BIM技术助力牵引供电系统设计

牵引变电站作为电气化铁路电力供应的主体，其高质量、高精度的设计和施工对整个铁路的可靠运行具有重要作用。随着铁路建设的飞速发展，现行设计手段已经难以满足高速铁路勘察设计的需求。基于BIM技术的三维数字化设计可显著提升设计效率，提高设计精度。

一、传统技术与BIM技术对比

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传统设计技术

①二维设计对复杂设计内容造成的遗漏和差错可能会到施工阶段甚至运营期间才能发现，给运输安全埋下极大隐患。难以展示设计的立体效果，不能给铁路项目及海外工程对景观、环评要求提供评估和决策依据。

②设计人员难以对施工现场有直观认识和全面感知，一些复杂和特殊工点往往必须通过反复现场踏勘实测来确定技术方案，导致设计周期长，效率低。

③设计成果缺乏共同平台，难以检查专业间的接口关系，不能及时发现相互间的冲突，造成设计质量总体性差。

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BIM技术

①三维数字化设计使用真实的尺寸和形状，直观展现出产品各方面的参数，还可进行实物模型无法实现的各种操作，便于交流共享。

②具有高技术含量的三维模型还广泛应用到静/动态干涉检查、性能仿真和模拟等领域，可显著减少设计变更、错误和返工。

③可对施工进度进行模拟，对材料进场与人员机械及环境进行高效配置，对项目构建可视化的数字建筑模型，实现工程的全生命周期管理。

二、牵引变电站BIM设计

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软件平台选取

面向建筑物和基础设施生命周期的BIM解决方案是以Autodesk Revit和AutoCAD Civil 3D等软件创建的智能模型为基础，一系列强大的配套解决方案则能以虚拟方式对项目进行可视化和模拟，并可用于文档制作、专业制图、数据管理和协作，从而进一步发挥BIM的强大优势。

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建立电气设备族

在创建电气主接线实现变电所三维布置时，需要建立统一的标准设备族，所有电气一次设备元件符 均从设备元件族中调用。三维模型族不仅在几何参数层面上描述电气系统，而且将牵引供电系统工程的设计参数、设计过程、设计规则及行业知识封装于三维模型中，是整个牵引供电系统设计的基础。

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电气主接线及三维布置模型

电气主接线图是开展牵引供电系统设计的基础，所有电气一次设备对应着相应的电气设备族。以此为基础，结合相应的电气设备布置、间距所要求的规程和规范，实现电气设备的三维布置。

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后期处理程序

①电气 络匹配检查：可通过对电气主接线和电气设备三维布置模型之间的关联、电气主接线检查设备布置、设备间连线的正确性来检查设备间电路逻辑关系，直观反映出电气设备的关联。

②碰撞绝缘检查：通过三维模型精确的坐标和属性自动检查机械安装方面的冲突及带电体与接地体之间的绝缘间距要求，避免了工程设计中的“碰、漏、缺”现象。

③工程数量统计：通过对主接线中设备的统计得到电气设备清单，并对设备材料清册中的设备数量进行核实。

④生成施工图：系统可自动生成平面布置图、立面图、剖面图，该图纸随三维模型的改动而自动实现关联改动。

⑤协同设计：使各工种之间的设计数据得到可视化共享，系统数据自动更新保证成果的实时性及唯一性，避免传统设计中由于各个专业间互提资料、沟通问题造成的数据前后不一致问题。

⑥数据软件接口：牵引变电所三维模型包含整个工程的所有数据，通过数据接口可以很方便地导出设计参数至相关的计算软件，进行分析计算，提高了设计的准确性和可信度。

三、结束语

基于BIM技术三维可视化、协同化、智能化设计模式可提高工程设计、施工、运营的科学管理水平，促进电气化铁路全面信息化和现代化，具有巨大的应用价值和广阔的应用前景。

《铁路技术创新》