高速铁路信号系统由于其高安全完整性等级(SIL) 要求，联调联试通常由独立第三方进行，这在保证测试结果客观性的同时，也易造成测试与线路设计施工的脱节，不利于测试中发现问题。那么，有没有两全其美的办法呢？至少，我们可以利用BIM的思想进行有益的尝试。
信号系统作为高速铁路的重要组成部分，对保证行车安全起着至关重要的作用。我国高速铁路在开通运营前，均需采用试验列车在实际运行状态下对线路的信号系统进行动态检测，这称为高速铁路信号系统联调联试。由于信号系统高安全完整性等级(SIL)的要求，该项工作通常由独立第三方进行，这有利于保证测试结果的客观性，但也易造成测试与线路设计施工之间的脱节，给测试发现问题带来一定的困难。
BIM技术能将工程项目的各元素和相关信息建立为一个统一信息模型，从而实现信息共享，这个特点为解决信号系统联调联试与线路设计施工脱节问题提供了一种思路。
信号系统的BIM建模
高速铁路信号系统联调联试分析
高速铁路信号系统联调联试的检测项目包括列控系统功能，联锁系统、调度集中系统的相关功能，列车自动运行系统(ATO) 的相关功能，信号轨旁设施状态等。让我们以列控系统功能检测为例，研究BIM技术在高速铁路信号系统联调联试中的应用。
目前，对于新建线路，列控系统功能检测主要是利用不同型号的车载设备作为标尺，通过设置不同的测试条件( 进路、临时限速等) ，然后根据车载设备的输出结果来验证系统功能的正确性，因此列控系统的联调联试可以看作是一种黑盒测试。根据这个特性，联调联试只需对列控系统的输入和输出进行BIM建模。从联调联试的角度，列控系统涉及到的数据可以分为4层，分别为线路真实列控数据、线路设计列控数据、列控地面设备输出数据和车载设备执行结果。根据联调联试的流程，测试方不可能实测得到真实的线路布置和信号设备数据，所以测试方是线路设计数据作为依据，其它数据( 线路真实列控数据、列控地面设备输出数据和列控车载设备执行结果) 均需在试验过程中获取。
线路设计列控数据来自集成商提供的列控工程数据，内容包括: 车站信息表、正线信号数据表、应答器位置表、列车进路数据表、线路坡度表、线路速度表、桥梁隧道信息表、过分相信息表、异物侵限信息表、道岔信息表、站台侧信息表等。
根据联调联试的经验，并不是所有的问题都能通过车载设备的执行结果反映出来，因此必须对每一层数据都要进行验证。下图即为一个例子。线路C 点的实际限速为80 km/h，A点应答器错误的描述了C点限速为120 km/h，B点应答器则正确描述了该限速。在正常的走行过程中，由于列车收到B点应答器后会替换A点应答器的数据，所以在C点会执行正确的80 km/h限速。但是，一旦运营过程中B点应答器丢失，C点将错误的执行120 km/h 限速，这就存在着一个安全隐患。由于现场测试条件的限制，不可能对每一个应答器都做丢失测试( 故障试验) ，所以仅靠车载设备的执行结果不能验证所有地面数据的正确性。而且，这个示例只是描述了一种明显的线路限速错误，而同样影响行车安全的坡度、信号机类型等信息描述错误则更不易发现。
信号系统的基础BIM模型
BIM在列控系统联调联试中的应用，主要是利用BIM技术中的“碰撞检测”。按照这个思想，测试方可建立列控系统的BIM基础模型。在测试开始前，测试方以线路设计数据（列控工程数据）作为依据，可以建立三维与现场完全相同的线路图，各种列控数据都以立体的方式展示。
为了简化处理，可以将这个模型进行抽象，即将线路作为二维平面图，将列控系统相关的数据放在第三维平面上，这样就构成一个与现实不同的“三维图形”。具体来说，先根据工程数据，生成二维的车站和区间线路平面图。然后在平面布置图的基础上，将列控工程数据中的线路速度、轨道区段、应答器、信号点等信息作为第三维度信息，按照不同的高度分别描述在对应线路的正上方，构成三维的列控系统BIM基础模型。
BIM模型在联调联试中的应用
直观验证
BIM基础模型可用于列控系统的直观验证。测试方将试验得到的车载设备记录数据，导入到BIM基础模型，将记录数据中的相关信息添加到线路的正上方，就可以直观的与列控工程数据进行比较。
车载设备记录数据可以析出线路真实信号数据、列控地面设备输出数据和车载设备执行结果，数据中包含的具体内容如下：
- 线路真实列控数据：应答器的实际位置、轨道区段的长度和载频
- 列控地面设备输出数据：应答器报文描述的线路限速、线路坡度、应答器链接距离、轨道区段长度和载频、分相信息、桥梁隧道位置等; 无线闭塞中心描述的线路限速、线路坡度、应答器链接距离、轨道区段长度和载频、分相信息、桥梁隧道位置等
- 列控车载设备执行结果：车载设备计算的限速、输出过分相命令的位置、DMI 显示的线路坡度、桥梁隧道位置等信息。测试方将这些数据根据不同的类型，分层导入BIM基础模型，可直接进行数据比较。这种方式将车载记录数据根据不同的数据类型分成不同的高度，然后按列车走行路径展开，与工程数据一一对应，直观且便于发现问题
软件实现
当高速铁路线路里程较长时，由于人工操作的不可靠性，通过BIM模型直接验证数据可能存在一定的漏查情况。另一个不能忽略的现实问题是，目前高铁四电系统集成阶段大都没有建立列控系统的BIM基础模型，这种情况下，测试方需要专门开发BIM基础模型，工作量比较大。
为此，基于BIM思想提出一种软件设计思路。基本思路为：
- 导入线路的列控工程数据，构建列控系统的线路数据库
- 根据进路排列情况、临时限速设置等测试条件，生成列车所走行进路的线路数据表
- 导入车载设备的测试记录数据，与线路数据表进行一致性比较
- 待所有测试序列比较完成后，进行完整性检查，验证测试序列是否覆盖所有的进路、测试特征，并生成总测试报告
目前，我国信号系统和列控设备日渐成熟稳定，信号系统联调联试主要工作就是数据的验证，而不再是信号设备本身的测试。BIM可更好地为数据验证工作提供技术支持。随着越来越多的铁路工程建设项目开始引入BIM，若四电系统集成阶段建立信号系统的BIM模型，测试方只需在BIM模型基础上导入测试数据直接进行直观数据验证即可，这也是BIM模型实现信息共享的初衷
主要内容来源：
中国铁道科学研究院集团有限公司（铁路BIM联盟成员单位）
徐效宁，汪洋，王菲，万林.
BIM在高速铁路信号系统联调联试的应用探讨[J].高速铁路技术.
