京沈客专成段落BIM试点多专业协同设计研究与应用

寂静回声

京沈客专为首个铁路项目成段落BIM试点应用，针对当前BIM技术在铁路领域的应用环境，确定总体指导思想为：系统性规划、高起点起步、全产业应用的试点应用，并将2～3年的试点工作分成4期，分别设定阶段目标。介绍第1期主要的阶段成果：选定统一的设计平台，建立试点站前工程完整的BIM模型，初步探索BIM设计模式下的设计流程和设计方法，初步试验BIM与3D GIS融合，初步制定项目级实施标准，创新基于BIM技术的设计方法等。研究结论为17个BIM试点工程提供理论基础，为提升铁路建设运营能力提供实际经验。
2014年中国铁路总公司（简称总公司）安排17个项目开展BIM研究应用，其中京沈客专为首个铁路项目成段落BIM试点应用。该试点工程全长6.44 km（铺设无砟轨道），包含车站1座、桥梁4座、隧道1座、路基4段，总公司要求“初步实现BIM协同设计和施工图BIM模型交付”。
政策层面：没有开展BIM设计和应用取费依据与标准，也没有支持BIM应用的招投标政策。
技术层面：
（1）缺技术标准[2-3]。试点开始的2014年底，信息语义标准铁路IFD 1.0即将发布，信息存储标准铁路IFC 1.0刚开始编制，信息传递标准铁路IDM 1.0的制定工作尚未启动。设计是BIM技术应用的源头，设计中如果没有遵循统一的标准，BIM的信息就不能规范地添加，在项目生命周期所有相关方之间互通信息的BIM核心理念就不能实现。

（2）缺明确的应用价值点，影响铁路建设各方BIM应用的积极性和针对性。铁路行业BIM技术应用探索不多，设计阶段公认的价值点主要体现在管线碰撞检查等层面，施工阶段主要探索了将设计数据传输给施工机械开展路基压实等，而运维阶段实质性应用探索更少，缺乏示范效应。

（3）缺专业软件工具。市场上的主流BIM软件均未满足铁路工程多专业BIM协同设计的需求，需要去试验、挖掘、开发。
鉴于以上环境，铁道第三勘察设计院集团有限公司（简称铁三院）积极响应总公司的指示，成立BIM研发项目部集中多专业联合攻关，确定京沈客专“系统性规划、高起点起步、全产业应用”的总体指导思想。


一是系统规划，分步实施。


二是精选平台，高点起步。选择的平台和软件要基因优质，成熟开放，支持统一的网络数据库，支持铁路BIM标准的实施。


三是需求牵引，价值导向。深入挖掘设计、施工、运维阶段的不同应用价值点，逐步实现BIM价值。


四是自顶向下，逻辑分明。BIM设计项目组织要先整体再局部，即自顶向下的设计理念，模型之间关联约束要结构清晰，逻辑分明。


五是标准验证，试点完善。依托BIM试点项目，积极应用验证铁路BIM联盟编制的BIM技术标准，标准制定与研究应用同步开展，相互促进。

以半年为周期分4个阶段，提出近2～3年的BIM研究应用阶段目标、措施和考核指标。


第1阶段：选择适合于多专业协同设计的主平台，建立站前专业BIM几何模型，初步探索设计阶段的BIM应用。


第2阶段：试验验证BIM技术标准，实现BIM模型非几何信息的添加，站后专业建立BIM几何模型，深化设计阶段的应用，配合施工单位开展施工阶段的应用探索。


第3阶段：着手专业BIM工作的二次开发，形成一定的BIM设计能力，配合施工单位深化施工阶段的应用。


第4阶段：深化二次开发，逐步实现设计图表的输出，在设计、施工中应用BIM技术。

目前已经完成第1阶段工作，第2阶段正在进行中，研究成果如下。


2.1确定BIM主平台


经测绘、地质、线路、路基、桥梁、隧道、路基、轨道、工经9个专业联合调研、试用、试验，达索平台可以作为主平台开展铁路BIM设计，以同一数据库承载，有利于多专业设计的实时协同。


重点从如下5方面对平台的适应能力进行了试验、检验：


（1）三维建模能力。较好支持地形、地质、线路、路基等铁路专业模型的建立。


（2）平台的协同能力。较好实现管理的协同、建模的协同、模型应用的协同等。


（3）对BIM标准支持。承诺支持中国铁路BIM标准。


（4）设计重用机制。全参数化设计，设计重用机制较好。


（5）二次开发能力。二次开发能力较强大、开放。


2.2 试点工程模型
2.2.1BIM试点整体模型
在统一软件环境下建立了测绘、地质、线路、轨道、路基、桥梁、隧道、站场等8个专业成段落BIM模型，建立了6.44 km试点站前工程的整体模型


建立8个专业、85类、5 600个构件模型，创立了专业模板库

2.3 试验BIM与3D GIS的融合


完成BIM模型整体导入TSDI_RIM系统进行管理应用，确定达索系统单体构件的导出接口需要进一步完善。


2.4探索BIM设计模式下设计流程和设计方法


探索并实现了BIM模式下多专业协同设计。


2.4.1 工程分解（EBS）
以树状结构进行工程分解[4]，首先将铁路工程按路基、桥梁、隧道等工点进行分段，再将工点按照工程结构关系及管理需要逐级细分，各专业在该结构树统领下开展设计。
2.4.2任务分解与管理（WBS）
依据工程结构树进行工作任务分解，在协同管理平台上分级派发任务，并进行设计全过程管理，分任务列表和任务执行状态2个维度

2.4.3  骨架驱动模板智能
实施骨架驱动设计策略，以线路空间线位等定位元素为骨架，模型在骨架上搭建，各项工作以同一数据库承载，保证了多专业设计的实时协同

制定了实施标准，从设计资源、行为、交付3个方面进行规范化、标准化。明确了院总、总体、专业负责人及设计者的职责和权限，制定了协同设计工作流程，确定了BIM模型的精细度
2.6  创新基于BIM技术的设计方法
传统模式下，路基、排水设计、隧道洞口比选均采用断面法，设计信息描述不够精确，BIM技术克服这些缺点，提供了更好的设计手段。图8为李家梁隧道洞口位置选择及边仰坡排水三维设计图，设计基于高精度地形曲面，实现路基连续三维设计，路基模型与地形曲面紧密结合，保证工程设计的准确性；实现排水平、纵协同三维设计，保证排水设计系统性；实现三维场景中隧道洞口的快速比选，洞口覆土、边仰坡、落石危险区等一目了然，保证洞口设计安全、经济。


2.7  探索BIM模型在设计阶段中的应用
（1）根据铁路BIM IFD 1.0标准，完成部分工程数量计算。
（2）利用BIM模型进行有限元分析。
（3）基于BIM模型输出二维图纸（图9为应用BIM模型直接输出桥墩图纸）。
（4）关键工艺的施工仿真（图10为隧道三台阶临时横撑法的施工仿真）。


研究结论
（1）应用统一的BIM软件平台作为铁路BIM设计的主平台是可行的，有利于实现协同设计。
（2）应用BIM技术有利于提高设计系统性和精细度，从而提高设计质量。
（3）BIM技术在铁路领域的研究应用需要再接再厉，BIM的应用价值有待不断的深入挖掘。

结束语
BIM技术在铁路领域的应用尚处于起步阶段，仍面临很多困难，但是铁路BIM联盟正牵头领导各方团结协作逐个克服。BIM技术标准会陆续发布，为BIM应用奠定标准基础；BIM软件厂商陆续支持中国铁路BIM标准，BIM软件平台会逐渐成熟；随着17个BIM试点工程中BIM价值点的不断挖掘和普遍认可，政策环境将逐步改善。铁路BIM技术将快速发展，必将为提升铁路建设运营发挥重大的作用。

skyloss

建筑的信息量比机械要大多了吧  一般电脑估计运行没戏