【BIM应用】基于BIM的铁路工人危险感知能力训练系统

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 导语:

       当我们感叹着火车带给我们的便利时,是否能想象得到修筑铁路时建筑工人的艰辛,在那些烈日当空,刮风下雨的日子里,他们克服艰苦和枯燥的工作坏境,随时准备着面对突发状况,在本职岗位上兢兢业业,用汗水和生命堆成一条条铁道线。我国建筑安全事故多发,伤亡人数居高不下,铁路建筑安全事故也不例外,研究表明,大量事故发生前施工人员没有感觉到危险的存在,危险感知能力存在严重不足。对铁路建筑工人实施有效、具体的施工安全训练,能提高他们的危险感知能力,对铁路施工安全生产具有重大意义。


中朝跨境铁路桥中方段

       目前, BIM技术已经广泛应用于建筑工程中,在铁路客站及其它工程中的应用也已快速展开。在施工过程中的运用主要集中于内容设计、施工模拟、可视化检验、风险预警等方面,如徐尚奎等学者在 《BIM技术在铁路客站质量安全控制方面的应用》一文中阐述的基于BIM信息技术的复杂施工节点模拟、施工安全防护模拟、客站施工物料跟踪及信息化管理;董兴干等学者在《基于BIM的铁路路基连续压实应用探讨》 一文中提出的BIM铁路三维设计转换、连续压实数据服务器、BIM工程管理平台应用。 


BIM复杂节点优化


铁五院研发及附属用房工程BIM施工模拟

       张泾杰等学者在《基于BIM的建筑工人危险感知能力训练系统》一文中对BIM技术的运用提出了新的构想,他们基于BIM技术,构建了建筑工人危险感知能力训练系统,阐述了系统的结构、功能和运行流程,实现了建筑施工安全训练的可视化、三维化、智能化,以期改善安全训练方式,提高建筑工人危险感知能力,该系统对铁路建筑工人同样适用。 


BIM模拟场景漫游

       张泾杰等学者首先对建筑工人危险感知能力进行定义和分析,然后对建筑工人危险感知能力进行分解,并分析了建筑工人危险感知能力的影响因素,接下来,他们对建筑工人危险感知能力训练系统需求进行了分析,他们认为传统安全培训以安全讲座、文本材料阅读为主,受建筑工人文化水平约束,效果有限,一个较好的训练系统应该满足训练工种、功能、目的、内容4个方面的需求。对此,基于建筑工人群体的特殊性及当前安全训练的实际需要,结合BIM的技术特点,张泾杰等学者设计了一个基于BIM的建筑工人危险感知能力训练系统。下面,我们就来介绍一下该系统。


铁路建筑工人危险感知过程图



建筑工人危险感知能力分解图



建筑工人危险感知过程演变图



 

建筑工人危险感知系统设计

       该训练系统设计为数据层、平台层、专业层、应用层4个层次。


系统层次图

数据层

      将施工过程中的危险场景及人物危险行为进行结构化处理,作为危险场景库及人物行为库;选取工程案例及施工任务环境,建立三维场景库;将7个专业工种定义为数据层中7种角色。


平台层

      根据数据层中提供的信息将施工场景、危险场景、人物危险行为、训练角色进行整合,提供一套有针对性的训练及考核场景,并基于BIM将整个训练、考核过程实现三维模拟。


专业层

      专业层是系统的软件载体层,包括7个专用专业及1个通用专业。通过软件算法将平台层与应用层进行互连,实现用户与三维模拟场景间的智能人机交互。


应用层

      应用层包括CAVE立体显示屏、音箱、眼动仪、三轴陀螺仪、图形工作站等设备,分别负责三维图像显现、语音提示、眼动追踪、头动信息采集、系统运行,从而实现用户在三维模拟施工场景中的人机交互。


人机交互关系



 

训练需求

       该训练系统能满足建筑工人的各种训练需求。在训练工种需求方面,该系统能满足多工种训练要求,不同工种提供不同的训练方案,且能实现跨工种、跨专业、新员工安全培训需求。在训练功能需求方面,该系统提出一种智能的人机交互方式,以直观、逼真地模拟场景进行训练,在提供理论知识训练的同时进行模拟施工实践。在训练目的需求方面,该系统能满足危险感知能力考核、危险感知能力分析、危险感知能力训练3个方面,并根据考核结果自动生成一套针对性的训练方案。在训练内容需求方面,将训练内容设计为游戏关卡式的危险识别点,并紧紧围绕建筑工人危险感知能力的构成及其感知过程,将危险识别能力、危险分析能力、应对决策能力及各自对应的子能力的施工场景实现三维展现。




 

优点与不足

      该系统根据建筑工人的危险感知能力特点,将训练内容分为危险识别能力、危险分析能力、应对决策能力3个部分,以三维仿真与人机交互的方式再现事故案例,使受训练者有如亲临施工现场,同时将训练结果进行保存,实现动态跟踪。该系统有效弥补了传统安全训练过程中的内容枯燥、针对性不强等不足。

      该系统以新颖的训练方式、人性化、游戏化的训练体验,大大提高了建筑工人安全训练的积极性。可有效提高建筑工人危险识别能力,但难以对危险分析、应对决策能力的培训效果进行评估,希望在未来的研究中能对此进行改进,并将进一步丰富含有危险场景、危险行为的危险场景库及人物行为库,使系统更加完善。 





 

参考文献

徐尚奎,等.《BIM技术在铁路客站质量安全控制方面的应用》.

董兴干,等.《基于BIM的铁路路基连续压实应用探讨》. 

张泾杰,等.《基于BIM的建筑工人危险感知能力训练系统》.

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本文作者2017-8-16 07:53
BIM
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