【B力】第三十三期 BIM搭乘无人机 助力铁路工程建设

铁路工程建设领域借助无人机的低成本与高机动性，大大提高信息采集与监测空间自由度，实现不同距离、高度、角度对建设目标与空间的信息捕获，为行业的多维度信息化数字化施工提供了新思路。

无人机（UAV）是利用无线电遥控设备和自备程序控制装置操纵的不载人飞行器。

无人机因其在恶劣环境下执行任务及灵活机动的特性，在民用领域长足发展，为电力、通信、气象、农林、海洋等领域提供了便捷的辅助施工和测量管理方法。

无人机航拍冰岛特殊地形

无人机小传

战争固然血腥残酷，可军备竞赛也催生了很多民用科技。

比如战斗机定位系统用于手机、导弹技术用于风能发电、潜艇超声波用于医学、哈伯·博斯制氨法用于化工......

我们的无人机，就诞生于上世纪20年代纷飞的战火中。

1914年，一战如火如荼，A.M.洛教授率人研制的无线电小型飞机参与到空袭中。从此，无人机技术开始了它的征程。

20世纪40年代：

无人机用于训练二战防空炮手。

1955—1974年：

无人机频繁用于越南战争、海湾战争的军事任务。

1991年：

美军专门欺骗雷达的无人机被各国效彷。

20世纪90年代：

新翼型和轻型材料大大增加续航时间；

信号处理与通信技术提高图像传输速度；

自动驾驶仪使无人机不再需要陆基电视屏幕领航。

无人机的铁路工程应用

在铁路行业，无人机先进的数字化摄影测量技术、定位技术、GIS技术，不受地面人员、交通条件的限制，进一步提高了信息化建设水平。

巡视检查

利用无人机在距地面2000m以下飞行，挂载各类小型传感器，获取地面数据资料。地面控制软件通过分析，直观、快速地观察施工情况。

在既有铁路电气化改造工程中，无人机挂载合适的喊话器和夜视传感器，加强对铁路沿线电气化设备进行夜间巡视和防盗安全保障，尤其适合铁路大长干线。

CCTV报道无人机技术

施工组织和材料运输

在施工组织设计和材料运输方案选址时，应用航片的计算和分析，选择出较好的施工组织方案；

通过对地物的分析和计算，为拟订运输方案提供资料；

通过道路、水源、电力线及管道的分析和计算，为组织方案提供参考资料，大大减少外出调查。

无人机运输

辅助施工

对一些特高压输电线路工程、跨大河流、跨既有铁路等危险较大的电力施工，可对电力放线等工作制定飞行方案，通过试放线，为正式放线打下基础。无人机辅助施工放线具有全天候使用、安全性能高、定位快速准确等特点，适合高危险性特殊作业环境下施工。

无人机飞越铁路高压线

铁路工程测量

无人机挂载三维激光扫描设备快速获取在建铁路的关键点云数据，从大量无序的激光点云数据中提取电力线、接触网导线等矢量数据以及杆塔信息。对激光点云数据的处理和其它数据源进行融合，有助于铁路沿线的各专业设备精确确认及定位，从而建立逆向三维重构模型，快速建立数字化铁路，完成测量。

无人机航拍精度远高于卫星

无人机+BIM

无人机的强大视觉和空间无约束优势使它在铁路工程施工中有着广阔的应用前景。无人机挂载激光扫描设备或激光雷达可从各个角度快速获取在建项目形态的关键点云数据。在施工建设阶段，为数字化施工、工程形象进度、施工安全监测等提供高精度的三维地理数据基础。

施工期间的自动布设

在集成的三维地理环境下，加入BIM三维数据信息，如接触网基础数据，建立三维接触网模型。

接触网基础数据

二维：线别、站别、行别、支柱里程、支柱坐标、支柱类型

三维：设备标高、空间角度、体积等根据接触网专业特点，如设备电气安全距离碰撞检测和接触网设备属性的一些逻辑关系等，进行BIM的二次开发，可由软件自动仿真生成接触网设备布置。

软件仿真接触网

通信、信号等设备的布设有很强的逻辑性。建立逻辑数据进行关联，利用BIM二次开发，建立三维模型。根据逻辑关系，完成相应设备的自动布设，可在BIM应用平台进行信号机布设冲突监测。通过盲区监测，可发现显示距离不合理的信号机，对其快速定位，并进行距离模拟。接触网支柱对信号机的显示产生了遮挡，形成信号机的显示盲区。

隐蔽工程可视化

站场内隐蔽工程和管线多，通过BIM应用平台对各个专业三维模型数据的组织和控制，实现隐蔽工程的可视化。

数字化施工

BIM可加载工期和造价等多个维度信息，能同步提供施工所需信息，如进度成本、清单。企业在此基础上对成本预测，合理控制成本；BIM便于企业进行施工过程分析，构件的加工和安装，如施工进度模拟、施工组织模拟、优化施工方案、数字化建造、物料跟踪、配合施工及竣工交付等。

铁路工程综合应用

继承设计及施工期的工程信息模型，作为设备维修的静态基础数据信息，通过叠加或嵌入设备相关参数、监测、检测技术，将设备的实时状态等信息同步映射到信息模型上，通过仿真、分析等手段，实现铁路工程综合应用。

铁路工程综合应用

应用展望

随着无人机技术的不断成熟，满足更多任务的功能机将应用于铁路工程建设。结合3S系统（地理信息系统 GIS、全球定位系统 GPS、遥感 RS）进行精确定位和BIM综合应用，实现铁路工程建设数字化全过程可视化管理。

未来的建筑或设备也许能够依靠无人机抬升构建或运输，这将节省更多资金、劳动力和时间；在施工现场，无人机检测铁路工程施工、建材准备情况、规划建材运输和施工路线，及时调运材料，降低公众干扰，能保证项目的施工进度。

新一轮工业革命伊始，信息技术的使用极大地提高铁路工程建设行业的生产效率。利用无人机技术辅助工程项目全生命周期建设将使过程更为经济、高效和便捷。未来无数的新方式将伴随新一轮技术创新浪潮的推进层出不穷，在这场大浪淘沙的革命中，抓住机遇、勇敢尝试，或许才是应对技术冲击的良策。

来源： 铁路BIM联盟

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