意大利铁路利用BIM辅助手段实施既有线扩能改造

　　【《IRJ》报道】意大利北部铁路米兰塞维索段，为高速线路、普速线路六线平行设置的路基有砟轨道区间。2020年度意大利铁路路网公司（RFI）对该段线路进行扩能改造，在长度约3公里范围内，更换了5组新型单渡线道岔。该项工程由意大利福斯罗集团科吉富公司承担，利用BIM辅助量测和设计手段，创造了繁忙干线道岔改造不中断、少干扰运营的施工业绩。

　　（1）福斯罗集团的解决方案

　　该方案基于Phoenix概念，建立包括无人机部署、数字图像帧分析的三维BIM模型；利用无人机激光雷达测绘系统（YellowScan LiDAR，以下称LiDAR），完成高精度的单渡线道岔的量测和设计；无需人工上线复测，可减少对正线运营的干扰。

　　首先，利用两种无人机采集数据即LiDAR和数字多普偏振图像（以下称DOP）的叠加，制作反映轨道结构现状的地理信息图。数据经过分析处理并输入BIM模型后，可以自动生成初步设计的比选方案，以及确保准确性的单渡线的基本走向。

　　然后，在BIM模型中人工输入地基条件信息，还可提供选用材料、机械进场通道等施工辅助支持信息。

　　再者，利用BIM模型的综合分析功能，可实现精度检查和整改等施工过程监理。如此，Phoenix概念可大为提升整个项目执行的完全透明度。

　　（2）关键技术

　　该项技术的关键点，一是利用商用卫星定位系统以及实时动态修正（RTK）技术达到2.5厘米级定位精度；二是利用无人机数据采集以及BIM三维数据处理技术达到80000行/平方米图像分辨率。

　　LiDAR系统的工作原理与雷达类似，两者不同的是使用激光代替了无线电波。测距范围较大，一般为1米～数千米；无人机以1米/秒的速度飞行时，重复一百万次扫描过程，LiDAR设备采集点云中的单个距离测量点，由此可以计算出地理环境的3D图像；通过使用特殊的重叠技术，LiDAR对同一区域的扫描在X和Y方向上重叠，可达到1厘米级的精度；使用专用软件采集数据后，可以立即提取、处理和显示点云。只需点击鼠标，即可自动回溯飞行路线、生成LAS文件。

　　DOP航拍数字影像，能够无失真、按比例还原地表信息。截取500~600帧图像，通过专用软件建立与地理信息的数据链接并进行DOP计算处理，可实现毫米级的叠加精度。由于无人机的飞行高度较低仅为25米，所以可获得相对较高的分辨率。

　　（3）施工管理和方案效果评估

　　该项既有线路扩能改造工程，利用BIM辅助手段实施了单渡线道岔铺设时机和施工法以及接触网柱位置和导高调整的施工管理。

　　单渡线道岔的铺设施工，采用场外预制轨排、经由铁路运抵现场的方法。铺设完成后，利用无人机量测验收后，建立基础设施原始台账，更新和充实RFI公司铁路资产数据库。

　　在整个施工阶段，始终维持了上下行线路的正常运营。铺设锰钢整铸辙叉时，仅申请了一个周末夜间的作业天窗。总之，基于Phoenix概念，最大程度地缩短了整个项目的周期，同时最大程度地提高了参与项目各方的透明度。

　　（来源：开九科技有限公司科学技术信息研究所）