【BIM应用】铁路中间站的BIM三维设计

站场是铁路运输的基本生产单位，是连接站前和站后专业的纽带，牵扯面广，涉及专业多，对各专业信息集成、更新、共享要求高，而BIM技术的使用能够实现面向三维模型和工作过程的信息实时处理，可有效解决专业间的协作、协同问题，提升设计效率。铁路站场所占空间类似建筑，可以在欧式空间下采用工程坐标来表达，保障空间的一致性，下面，和大家分享一个BIM在中间站中的设计应用研究。

基元模型建模

建立基元模型

依据铁路项目不同阶段的不同需求，搭建族库与铁路站场相关专业模型间的对应关系，对铁路站场的各部分进行树形分类，分别建立基元模型，各基元模型中包括不同型号模型。将具有多种型号的基元模型作为Revit的族文件添加至系统中，实现中间站设计过程中的实时调用，避免重复建模。在模型库中设立接口，以支持各专业对基元模型的设计，并将模型及信息添加至相应的基元模型库中，以此实现各专业之间的协同设计。

图1 部分基元模型展示

系统主要采用Revit软件创建基元模型，设置可变尺寸为特征参数，实现复操作性。较复杂的基元模型通过RevitAPI二次开发创建，以Revit软件为开发平台，在Visual Studio2010编译器C#中编写程序，添加RevitSDK提供的RevitAPI. dll和RevitAPIUI. dll接口，调用库类函数编写系统程序，生成动态库，使用RevitSDK附加程序中的外部工具加载程序，通过读取Access数据库中数据以实现基元模型自动创建。

附加消息

BIM技术核心在于信息的添加及处理，除实体的三维图形信息、尺寸信息，需附加工程中用到的所有信息，因此基元模型中包含大量的信息及读取信息的接口。为了实现BIM模型的轻量化，针对不同工程阶段和不同专业的需求，系统支持用户调用基元模型的不同信息。在系统中设有界面以供用户者输入信息及读取信息。

图2 生成道岔

参数化站型库与设备布置

数据库管理

创建Access数据库，形成中间站标准站型库，数据库中包含车站、道岔、站台等信息表，为中间站各设备的布置信息。用户在设计时通过访问站型库中数据实现中间站标准站型的布置，在此基础上通过添加删除设备修改模型以满足设计要求，将修改后的数据信息反馈到数据库，形成最终设计成果，保存至设计库中，以用于项目数据资料的输出。

图3 中间站模型

布置方式

在足够的基元模型与详细的信息支撑下，以Revit软件为平台二次开发具有统一数据格式的中间站设计系统，保证模型与信息的通用性。

添加各设备的基元模型，并进行基元模型库管理；

创建中间站设计标准站型库，使用基元模型拼接而成，并附有基元模型信息与各设备之间的关联信息；

通过人机交互界面选择需要实现的功能，输入基本的设计信息，根据设计原则与技术标准进行平面计算，确定各设备之间的关联约束实现中间站的布置；

添加相应的约束参数和关联信息，对中间站进行参数化描述，实现各设备的协同作用，对创建完成的中间站设计可进行基元模型的修改；

采用数据库对工程数据进行管理，支持信息的互用、修改与更新，设置信息权限与安全性，可根据需求设置选择性的信息读取以实现BIM模型轻量化。

图4 中间站渲染

设计成果输出

中间站设计输出成果为BIM模型、二维设计图纸与工程数量表。在设计阶段系统设置接口，允许各专业完善设计和添加信息，各专业完成设计后将模型、图表提交系统进行储存，系统将完整BIM模型交付下一阶段使用。系统还需交付设计的二维图纸，平面图、纵断面图、横断面图和工程量表至下一阶段，根据中间站各基元模型的坐标信息与BIM模型，可直接生成中间站布置的平纵横图纸，避免再次进行二维设计并反复修改，结合输入的布置信息、设计信息和站型库信息，分析各设备数据，推算工程量并输出表格，系统同时将各专业的详细设计信息、图表依据权限与需求提交给施工方。

图5 站房段

模型后续利用

中间站设计系统中包含客运、货运和线路等各个模块，平面布置图设有各专业的接口，通过系统预留的接口将设计结果添加至系统中，设计结果包括三维模型的创建、模型属性信息、参数信息和关联信息等的添加。需要将系统设计的成果应用于整个项目全生命周期中，包括三维模型的运用和模型中附加信息的使用。使用BIM技术进行中间站设计最直观的作用在于项目展示，除此外，将BIM模型导入至Autodesk Navisworks系列软件中可实现三维漫游、碰撞检测与施工进度模拟。利用系统设计成果BIM模型与信息可以实现信号系统检测、管道系统分析等各项后续功能，满足不同专业、不同阶段之间的协同作用，以实现最终的铁路BIM技术。

图6 中间站的布置

碰撞检测依据设计与施工需求，设置各联结构件之间的距离允许误差，可在进行施工前发现设计失误。

在Navisworks软件中进行设置施工时间表与进度条，可模拟施工的过程以及可能遇到的问题。

利用BIM模型的附加信息，可进行工程量分析与造价概算，根据基元模型种类、尺寸信息可统计各构件设备的数量等信息，根据属性中附加的制造商、材质与造价信息，结合数量可计算整个工程的造价。

结构流程

系统的总体结构流程如图7所示

图7 中间站总体结构流程

结合BIM技术特点和铁路中间站设计特点，探索基于BIM技术的新型铁路中间站设计系统。通过开放的基元模型库管理系统，实现各专业的设计信息共享和实时更新，利用Revit二次开发工具实现参数化基元模型的创建和属性信息的附加；融合Revit平台、Aceess站型库和基元模型库三大模块，实现在铁路中间站设计系统自动快速建模；结果可输出二维设计图纸、工程量清单和造价表；使用第三方软件对模型及附加信息处理可实现碰撞检测和施工模拟等功能。该系统研究思路还可用于铁路其他类型车站、枢纽以及正线的BIM设计系统研究中。

参考文献

马弯等.《基于BIM技术的铁路中间站三维设计方法研究及实践》

微信公众号：xuebim

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