基于IFC的鐵路站場數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)研究

■ 毛寧 楊緒坤

基于IFC的鐵路站場數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)研究

■ 毛寧 楊緒坤

通過研究工業(yè)基礎(chǔ)類（IFC release4）關(guān)于空間結(jié)構(gòu)單元及構(gòu)件實(shí)體的定義方式，結(jié)合目前正在開展的《中國鐵路BIM數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)》的架構(gòu)設(shè)計(jì)，針對鐵路站場專業(yè)各種對象的特點(diǎn)，對其分類方式及存儲標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)研究，為下一階段鐵路專業(yè)尤其是站前專業(yè)BIM推廣應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

鐵路站場；存儲標(biāo)準(zhǔn)；空間結(jié)構(gòu)單元；構(gòu)件；屬性集

0 引言

根據(jù)鐵路工程建設(shè)信息化總體方案的部署，BIM是實(shí)現(xiàn)鐵路工程建設(shè)信息化的主要技術(shù)發(fā)展方向。為深化我國鐵路BIM技術(shù)應(yīng)用，中國鐵路總公司推動了我國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)的研究工作。鐵路BIM數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)的研究工作始于2014年底，主要用于解決不同BIM軟件間共享數(shù)據(jù)的問題，是鐵路BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式與存取規(guī)范。鐵路BIM數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)基礎(chǔ)類（IFC release4）的基礎(chǔ)上編制，通過擴(kuò)展將IFC表達(dá)的鐵路BIM模型分為IFC標(biāo)準(zhǔn)對象類、鐵路IFC擴(kuò)展類、鐵路IFC預(yù)定義類型、動態(tài)引用鐵路BIM模型分類碼4個(gè)層級。同時(shí)鐵路IFC擴(kuò)展類又分為空間結(jié)構(gòu)單元、構(gòu)件、零件、組合件4種類型，并通過增加屬性集定義的方式對鐵路BIM對象的屬性加以定義。在上述確定的基本方法下，研究鐵路站場數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)的定義。

1 鐵路站場信息存儲標(biāo)準(zhǔn)框架

鐵路站場信息存儲標(biāo)準(zhǔn)分為空間結(jié)構(gòu)單元和實(shí)體構(gòu)件兩大類。空間結(jié)構(gòu)單元分為2個(gè)層次：一是將鐵路工程分解為鐵路樞紐（車站）及鐵路線路；二是將鐵路車站分解為車站股道、路基體、站區(qū)建筑、站臺等空間結(jié)構(gòu)單元。這些空間結(jié)構(gòu)單元分別包含鐵路軌道、站場設(shè)備等實(shí)體構(gòu)件。再針對鐵路站場空間結(jié)構(gòu)單元、構(gòu)件定義它們的預(yù)定義類型及相關(guān)屬性或?qū)傩约?。鐵路站場信息模型結(jié)構(gòu)見圖1。

圖2為站場空間結(jié)構(gòu)單元的劃分以及空間與結(jié)構(gòu)的包含關(guān)系，即大的空間結(jié)構(gòu)單元分解成若干小的空間結(jié)構(gòu)單元。類似在建筑BIM中，項(xiàng)目（IfcProject）→地點(diǎn)（Ifc S i t e）→房屋（Ifc B u i l d i n g）→樓層（IfcBuildingStorey）這樣的空間結(jié)構(gòu)單元的聚合關(guān)系；在鐵路BIM中，也是由項(xiàng)目（IfcProject）→鐵路樞紐或地區(qū)（IfcRailwayTerminal）→鐵路車站（Ifc Railway Station）→股道、站臺、路基、房屋（Ifc Spatial Structure Element）這樣的空間聚合關(guān)系。它們之間通過IfcRelAggregates關(guān)系對象實(shí)現(xiàn)相互之間的聚合分解關(guān)系。每個(gè)層次的空間結(jié)構(gòu)單元通過IfcRelContain edInSpatialStructure關(guān)系對象與各類鐵路專業(yè)構(gòu)件或房屋構(gòu)件相關(guān)聯(lián)。

2 站場空間結(jié)構(gòu)單元定義

空間結(jié)構(gòu)單元表示空間概念上的分解，通常是一個(gè)物體的空間主體以及它的主要組成結(jié)構(gòu)。空間結(jié)構(gòu)單元是一個(gè)抽象概念，一般是以整體包含多個(gè)局部的方式出現(xiàn)。據(jù)此站場空間結(jié)構(gòu)單元定義樞紐、車站、站臺3類對象。結(jié)合線路、軌道、路基、房屋等專業(yè)領(lǐng)域的對象可以完整描述樞紐及車站空間范圍各類空間結(jié)構(gòu)單元的屬性及關(guān)系。站場專業(yè)空間結(jié)構(gòu)單元EXPRESS-G圖見圖3。

圖3表示鐵路工程結(jié)構(gòu)單元（Ifc Railway Structure Element）繼承土木工程結(jié)構(gòu)單元（Ifc Civil Structure Element），包括3個(gè)子類：鐵路樞紐（Ifc Railway Terminal）、鐵路車站（Ifc Railway Station）和站臺（Ifc Railway Platform）。

鐵路樞紐（Ifc R a i l w a y T e r m i n a l）有一個(gè)預(yù)定義屬性，其數(shù)據(jù)類型是樞紐形式類型（Ifc Railway Terminal Type Enum）；還有一個(gè)功能（Terminal Feature）屬性，其數(shù)據(jù)類型是樞紐功能類型（Ifc Railway Terminal Feature Enum）。Ifc Railway Terminal預(yù)定義類型枚舉項(xiàng)見表1。

鐵路車站（Ifc Railway Station）有一個(gè)預(yù)定義（P r e d e f i n e d T y p e）屬性，其數(shù)據(jù)類型是車站類型（Ifc Railway Station Type Enum）；有一個(gè)功能類型（Station Feature）屬性，其數(shù)據(jù)類型是車站功能（Ifc Railway Station Feature Enum）；有一個(gè)等級類型（Station Grade）屬性，其數(shù)據(jù)類型是車站等級（Ifc Railway Station Grade Enum）；有一個(gè)形式類型（Station Form）屬性，其數(shù)據(jù)類型是車站形式（Ifc Railway Station Form Enum）。Ifc Railway Station預(yù)定義類型枚舉項(xiàng)見表2。

站臺（Ifc R a i l w a yP l a t f o r m）有一個(gè)預(yù)定義（Predefined Type）屬性，它的數(shù)據(jù)類型是站臺類型 （Ifc R a i l w a y PlatformEnum）；有一個(gè)位置（Position Feature）屬性，它的數(shù)據(jù)類型是站臺位置（Ifc Railway Platform Position Type Enum）。Ifc Railway Platform預(yù)定義類型枚舉項(xiàng)見表3。

同時(shí)為了補(bǔ)充說明鐵路車站的其他屬性，還定義了一個(gè)車站通用屬性集屬性集名稱——Pset_Station Common。Ifc Railway Station通用屬性集屬性見表4。

3 站場構(gòu)件定義

構(gòu)件是重要的物理實(shí)際存在的實(shí)體，可以被包含在空間結(jié)構(gòu)中。構(gòu)件的定義應(yīng)具有一定的概括性，應(yīng)綜合考慮構(gòu)件的功能、外觀等因素進(jìn)行。構(gòu)件的擴(kuò)展是鐵路數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)中最重要的部分。構(gòu)件定義的粒度必須適當(dāng)。如果定義太粗，那么將對標(biāo)準(zhǔn)未來的實(shí)施效果大打折扣；如果定義太細(xì)，由于鐵路涉及的專業(yè)眾多最終制定的標(biāo)準(zhǔn)將會變得異常龐大和繁瑣，影響使用。

鐵路站場構(gòu)件的靜態(tài)擴(kuò)展是自I F C4中已有的Ifc Civil Element基類派生出各種類構(gòu)件父類，再從各專業(yè)構(gòu)件父類中派生各專業(yè)具體構(gòu)件類。鐵路站場構(gòu)件EXPRESS-G圖見圖4。

從圖4看出，站場專業(yè)構(gòu)件從Ifc Railway Element派生出Ifc R a i l w a y S i g n a l D e v i c e（信號設(shè)備）、Ifc Railway Speed Control Device（調(diào)速設(shè)備）、Ifc Railway Denoter Device（標(biāo)志標(biāo)牌）、Ifc R a i l w a y S a f e t y D e v i c e（安全設(shè)備）、Ifc R a i l w a y P l a t f o r m W a l l（站臺墻）、Ifc R a i l w a y F l a t A i s l e（平過道）、Ifc Railway Mechanical Equipment（站場機(jī)械設(shè)備）7大類構(gòu)件對象，在每類構(gòu)件下根據(jù)功能又派生出不同種類的子對象，并附加以一定數(shù)量的屬性或?qū)傩约?。鐵路站場構(gòu)件屬性見表5。

4 結(jié)束語

站場存儲標(biāo)準(zhǔn)主要采用靜態(tài)和動態(tài)兩部分?jǐn)U展的方法完成，重點(diǎn)闡述靜態(tài)擴(kuò)展中實(shí)體，對站場空間結(jié)構(gòu)單元、構(gòu)件兩類實(shí)體以及相應(yīng)的屬性集進(jìn)行了定義與描述。隨著研究的深入，可結(jié)合先期完成的《鐵路工程信息模型分類及編碼標(biāo)準(zhǔn)》，繼續(xù)在此架構(gòu)中對相關(guān)對象進(jìn)行動態(tài)擴(kuò)展。同時(shí)，以此為基礎(chǔ)推進(jìn)適用于鐵路工程設(shè)計(jì)的BIM軟件開發(fā)工作，并在軟件開發(fā)與應(yīng)用中進(jìn)一步對標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性進(jìn)行驗(yàn)證，逐步完成與IFC國際標(biāo)準(zhǔn)的對接與融合。

[1] 李華良，楊緒坤，王長進(jìn)，等． 中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架研究[J]． 鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2014(2)：16-21．

[2] 李華良，楊緒坤，沈東升，等． 鐵路工程信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)研究[J]． 鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2015(3)：17-20．

[3] GB/T 7027—2002 信息分類和編碼的基本原則與方法[S]．

[4] National Institute of Building Sciences． National BIM Standard-United States Version2[S]．

[5] Building SMART International Limited． IFC4 Official Release[S]．

毛 寧： 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，高級工程師，天津，300251

楊緒坤： 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，高級工程師，天津，300251

責(zé)任編輯 盧敏

TU279；TP39

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