大型铁路工程BIM设计的及实现

大型铁路工程BIM设计的探索及实现大型铁路工程BBIM设计的探探索及实现现大型铁路路工程BIM设计的探探索及实现现段熙宾(中铁第一一勘察设计计院集团有有限公司，西西安7100043))摘要：BIM技术的应应用能够提提升铁路工工程建设技技术水平及及信息管理理能力，也也是铁路工工程建设信信息化的核核心和方向向。BIM信息模型型是BIM技术应用用的基础文文件，设计计单位在BIM技术的应应用中起牵牵头及主导导作用。在在现阶段，铁铁路工程BIM设计多停停留在单体体设计的水水平上，BIM技术在铁铁路工程中中的探索及及应用也停停留在较为为初级的阶阶段；针对对此情况，我我院在迁建建西安客车车段、机务务段这一大大型铁路工工程设计过过程中进行行了积极探探索，采用用BIM技术对两两段进行了了全专业、全全内容BIM设计，取取得一定成成果，为BIM技术在铁铁路工程中中的应用积积累了宝贵贵经验，也也是我院利利用BIM设计手段段开展大型型铁路工程程设计的良良好开端。关键词：：大型铁路路工程；BIM设计；信信息化；总总图模型；；综合应用用BIM技术凭借借其可视化化、易协同同、实时模模拟、可贯贯穿建筑全全生命周期期等优势被被越来越多多的工程从从业人员接接受和采用用[1]。铁路工工程相比民民建工程，体体量更大、工工艺更为复复杂、专业业更多，对对BIM技术的需需求也更加加迫切。BIM技术的广广泛应用能能够提升铁铁路工程建建设技术水水平以及信信息管理的的能力，也也是铁路工工程建设信信息化的核核心和方向向，对铁路路工程建设设有着巨大大的发展潜潜力和应用用价值。随随着铁路建建设行业的的迅速发展展，传统的的二维设计计因其不够够直观，协协同性差等等局限，一一些领域逐逐渐被BIM三维设计计所取代[2-44]。BIM技术的应应用，其核核心文件是是BIM信息模型型；毫无疑疑问，设计计单位在BIM技术的应应用中起着着牵头及主主导作用，相相比建设单单位、施工工单位及监监理单位，设设计单位更更应该掌握握、应用和和推广BIM技术。已已有的铁路路工程BIM实践，多多是对某个个单体，如如房屋、桥桥梁、隧道道等进行BIM设计，参参与设计的的专业相对对较少，专专业间协同同性不高，相相比二维设设计，BIM设计的优优势并未显显现出来，BIM技术在铁铁路工程中中的探索也也停留在较较为初级的的阶段。针针对此情况况，我院在在迁建西安安客车段、机机务段这一一大型铁路路工程设计计过程中，采采用了BIM技术对两两段进行了了全专业、全全内容BIM设计，取取得了一定定成果，也也为以后BIM技术在铁铁路工程中中的应用积积累了宝贵贵经验[5-99]。此次迁建建西安客车车段、机务务段工程位位于陇海下下行正线里里程K10667+3000～K10771+0000(=陇海上行行正线里程程K10771+1880)段上、下下行正线间间。其中迁迁建西安客客车段在原原到达场北北侧还建客客车车辆段段，检修总总规模为30台位：其其中预修5台位、架架修15台位、油油漆5台位(3台位油漆漆烘干库、2台位待油油漆线)、交验5台位，段段修存车线线4条，备用用客车存放放线4条，牵出出线1条，单体体房屋建名名13座。迁建建西安机务务段将原货货机折返段段改建为客客机机务段段，设机车车出入段线线3条、电力力机车整备备待班线8条，内燃燃机车整备备待班线1条，走行行线1条、越行行线1条，卸油油线1条，备用用机车停留留线2条，设84mm×24m三线贯通通式小辅库库2座及其配配套设施，单单体房屋建建名16座。采用BIM软件为欧欧特克公司司开发的Reviit20014，NaviisworrksMManagge20014、InfrraWorrks22014及中铁第第一勘察设设计院自行行开发的“BIM模型应用用工具”等，由西西安站改总总体组全专专业设计人人员参与进进行BIM设计，其其中包含站站场、轨道道、桥涵、车车辆、机务务、给排水水、建筑、房房建、暖通通、电力、接接触网、通通信、信息息、环保及及信息网络络共15个专业。BIM模型包含含两段站场场、轨道、接接触网、室室外综合管管沟、管线线及所有生生产生活房房屋，准确确直观的反反映了客车车段、机务务段建造后后的实景效效果(图1，图2)。更为重重要的是，对对此模型加加以应用，可可预先解决决施工过程程中的碰撞撞问题，避避免造成窝窝工、返工工及废弃工工程，有效效保障工期期稳定；建建设单位及及施工单位位利用BIM模型，也也可对现场场及项目运运营后加以以管理[10--12]。图1西安客车车段、机务务段全专业业整合后BIM模型图2客车段组组合车库BIM模型1BBIM信息模型型的建立及及多专业整整合有别于传传统二维CAD设计，BIM设计各专专业除需建建立本专业业模型外，还还需考虑本本专业内容容三维空间间位置以便便于后期各各专业整合合模型，客客车段、车车辆段BIM设计各专专业内容体体量均较大大，后期在在多专业整整合软件中中调整各专专业模型位位置并不容容易实现，所所以BIM设计时对对前期总图图或者总图图模型依赖赖程度较高高，需要较较高的精度度。1.11建立初步步总图BIM模型车辆及机机务专业作作为客车段段及机务段段总体专业业，向站场场专业提供供两段工艺艺总平面布布置图(DWG格式)，向房建建专业提供供各个单体体房屋的平平面布置图图及层高要要求(DWG格式)；站场专专业确定两两段场坪绝绝对高程分分布，定位位项目原点点，修改完完善两段总总平面布置置(DWG格式)，并将其其导入Reviit20014中，将项项目原点与与Reviit平面中项项目基点位位置相重合合，在Reviit中制作实实际场坪模模型，将此此模型文件件(RVT格式)提供给房房建专业；；房建专业业在场坪模模型中添加加各个单体体房屋轴网网布置，确确定室内外外高差，明明确各个房房屋±0.0000的绝对高高程，将带带房屋轴网网布置的场场坪模型(RVT格式)返给站场场专业，由由站场专业业将此模型型发布给各各专业，并并向各专业业发布项目目原点位置置，具备设设计条件的的专业可据据此在Reviit中展开设设计。1.22带房屋模模型的总图图模型在总图BIM模型的基基础上，房房建专业利利用Reviit20014中的复制/监视命令令将各个房房屋单体轴轴网均按建建名拆分为为单个模型型(RVT格式)，确保每每个模型中中房屋轴网网与总图模模型中位置置及高程完完全重合；；在各个单单体轴网模模型中完成成建筑粗模模的布置(包含轴网网、楼层、墙墙体、门窗窗、房屋名名称及建筑筑做法)，提供至至站后专业业，站后专专业据此展展开设计。房房建专业将将1.1中建立的的总图BIM模型作为为基础文件件，链接各各个单体建建筑粗模，并并将包含建建筑粗模的的总图模型型发布给各各个专业，至至此各专业业已具备设设计条件，均均可在Reviit20014中展开设设计。1.33带综合管管沟、检查查井及桥涵涵布置的总总图模型暖通专业业完成本专专业室外管管线在1.2中总图模模型中的布布置，并将将此模型(RVT格式)提供给各各个室外管管线专业，管管线专业参参考暖通专专业室外管管线走向，添添加本专业业管线布置置，并将布布置完成后后的模型(RVT格式)提供至总总体专业；；总体专业业根据室外外管线专业业所提供模模型进行综综合管沟设设计，确定定综合管沟沟、检查井井及桥涵断断面尺寸，然然后将尺寸寸(DWG格式)提供给房房建和桥涵涵专业，房房建及桥涵涵专业据此此完成管沟沟、检查井井及桥涵族族的制作(RFA格式)，将其返返给总体专专业，总体体专业确定定各综合管管沟、检查查井及管涵涵的埋深及及走向，完完成带综合合管沟、检检查井及桥桥涵布置的的总图模型型(RVT格式)。1.44室外管线线布置总体专业业向各个管管线专业提提供1.3中完成的的总图模型型，并向各各管线专业业提供所有有的管沟断断面布置(DWG格式，包包含各个专专业管线在在管沟中的的准确定位位)；各管线线专业调整整本专业室室外管线布布置并返给给总体专业业，总体专专业牵头完完成室外综综合管沟、检检查井及桥桥涵中管线线布置。两两段局部地地下管沟、管管线BIM模型见图3。图3两段局部部地下管沟沟、管线BIM模型1.55全专业模模型整合全专业模模型采用NaviisworrksMManagge20014进行整合合。总体专专业牵头整整合室外站站场、轨道道、接触网网、综合管管沟、管线线等模型，房房建专业牵牵头整合各各个单体房房屋建筑、结结构及水暖暖电模型；；最终完成成迁建西安安客车段、机机务段全专专业全内容容BIM模型[13]。2BBIM信息模型型的应用2.11碰撞检测碰撞检测测的主要目目的是基于于各专业模模型，应用用BIM软件检查查设计阶段段的碰撞，完完成项目模模型内各种种管线、构构筑物三维维协同设计计工作，以以避免空间间冲突[14]，尽可能能减少碰撞撞，避免设设计错误影影响到施工工阶段。此此次迁建西西安客车段段、机务段BIM模型碰撞检测采用NavisworksManage2014。见图4。图4检修库内承台侵入不落轮镟坑内碰撞检测分室外各专业模型(图5)及各个单体房屋模型分别进行碰撞检测，设定冲突检测的基本原则，如：将铁路限界作为软碰撞公差以检查是否侵入限界，将硬碰撞公差设为0以检查构筑物相碰。使用NavisworksManage2014，检查发现两两专业BIM模型中的冲突和碰撞，编写碰撞检测报告，并提出解决方案。随后逐一调整模型，确保各专业之间的冲突与碰撞问题得到解决。图5室外有压管对排水管的避让2.2生成二维图纸在现有铁路工程设计环境下，二维图纸仍然是设计院的主要设计成果，在二维设计至BIM设计过渡的阶段中，无疑AutoDeskCAD依然发挥着重要作用。由BIM模型转化为二维DWG之前，可在Revit2014依次完成对模型图元进行尺寸标注及注释说明、图层设计、创建标准图框、图纸目录的建立和整体布局要求之后，导出DWG格式的图纸(图6)；也可直接导出DWG格式的图纸，在CAD中编辑完成剩余图纸工作。图6BIM模型生成二维平面3建议及展望结合迁建西安客车段、机务段BIM设计，在以后的BIM设计中，需特别注意以下问题。3.1重视总图模型传统二维设计，各专业只对本专业内容进行设计，表达方式，图纸比例各不相同，这就造成了各专业间协同设计沟通不畅，效果不佳，最终容易将设计过程中的失误传递至施工阶段。而BIM设计采用实体建模，各专业模型整合后进行碰撞检测，获得结果直观、准确、迅速，但这一切的前提是各专业模型内容定位精准，所以设计前期确定总图模型显得尤为必要。3.2认识铁路BIM模型整合的特殊性一般民建工程BIM设计在各专业模型进行整合时，多采用Revit2014；而铁路工程因为其体量大、参与专业多的特点，利用Revit2014显得力不从心；在此次实践过程中，采用NavisworksManage2014进行整合模型及碰撞检测，效果较为理想。在以后的铁路工程BIM设计中可采用“专业内利用Revit2014工作集进行划分、专业间采用NavisworksManage2014进行整合”的策略。3.3善用传统二维CAD软件传统二维CAD设计已非常成熟，设计插件及相关接口软件也很丰富，在现阶段依然为大部分设计人员所采用。在铁路工程设计行业向BIM设计过渡的过程中，依然发挥着重要的作用。如何将BIM设计与二维CAD设计相结合，取长补短，也是一个亟需研究的课题。3.4铁路BIM设计展望BIM技术作为铁路工程新兴的设计手段，尚无相关规范规程可依，仍然需要在今后的设计过程中大量的总结经验及方法，方兴未艾[15]。4结语在迁建西安客车段、机务段工程BIM设计过程中，采用“AutoDeskRevit2014建模，AutodeskNavisWorksManage2014进行整合”的设计思路，实现了两段所有构筑物的建模及精确定位，同时各专业均完成本专业内容工程量计算、碰撞检测及二维图纸生成等工作，并已将室外综合管沟碰撞检测及修改的结果反馈至施工单位，避免了后续废弃工程的出现。本次探索及应用为我院在大型铁路工程BIM设计领域积累了宝贵经验，也是我院利用BIM设计手段开展大型铁路工程设计的良好开端。参考文献：[1]卢春房.铁路建设项目标准化管理[M].北京：中国铁道出版社，2013.[2]清华大学BIM课题组.设计企业BIM实施标准指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.[3]中国铁路BIM联盟.铁路工程实体结构分解指南(1.0版)[M].北京：中国铁路BIM联盟，2015.[4]中国铁路BIM联盟.铁路工程信息模型分类和编码标准(1.0版)[M].北京：中国铁路BIM联盟，2015.[5]王珏，贾兴斌，马映登.BIM技术在轨道交通项目规划中的应用研究[J].铁路技术创新，2015(3):55-58.[6]刘彦明，李志彪.BIM技术在铁路设计中的推广应用[J].铁路技术创新，2015(3):51-54.[7]康志明，沈亮峰，荆泳泉，等.BIM技术在阿房宫站设计中的应用[J].铁路技术创新，2015(3):74-77.[8]王浩.BIM技术在铁路工程设计应用中的现状及前景分析[J].工程建设与设计，2015(12):94-96.[9]刘宏刚.国外BIM应用的经验与启示[J].高速铁路技术，2015(3):59-66.[10]孙屹.基础设施BIM在中国的应用趋势[J].工程建设与设计，2015(9):18.[11]逯宗田.铁路设计应用BIM的思考[J].铁道标准设计，2013(6):140-143.[12]王朝存，于凤.BIM技术在铁路四电领域的综合运用探讨[J].铁路技术创新，2014(2):22-25.[13]刘厚强，易旭鹏，朱聪.基于BIM的三维铁路路基建模应用研究[J].铁道标准设计，2015(7):20-23.[14]高继传，江文化.三维管线综合设计在南京地铁中的应用探讨[J].铁道标准设计，2015(7):134-137.[15]杨长辉.铁路四电工程设计信息模型分类与编码研究[J].铁道标准设计，2015(8):160-163.ExplorationandRealizationofBIMDesignofLarge-scaleRailwayEngineeringDUANXi-bin(ChinaRailwayFirstSurveyandDesignInstituteGroupCo.，Ltd.，Xi’an710043，China)Abstract：TheapplicationofBIMtechnologycanimproverailwayengineeringconstructionandinformationmanagementandprovestobethecoreanddirectionoftherailwayengineeringconstructioninformatization.TheinformationmodelisthefoundationoftheapplicationofBIMtechnologyanddesigninstitutestaketheleadandplayaleadingroleintheapplicationofBIMtechnology.Atthepresentstage，therailwayengineeringBIMdesignremainsforsimplexdesignandtheexplorationandapplicationofBIMtechnologyinrailwayengineeringremainsataninitialstage.Inviewofthiscircumstance，