本文依托BIM技術數字化、可視化、設計協同、全生命周期等特性，研究BIM 技術在接觸網設計、施工過程中的應用，以達到輔助設計、指導施工、數據集成與傳遞、服務運維的目的。

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接觸網設計階段BIM應用

參數化快速建模

接觸網設備是由支柱基礎、支柱、腕臂、定位裝置、接觸線、承力索、吊弦、附加導線等構成。接觸網設備零部件眾多，空間結構復雜，涉及電氣、結構、機械等多個領域，需要一種參數化快速建模的方式，實現腕臂的裝配設計和線路布置。

零部件三維族庫

根據《電氣化鐵路接觸零部件(TBT 2075-2010)》標準，對腕臂支撐裝置、定位裝置、補償裝置、接觸懸掛等涉及到的零部件，根據功能及型號進行建模，建立零部件三維族庫。對于工程實際中運用到的非標零部件或新設備，要及時在族庫中增加，保證族庫零部件模型的完整。

接觸網零部件三維族庫

目前，只有Power rail overhead line 接觸網專用軟件，因此，在選擇某一軟件平臺后，用戶要建立自己的三維族庫，并隨著接觸網新工藝、新設備的出現，及時完善三維族庫。

腕臂計算及可視化裝配

零部件三維族庫建立以后，調取族庫模型，對接觸網腕臂支撐裝置進行可視化裝配，形成接觸網腕臂裝配庫，包括下錨柱、中間柱、轉換柱、中心柱等腕臂裝配類型。

在Autodesk 等平臺中，開發二次插件，實現腕臂理論計算，根據設計要求的側面限界、外軌超高等，生成腕臂管及相關部件的理論長度，并實現腕臂的可視化、參數化裝配。

接觸網中間柱裝配圖

在腕臂可視化裝配過程中，將腕臂零部件的幾何信息和非幾何信息等設計期屬性數據補充完整，例如，定位點導高、拉出值，腕臂零部件的長度、尺寸、名稱、材質等。

接觸網模型線路布置

將生成的腕臂裝配以及支柱、支柱基礎、接觸線、承力索、附加導線等模型按照設計規則，布置到路基、橋梁、隧道、站場等站前專業的模型上。

碰撞檢查

將生成的BIM和其他專業模型進行碰撞檢查，達到設計協同的目的。硬碰撞檢查，對接觸網基礎、支柱等與路基、橋梁、隧道、聲屏障專業進行“差、錯、漏、碰”檢查，生成檢查報告，對設計錯誤或者設計沖突的及時修改，減少設計變更的發生;軟碰撞檢查，檢查接觸網線路的絕緣距離是否符合要求，尤其是在上跨接觸網的大橋、電力線路等絕緣薄弱位置。

仿真模擬

接觸網設計過程中，利用BIM通過專門軟件進行接觸網的仿真模擬，對接觸網的彈性懸掛、弓網關系、風偏、支柱容量等進行仿真計算。設計人員對仿真計算結果進行評估，使其滿足接觸網安全性、可靠性原則，以達到設計最優。

工程量統計及出圖

接觸網模型建立以后，可以實現零部件自動統計，生成工程量清單，解決了人工通過CAD圖紙扒圖算量費時、費力且容易出錯的難題，提高了設計效率。接觸網的圖紙主要是以平面圖和裝配圖為主，基于BIM的可視化三維圖紙通過渲染、漫游，使其相比二維CAD圖紙更直觀，更易于理解。BIM出圖功能可方便地建立接觸網的“平、立、剖”圖紙，而所生成的圖紙和模型邏輯相關，與之關聯的圖形和參數將自動更新。

接觸網施工階段BIM應用

施工指導應用

設計交底

借助BIM技術，采用可視化的方式，施工單位可以快速理解鐵路線路的概況，路基、橋梁、隧道的布置，接觸網的工程數量，懸掛方式等。對于二維圖紙不利于表達的接觸網細節，可以通過模型清晰表現出來。基于BIM 的接觸網設計交底，更利于施工單位工程實施，減小了設計和施工之間的溝通難度。

技術交底

依托BIM技術可視化特點，通過動畫、虛擬現實等手段建立接觸網專業關鍵工序施工技術交底庫，即三維作業指導書，供施工單位培訓、學習，避免施工人員對施工圖的誤解，直觀地指導施工。依托建立的三維模型，根據施工需求對重點設備安裝或者特殊區段施工進行現場模擬，有助于施工預想、發現方案缺漏，熟悉施工流程，提高施工質量。

接觸網關鍵工序包括：支柱(吊柱)組立及整正、腕臂預制裝配、補償下錨安裝、承力索架設、接觸線架設、吊弦預制安裝、彈性吊索安裝、錨段關節(含電分相)調整、交叉(無交叉)線岔安裝調整、電連接線安裝、設備安裝、附加導線架設調整、接觸網精調等。

基于BIM的腕臂裝配過程

技術交底庫依托BIM技術，細化設備安裝流程及工藝、工法。通過BIM 技術的運用，指導編制專項施工方案，直觀地對復雜工序進行分析，指導施工快速有序進行。

接觸網基礎施工管理

高速鐵路中，接觸網在路基、橋梁段的支柱基礎、拉線基礎以及隧道中的滑道都是由站前施工單位制作，由接觸網施工單位負責檢查預留、預埋位置是否正確，檢查施工質量是否符合規范。接觸網基礎、滑道屬于站前專業和站后四電專業的接口部分，為了規范接口部分的施工管理，可利用BIM 技術，在站前專業BIM 的基礎上加載接觸網基礎BIM，進行虛擬建造、虛擬檢查。BIM 技術的應用：(1)指導站前施工單位預留施工，防止發生預留錯誤、侵限、碰撞等問題的發生;(2)指導站后四電施工單位進行檢查，發現問題在模型上進行標注，并反饋給站前施工單位進行處理。基于BIM 的接觸網基礎施工管理，可提高接口的施工質量，還能解決站前與站后施工單位之間溝通、協調不暢的難題。

進度管理

工程實施期間，對接觸網設備進行構件化工程分解，例如，支柱基礎、支柱、拉線、腕臂支撐、定位裝置、下錨補償裝置、中心錨結、吊弦、隔離開關、避雷器等，并對構件進行實例化編碼。施工時，通過完成的接觸網工程實體構件編碼關聯BIM的ID，驅動模型變色，通過顏色變化展示工程進度，紅色表示接觸網支柱組立完成。利用BIM對工程實際進度與計劃進度進行對比，分析工期提前或滯后，達到滯后預警值時，進行相應的報警，將施工組織信息和BIM 融合，輔助施工管理。

接觸網工程進度展示

人員和機械管理

基于BIM+GIS模型，接入人員、大型機械設備(軌道車、接觸網放線車等)的定位數據，對人員、大型機械設備進行定位及管理工作，實現人員、大型機械設備位置實時監測;并接入大型機械設備上的視頻信息，實現在模型上查看行駛及施工狀態。基于BIM+GIS的人員、車輛定位管理，達到人員、機械位置可視化，行車、施工可視化的目的。此外，根據上道任務計劃，結合作業區間機械設備的運行計劃(時間、路線等)，在上道作業前給出風險提示。通過人員、機械車輛的定位數據、速度數據，對施工人員與危險源的距離進行預判，并提前預警。

接觸網數據集成與傳遞

數據種類

接觸網在工程實施過程中，產生了大量的數據，包括設計信息、生產制造信息、進場檢驗信息、預配加工信息、施工安裝信息、竣工驗收信息等，這些數據隨著工程的推進逐漸增加。

數據采集與集成手段

在接觸網設計期建模的過程中，將設計信息添加到BIM中，包括幾何屬性和非幾何屬性，例如支柱的長度、截面尺寸、型號、名稱、材質、支柱容量、壽命等。

接觸網支柱制造完成出廠前，在支柱表面粘貼二維碼，通過信息化的手段，將支柱的出廠信息和二維碼綁定，通過掃描二維碼的方式能夠調閱支柱的廠家、生產批次、出廠編號、型號、材質等基本信息。接觸網腕臂支撐裝置在安裝之前，需要提前進行工廠化預配。根據現場測量的側面限界、外軌超高、支柱斜率等參數計算腕臂等相關部件的下料長度，經過切削、加工，最后組裝成腕臂支撐裝置。只有經過現場測量和計算才能滿足接觸網導高、拉出值等設計要求。

在接觸網支柱及其他設備安裝、調試過程中，再次掃描二維碼，附加安裝、調試信息，例如安裝(調試)時間、負責人、監理人、現場安裝照片、安裝(調試)記錄等。對設計期BIM，經過輕量化處理后，進行數模分離，將BIM屬性信息導入到數據庫中。再將接觸網設計信息、出廠信息、入場檢驗信息、安裝信息、腕臂(吊弦)預配信息、驗收信息等也導入數據庫中，通過BIM的ID 關聯接觸網構件實體構件編碼，按照“一桿一檔”的數據要求進行重新組織，實現BIM的數據關聯和集成，最終實現基于BIM的設計、施工數據傳遞。

接觸網數據集成與傳遞

數字化竣工交付

針對新建高速鐵路，鐵路BIM聯盟提出了基于BIM技術的數字化竣工交付，按照運維管理資料移交要求，輔助運營單位對各種資料進行收集、整理。通過建設階段的數字化移交，將接觸網BIM承載的建設管理的過程信息無縫轉移到運維階段，完成建設BIM向運維BIM的深化，實現運營期的基于BIM的接觸網臺賬、故障病害和維修履歷管理;通過有效管理和融合分析運維階段的各類檢測和維修數據，實現接觸網設備的安全、高效運行。

運利用BIM 技術可視化、參數化等特性，輔助接觸網設計，提高設計效率，通過碰撞檢查、仿真模擬，實現接觸網設計方案最優，滿足接觸網設計安全性、可靠性原則;在接觸網安裝實施階段，利用BIM 技術進行設計交底，施工方案交底，指導接觸網安裝施工，提高施工質量，提升施工管理水平。接觸網設計、施工階段產生的大量數據，利用BIM 技術實現有效集成和傳遞，通過數字化竣工交付，將工程建設階段的數據無縫轉移到運維階段，為將來實現智能運維奠定基礎。

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