铁路信号设备数据管理研究

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摘要：传统铁路信号设备数据管理中，存在很多问题，如维护检修不及时、信息传递滞后等，在一定程度上影响了铁路事业的发展。基于此，结合BIM技术的特点，分析了其在铁路信号设备数据管理中的意义，从数据库管理模型构建以及系统功能模块开发两个方面，就BIM技术在铁路信号设备数据管理中的应用情况进行了分析和讨论，希望能够推动铁路信号设备数据管理的高效化、协同化、立体化和可视化。

关键词：铁路信号设备；数据管理；BIM技术

依照我国中长期铁路网规划，到2020年，铁路运营线路总长度将会达到15万km，形成覆盖全国的铁路网，为人们的出行提供便利。而在铁路网建设中，需要重视信号设备数据管理工作，引入信息化技术，逐步实现信息化管理。现阶段，我国铁路信号设备在设计、施工和运维管理方面存在不少问题，影响了其功能的有效发挥，可以将BIM技术引入其中，提升铁路信号设备数据管理效果。

1BIM技术特点分析

BIM，建筑信息模型（BuildingInformationModeling）其基本原理，是通过对建筑工程各项数据信息的收集和整理，构建三维立体化的建筑模型，以数据信息仿真技术，实现对于建筑本身特征的仿真模拟。BIM技术是一种先进技术，一种有效方法，也是一个科学过程，通过信息收集来提升建筑行业的效率和工程质量。1.1可视化。与一般的效果图不同，BIM技术的可视化，强调在构件之间形成互动性和反馈性可视，BIM模型中整个过程都是可视化的，其不仅可以生成报表，展示效果图，还可以为项目设计、施工和运行过程的讨论和决策提供支撑。1.2协调性。BIM建筑信息模型能够在施工安装建设初期，协调各种专业的碰撞问题，生成相应的协调数据，同时也可以对很多实际问题进行解决，如道岔转辙机安装与预留安装基坑要求的协调、车站电缆敷设与站内支吊架线槽安装要求及站房预留孔洞需求的协调等。1.3模拟性。设计阶段，BIM能够通过模拟实验，确定一些虚拟性的数据信息；施工阶段，配合4D模拟，能够依照施工组织设计对施工过程进行模拟，确定具体施工方案；运营阶段，BIM能够对日常紧急情况进行模拟，设置相应的应急预案，如消防疏散模拟、地震逃生模拟等[1]。

2BIM技术应用在铁路信号设备数据管理中的意义

铁路信号设备BIM模型，无论施工人员还是运维人员均能够全范围对设备细节构造和功能信息进行查看，了解线路空间排布情况，也能够获取任意点三维空间坐标，确保安装位置准确；二是能够对设备履历信息进行有效管理，可以将设备生产商、安装日期、故障检修以及更换频率等信息囊括其中，并对信息进行持续更新，生成二维码，通过扫描二维码的方式，管理人员能够轻松获取设备历史信息；三是自动制定检修计划，维修信息。BIM技术能够自动根据设备运行状态，相应的检修计划，提前向检修维护人员发送短信提醒及检修任务；四是可以统计并反馈故障信息。工作人员一旦发现设备故障，需要及时记录故障信息，并将其上传到BIM系统，对故障原因、维修过程和解决措施等进行记录，为后续查询提供便利；五是可以推动设备资料管理信息化，可以将铁路信号设备的配套资料与BIM模型关联在一起，开发更加人性化的操作截面，在相关数据库存储数据资料，方便后勤进行施工图纸、施工方案以及维修记录等的查阅[2]。

3BIM技术在铁路信号设备数据管理中的应用

3.1铁路信号设备数据管理库模型构建。BIM模型构建需要依照不同的对象和要求，选择不同的BIM软件，保证建模精细化，然后配合不同插件，实现不同软件之间的信息交互。依照获取的地表数据信息以及地质勘测资料，结合BIM点云技术，以BentleyMicroStation和GeoStation专业模块，进行地表与地址模型构建。在模型构建中，一是地质模型构建，需要对已经处理完毕的不同层级的地质模型以及区域存在的断层信息整合在一起，形成更加全面、更加精细的地质模型；二是线路模型构建，铁路信号设备大部分是安装在轨枕旁边，而考虑铁路线路本身的空间线形复杂，点位变化多，可以采用专用的Catia构建异形轨枕BIM模型，通过主线骨架加上构件安装的方式，能够完成任意复杂线形轨道结构的三维建模工作。三是设备模型构建，在进行铁路信号设备BIM模型构建时，可以利用基于AutoCAD平台的Inventor建模软件，以iPart技术生成智能零件库，如信号机、转辙机、信标、计轴、XB箱等常见信号设备，从而减轻建模工作量，提高建模效率。3.2铁路信号设备BIM系统的功能模块开发。3.2.1可视化平台操控及功能模块调用。可视化管理平台能够将不同BIM软件构建的模型整合在统一系统管理平台，利用插件对不同格式的文件进行转换，方便技术人员对BIM模型数据进行存储、查看和调用。为了达到理想的显示效果，我们可以调取挂件中“焦点十字”、“导航图”、“状态栏”、“显示坐标”等相关功能控件，准确模拟操控三维场景。在施工项目质保期或运修维护阶段，对于突发设备故障的信息采集及处理，我们可以调用平台中的“距离测量模块”，将故障点坐标输入BIM管理系统，依照已经构建完成的轨道线路BIM模型，精准定位并快速测量应急维护人员与故障点之间的距离，便捷有效的对备品备件、拟用工器具和检修人员的调配提供筹备方案参考，帮助施工维护人员选择最佳抢修路线，提高故障处理效率，缩短故障处理时间。3.2.2故障检修与计划任务模块编排。当设备出现故障时，我们可以借助相关模块进行故障筛查，如通过管理模块先逐级确定要检查的设备及该设备所在线路区间，管理故障信息，而借助查询模块可方便查找设备的安装信息、从属管理单位，进一步查看检修维护信息。计划和任务功能模块是BIM系统中非常重要的内容，也是故障检修作业管理的核心部分，能够对铁路信号设备检修计划进行制定和下达，如派工单管理、维修项目管理、维修计划管理、临时任务下达等。通过计划任务模块的编排，可以为工作人员提供铁路信号设备的相关信息，为故障管理和统计查询工作提供切实有效的数据，并且保证对信息进行及时更新，为设备故障的检修维护及管理决策制定提供数据支持。3.2.3台账信息管理与统计资源查询。台账管理模块主要包括设备台账管理、字典管理（设备字典、器材字典）、设备器材的备品备件三大部分，其主要功能是对设备材料与相关器材的属性、种类和数量台账进行管理，相关信息添加、修改和删除操作可直接映射关联到车站及区间的信号设备中。BIM系统中该模块本身具备关键词索引、模糊查询等功能，并且方便查看设备三维图像等图片信息，可以保证查询的快捷性、有效性和精准性，节省统计工作量。尤其对故障设备进行排查时，结合统计查询模块功能，可精准排查线路两端接线设备的工作状态、接线端口状态及线路本身是否存在问题。3.2.4数据维护模块与视图模块的常规应用。数据维护模块包括了BIM模型关联功能模块、设备添加及资料信息子功能模块等，其中的资料信息子功能模块支持资料浏览、数据上传以及分类管理等功能，也可以通过输入关键词的方式进行索引查询，使得工作人员可以快速精准地查找到所需信息。最后使用BIM模型关联功能，将新添加的设备与既有平台中的模型进行关联实现其更新后的整体功能。视图模块包括涂层管理、设备浏览、属性窗口三部分，工作人员可控制图层显示直接对系统内设备对象进行选择。模块可将系统中涉及的设备条理清晰的分层显示出来，并准确展示选定设备的属性信息，从而实现供使用人员方便快捷地选择、查找、查阅的具体功能。

4结语

总而言之，传统铁路信号设备在进场准备、施工安装、材料周转、设备检修与维护管理方面存在很多问题，影响了铁路设备管理的效果，导致许多问题和故障无法得到及时有效处理。实践结果证明，该系统在实际应用方面有着良好的效果，不过也存在一些弊端，需要技术人员在其中加入自动报警功能和手持终端自动录入功能，对系统功能信息完善。

参考文献：

[1]王俊彦.基于GIS和BIM的铁路信号设备数据管理及维护系统研究与实现[D].兰州：兰州交通大学，2014.

[2]莫志刚，骆汉宾.基于BIM的地铁信号设备维护管理系统设计[J].铁路计算机应用，2018（1）：59-63.

作者:田耕 单位:中铁电气化局集团第一工程有限公司