BIM技術(shù)在鐵路勘察設(shè)計中的研究與應(yīng)用

■ 王玉澤

BIM技術(shù)在鐵路勘察設(shè)計中的研究與應(yīng)用

■ 王玉澤

BIM技術(shù)正在使整個工程勘察設(shè)計行業(yè)發(fā)生革命性的變化，中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司積極開展BIM技術(shù)的研究與應(yīng)用，在多專業(yè)協(xié)作的BIM項目試點和BIM信息模型語義標(biāo)準(zhǔn)研究等方面取得了階段性成果，并對下一步工作規(guī)劃進(jìn)行闡述。

BIM；項目試點；標(biāo)準(zhǔn)；應(yīng)用；規(guī)劃

BIM技術(shù)從數(shù)字建模到工程建設(shè)全生命周期的應(yīng)用，正在使整個工程勘察設(shè)計行業(yè)發(fā)生革命性的變化。中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司（簡稱鐵四院）各專業(yè)一直緊密跟蹤該技術(shù)的發(fā)展趨勢，在相關(guān)專業(yè)上已開展一定深度的研究和應(yīng)用。近年來，鐵四院對BIM應(yīng)用高度重視，成立了專門的BIM技術(shù)應(yīng)用研究組，各二級單位均有專門的處副總工程師負(fù)責(zé)BIM工作，全院正在整體、協(xié)調(diào)、有序地推進(jìn)BIM應(yīng)用。

1 前期工作

1.1 追蹤BIM技術(shù)的研究與發(fā)展

2005年以來，鐵四院各專業(yè)開展了三維及BIM技術(shù)的追蹤與應(yīng)用探索，先后引進(jìn)了相關(guān)BIM設(shè)計軟件，具體包括Dassaul公司的Solidworks軟件平臺、Bentley公司的Microstation軟件平臺及AutoDesk公司的Revit系列軟件平臺，取得了一定的成果。

設(shè)備處引用Bentley公司的Microstation系列軟件進(jìn)行地鐵車輛段室外綜合管線的設(shè)計，取得了良好效果，如應(yīng)用于武漢地鐵2號線常青花園車輛段、無錫地鐵2號線青龍山停車場（見圖1—圖2）。正在實施BIM工作的項目有蘇州松陵車輛段、武漢黃金口停車場、長沙尚雙塘車輛段、南京地鐵3號線秣周車輛段等，不僅提高了工程設(shè)計質(zhì)量，避免了差錯碰漏情況的發(fā)生，并且設(shè)計成果可以達(dá)到工程可視、可模擬等，得到了業(yè)主等單位的一致好評。

圖1 無錫地鐵2號線青龍山停車場室內(nèi)綜合管線設(shè)計

圖2 人視圖與施工現(xiàn)場對比

橋梁處自主研發(fā)了基于ACIS平臺的混凝土輔助設(shè)計系統(tǒng)以及基于SolidWorks軟件的三維鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)，已應(yīng)用于工程設(shè)計之中。

電化處接觸網(wǎng)專業(yè)也用SolidWorks軟件進(jìn)行了接觸網(wǎng)的相關(guān)設(shè)計。

線站處、工程勘察研究院在三維設(shè)計與地理信息系統(tǒng)（GIS）方面進(jìn)行研究與開發(fā)，成果已很好地應(yīng)用于項目前期工作。

1.2 開展BIM的調(diào)查研究與培訓(xùn)

2013年，為進(jìn)一步加快BIM技術(shù)的應(yīng)用，鐵四院通過召開專題會議研討、走出去調(diào)研、請進(jìn)來交流等多種方式，進(jìn)行BIM相關(guān)軟件、企業(yè)推廣與應(yīng)用等方面的調(diào)查與研究。

開展對歐特克、達(dá)索軟件、圖軟軟件、Bentley等相關(guān)軟件的調(diào)研，走訪了一些在BIM實踐中走在前列的企業(yè)，詳細(xì)研究了國內(nèi)外BIM應(yīng)用現(xiàn)狀，并對一些企業(yè)應(yīng)用BIM的成功案例進(jìn)行分析、研討、總結(jié)，提出了適合鐵四院的BIM軟件使用與推廣建議。

邀請深圳市第四能源科技有限公司到鐵四院交流BIM應(yīng)用的經(jīng)驗。邀請歐特克公司來院進(jìn)行分專業(yè)的為期1個多月的最新版本BIM軟件培訓(xùn)。

2 取得的成果

2.1 完成多專業(yè)協(xié)作的BIM項目試點

根據(jù)調(diào)研與鐵四院實際情況，選擇站前、站后各一個相關(guān)工程完成完整的BIM設(shè)計項目試點。

建筑與城市規(guī)劃設(shè)計研究院牽頭成立鐵四院總部設(shè)計大樓BIM研究組。通過地質(zhì)、建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、給排水、通信、電氣等專業(yè)的協(xié)同設(shè)計，完成總部設(shè)計大樓BIM模型（見圖3—圖7），并在模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了管線綜合、出圖、工程數(shù)量統(tǒng)計等實踐，在一定程度上提高了設(shè)計質(zhì)量，解決了一些在二維設(shè)計中無法解決的問題，如部分設(shè)備無法精確定位、管線碰撞等，使空間得到優(yōu)化布置，提高了精細(xì)化設(shè)計水平，為總部設(shè)計大樓日后的施工、運營和維護等帶來許多便利。

城市軌道與地下工程設(shè)計研究院牽頭成立新鼓山隧道BIM項目組。通過地質(zhì)、隧道、線路、航察、接觸網(wǎng)、軌道等專業(yè)的協(xié)同設(shè)計，完成了隧道BIM模型（見圖8—圖13），在模型基礎(chǔ)上進(jìn)行施工模擬、出圖、工程數(shù)量統(tǒng)計等實踐，并對隧道專業(yè)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整理，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，可為新鼓山隧道的施工、竣工驗收交接、運營維護管理等不同階段的資源配置提供參考。

此外，在城市軌道交通領(lǐng)域，鐵四院在廈門軌道交通1號線工程中率先在車站建筑、結(jié)構(gòu)、暖通及電力等專業(yè)完成了三維BIM設(shè)計工作。

2.2 鐵路BIM聯(lián)盟專業(yè)編碼與BIM信息模型語義標(biāo)準(zhǔn)研究

圖3 總部設(shè)計大樓BIM模型鳥瞰圖

圖4 總部設(shè)計大樓BIM模型人視圖

圖5 總部設(shè)計大樓BIM模型風(fēng)管與風(fēng)管交叉碰撞檢查

圖6 總部設(shè)計大樓BIM模型樁撐結(jié)構(gòu)

圖7 總部設(shè)計大樓BIM模型地質(zhì)施工工況模擬

圖8 新鼓山隧道BIM地質(zhì)模型

圖9 新鼓山隧道BIM隧道進(jìn)口

圖10 新鼓山隧道BIM隧道、軌道、接觸網(wǎng)整合

圖11 新鼓山隧道BIM隧道洞口開挖

圖12 新鼓山隧道BIM隧道工作井開挖

圖13 新鼓山隧道BIM隧道初期支護工字鋼架

根據(jù)鐵四院BIM的實施經(jīng)驗，深入研究國內(nèi)外的BIM標(biāo)準(zhǔn)，具體包括國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO 12006-2《施工工程信息的組織：信息分類框架》、美國NBIMS標(biāo)準(zhǔn)、新加坡建筑BIM指南、香港房屋署B(yǎng)IM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、瑞典BIM標(biāo)準(zhǔn)（Statsbygg BIM Manual 1.2）、中國建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、清華大學(xué)CBIMS標(biāo)準(zhǔn)框架及實施指南、北京民用BIM標(biāo)準(zhǔn)以及國家信息分類和編碼的基本原則與方法等，研究并確定了鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系涵蓋的范圍，完成了BIM信息模型語義標(biāo)準(zhǔn)（分類標(biāo)準(zhǔn)）的制定，路基、軌道、站場、通信、信號、機輛、給排水、環(huán)水保8個相關(guān)專業(yè)經(jīng)過梳理，落實所有的分類對象，并根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行初步的分類實踐，召開多次會議進(jìn)行研究布置，目前已基本完成編碼工作。

3 BIM相關(guān)工作規(guī)劃

推行BIM應(yīng)用，需進(jìn)行多方面的投入，從外部要求、設(shè)計質(zhì)量、生產(chǎn)效率和成本角度考慮，大型鐵路設(shè)計院全項目采用完全BIM設(shè)計的目標(biāo)將是一項長期、持續(xù)進(jìn)行的系統(tǒng)工程。依據(jù)設(shè)計院目前的IT基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用水平、專業(yè)軟件現(xiàn)狀，以及后續(xù)施工、運營維護等跟進(jìn)情況，推廣BIM一定是從傳統(tǒng)的設(shè)計模式到全面應(yīng)用BIM的過程，是一個循序漸進(jìn)的過程，不可能一步到位，要有長遠(yuǎn)的規(guī)劃與持續(xù)的推進(jìn)。就鐵四院來說，下一步主要開展以下幾個方面的工作。

（1）開展鐵四院的企業(yè)BIM規(guī)劃與實施標(biāo)準(zhǔn)的制定。準(zhǔn)備在前期BIM應(yīng)用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國鐵路BIM聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)，制定鐵四院BIM分階段的推進(jìn)目標(biāo)、推廣措施、實施方案和企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）進(jìn)一步試點各專業(yè)BIM單點項目，涵蓋各專業(yè)設(shè)計平臺，提升和推廣BIM技術(shù)在鐵四院的應(yīng)用能力與普及度。

（3）在開展BIM應(yīng)用的同時，積極制定BIM在鐵路設(shè)計應(yīng)用的深化方案，嘗試GIS與BIM相融合的試點項目。

（4）引進(jìn)或二次開發(fā)BIM軟件拓展功能，將原來的專業(yè)應(yīng)用軟件逐步向BIM三維設(shè)計發(fā)展。

（5）結(jié)合協(xié)同設(shè)計的需求，研究BIM三維數(shù)字化模型基礎(chǔ)下的設(shè)計審查和資料交流，即時提醒等多專業(yè)勘測設(shè)計一體化功能的發(fā)展與實現(xiàn)。

（6）開展BIM全生命周期（涵蓋規(guī)劃、設(shè)計、施工、運維、拆除）的應(yīng)用實踐，拓展工程全生命周期的信息技術(shù)服務(wù)與咨詢。

王玉澤：中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，副院長，設(shè)計大師，湖北 武漢，430063

責(zé)任編輯盧敏

U452；U212

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1672-061X（2014）02-0026-03