肖伯南
中铁第一勘察设计院集团有限公司 陕西省西安市 710043
摘要：阐述基于BIM技术的铁路数字化设计工作主要内容，包括三维数字设计平台选择、设计标准建立、构件库建立、协同设计平台搭建和管理、各专业BIM设计与模型分析应用等。数字化设计和交付是实现铁路数字化和智能化的重要内容，BIM技术与铁路融合后形成铁路数字化设计的成套理论和技术体系，对提高铁路工程信息化管理水平、提高设计质量和效益具有显著意义，将为实现智能铁路战略提供重要技术保证。
关键词：BIM技术；铁路数字化；设计应用
1铁路工程各专业BIM设计
（1）测绘：设置不同坐标分带参数，在设计软件中进行换带计算并合并，定义地形图坐标系，引用地形图和点云数据及实景建模数据，创建三维地形模型，最终将文件提供给各个专业调取开展BIM设计。
（2）地质：在地质数据库中配置工程项目地质内容环境（岩性层、覆盖层、地质时代、风化层、断层等），通过界面录入并管理野外勘察数据，将钻孔数据、勘探线的勘探剖面数据、地质点数据等录入数据库，根据地质数据和测绘专业提供的三维地形表面模型，以“手动+自动”的方式在软件中建立地质分界面，生成三维地质模型。
（3）线路：利用矢量化地形图和外部环境资料建立项目环境，在三维环境中设置线路技术方案走向比选体系，综合环境因素分析评价方案优劣，使线路平纵断面合理可靠，输出三维线路模型为铁路其他专业提供空间定位基础。
（4）路基：参考地形、线路、桥梁、隧道、站场的专业模型，完成路基填挖边坡、坡面防护、支挡工程、复合地基及排水工程的设计建模工作，并生成路基模型。
（5）桥梁：参考测绘、地质、线路、地形、隧道、站场等专业数据，采用桥梁BIM设计工具集可实现桥梁上部结构与线路的关联、下部结构和地形的关联设计，自定义所有上下部参数化构件，创建各类参数构件库，完成桥梁的布跨、梁构件、桥墩、桥台和锥坡等设计工作。
（6）隧道：参考地形、地质和线路模型，根据洞门端墙、水沟、截面、翼墙、桩、桩帽石等数据，参数化设计洞门、边仰坡和洞口截水沟模型，根据地质纵断面图标识的围岩类别，选择标准构件和断面模板，完成洞身、辅助洞室及辅助坑道的设计建模工作。
（7）站场：参考测绘、线路、桥梁、隧道等专业模型，建立站场所需的各种设计断面模板，采用平面、立面和三维相结合的方式，建立车站路基、股道分布、车站场坪路基等站场方案模型。
（8）轨道：整理钢轨、轨枕、道床等的布置和规格等信息文件，并用建库工具创建轨道的标准构件及模板，参考线路模型，导入钢轨、轨枕、道床等相关数据文件，交互编辑超高信息，然后生成轨道设计方案。
（9）站房：站房部分包括建筑、结构、给排水、暖通、电力设计。建筑专业主要实现外部造型、功能区划分、墙、门窗等设计，结构专业对梁、板、柱等进行设计，给排水主要进行设备布置、管道连接、管径计算等，暖通主要对通风系统和空调水系统进行设计。
（10）接触网：参考线路、路基、轨道、桥梁、隧道模型，利用标准构件和模板，完成腕臂选型装配、区间及站场接触网平面布置设计建模工作，并依靠模型进行绝缘间隙分析计算。
2铁路工程BIM技术应用
（1）设计方案比选：铁路线路方案对其他专业具有重要的指导作用，结合BIM+GIS技术，在选线区域地形、地质、环评模型、社会经济、交通运输和物流规划等诸多信息基础上，基于BIM构建多方案线路BIM模型，确定各方案线路技术特征、主要工程数量、投资估算、重点工程和工期，按照多因素综合评价原则，进行线路方案比选，寻找最佳线路方案。通过基于BIM的交通模拟分析，测试设计参数、交通管理、信号控制等各种因素对交通运行的影响，优化设计参数。利用BIM技术落地铁路规划理念，以模型的形式向业主展示方案，直观展示铁路选线及设计形式，可有效提高业主的决策效率。
[图片美化一下，如果字数受限，也可直接删除，与论文关系不大。]（2）项目红线用地范围确定：结合项目全专业主体工程设计模型、开挖及防护设计模型、三维地表模型等，细化项目红线用地范围，尽量减少施工阶段红线用地范围的变更，提升施工图预算中用地情况的精确度。
（3）接口工程精细化设计：在桥梁、隧道、轨道、四电等专业BIM协同设计时，综合桥梁和隧道BIM设计模型、四电管线模型、轨道板结构模型等，对专业间的接口工程进行精细化设计，重点针对专业预留预埋设计开展应用，如管线上下桥时的梁部锯齿槽预留、四电系统的桥梁综合接地预埋、基础网支柱基础的梁部预埋等。
（4）重难点工程方案设计：结合GIS数据和地质BIM模型等信息，辅助实现长大隧道洞身加强措施方案选择，实现重点桥梁工程桥型、桥墩布置等技术方案对比和确定，路基专业可开展高填深挖路基、滑坡治理及重难点路基挡护工程方案研究分析，站房专业可开展重要枢纽车站的站房形式和布局分析，站后和大临工程可基于BIM开展重要车站、牵引变电所场坪布置、铺轨基地、制（存）梁场等方案选址和布局。
（5）预制构件场方案优化：结合项目桥梁主体工程设计模型、轨道专业主体工程设计模型，快速统计指定区段的预制梁、轨道板等预制构件型号及数量，为梁场、板厂的选址及服务方案的对比、优化、确定提供快速、准确的数据支撑。
（6）碰撞检测：利用设计BIM模型检测铁路各专业之间或专业内部的布置是否碰撞、是否满足特定间距要求，开展碰撞分析应用，检查设计过程中的不合理，辅助优化设计。
（7）工程量统计：通过BIM技术实现工程量的自动检索、实时统计，同时基于BIM技术三维算量方法快速生成工程量清单。可将BIM工程量统计结果与工程经济专业统计结果比对，校正工程量的最终结果，确保工程量计算的准确性，有效降低工程的投资风险。
（8）三维可视化应用：通过BIM技术可视化特征，可改善沟通环境，提高项目观赏度，增加建筑的真实性和体验感。在BIM模型基础上，通过贴图、光照、动画漫游等技术，借助三维渲染引擎，使模型视觉效果更为真实立体。三维可视化应用可广泛应用于VR沉浸式漫游、施工模拟、三维渲染、可视化交底、方案比选、安全教育直观展示等方面。
（9）数字化交付：数字化设计成果交付包括BIM执行计划、设计标准、BIM构件库、各阶段BIM设计模型及属性信息、设计优化报告、BIM+GIS综合模型等，为工程后续开展BIM初步设计、施工图设计甚至施工及运维阶段的BIM应用奠定BIM模型和GIS场景基础。
3结语
铁路工程设计专业众多，专业间数据交互频繁，开展铁路工程BIM数字化设计首先要注意各专业模型和数据上下互通，选用适合项目实际的BIM设计平台；其次，为使BIM信息在工程建设各阶段有序传递，在遵循国家、地方和建设方相关BIM标准的前提下，统一项目BIM实施标准和指南并不断验证优化；在项目实施过程不断积累BIM构件形成系统的共享资源，为实现正向设计打好基础；注重对各专业BIM设计软件和协同设计平台的二次开发，以符合企业和项目应用实际并符合铁路设计习惯，从而有效提高设计效率。
参考文献
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