BIM技術在高速鐵路設計中的應用

BIM技術在高速鐵路設計中的應用中國中鐵二院工程集團有限責任公司（簡稱“中鐵二院”），原名鐵道第二勘察設計院，成立于1952年9月?，F(xiàn)隸屬于世界500強企業(yè)——中國鐵路工程集團有限公司。中鐵二院是全國大型綜合性勘察設計咨詢企業(yè)，公司持有勘察、設計、咨詢、監(jiān)理、環(huán)境評價等資質證書和對外經(jīng)營資格證書四十多項，是全國首批獲得設計資質綜合甲級的八家單位之一，也是國內公路系統(tǒng)外首家獲得公路“四甲”資質證書的單位。設有線路、軌道、地質、路基、橋梁、隧道、站場、建筑、環(huán)保、通信、信號、電力、及航測等四十個專業(yè)。依托鐵路，目前業(yè)務已拓展到公路、城市軌道交通、市政工程、區(qū)域綜合規(guī)劃、輪渡碼頭、工程總承包、工程監(jiān)理、巖土工程施工、房地產(chǎn)、產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化、冶金礦山等各類領域。案例：

西部某高速鐵路三維設計相關軟件及解決方案：

AutodeskRevitArchitecture

AutodeskRevitStructure

AutodeskRevitMEP

AutodeskNavisworks

AutodeskEcotect

Autodesk3dsMaxDesign

AutoCADCivil3D客戶證言：

AutodeskRevit作為HYPERLINK"/"BIM的重要技術支撐平臺，實現(xiàn)了設計成果的平立剖三維互動，提供了強大的“多任務”能力，對鐵路站房設計觀念和方法帶來了新的變革?！袊需F二院工程集團有限責任公司信息中心總工程師董鳳翔通過歐特克公司的三維設計軟件，讓業(yè)主能夠更加直觀生動地了解設計成果的最終形態(tài)，在匯報交流過程中，極大地減少了溝通障礙，得到了業(yè)主的高度認可?！袊需F二院工程集團有限責任公司信息中心總工程師

董鳳翔AutoCADCivil3D強大的參數(shù)化鐵路路基建模和動態(tài)更新的特性給我留下了深刻印象，它能夠幫助線路和路基專業(yè)設計人員高效率地完成設計工作?！袊需F二二院工程集團團有限責任公公司交規(guī)院副副總工程師胡光常通過在AutoodeskRevittStruucturee中構建自定定義三維橋梁梁結構族，創(chuàng)創(chuàng)建中將結構構參數(shù)暴露給給用戶靈活修修改，給橋梁梁三維建模帶帶來了一種新新思路，讓橋橋梁設計變更更更加直觀、簡簡潔、高效?！袊需F二二院工程集團團有限責任公公司橋梁專業(yè)業(yè)工程師楊詠漪案例正文：HYPERLINK"/"BIM技術在高高速鐵路設計計中的應用——西部某高速速鐵路三維設設計項目概況

西部某某高速鐵路項項目設計時速速250kmm/h，橫跨三省省十一縣，正正線長度約515km，其中特大大橋14座，特長隧隧道180座，總橋隧隧長度約405km，橋隧比81%，線路跨越越中國西南山山區(qū)的崇山峻峻嶺，地形和和地質條件都都非常復雜，設設計和施工難難度很大。中鐵二院將HYPERLINK"/"BIIM技術應用于站站前多專業(yè)的的協(xié)同設計，三三維設計周期期為2012年1月到6月。項目挑戰(zhàn)及解決決方案

作為一一個高速鐵路路項目，本項項目面臨的挑挑戰(zhàn)包括：項項目整體線路路較長，在平平面選線和路路基橫斷面設設計上的影響響因素很多，工工作量很大。與與此同時，項項目設計周期期卻相對較短短，只有大約約6個月，與同同等規(guī)模的項項目相比，只只占其50%。項目中的的一大挑戰(zhàn)就就是要在有限限的項目設計計周期內完成成多個方案的的比選，并生生成高質量的的橫斷面設計計圖紙，且業(yè)業(yè)主期望以更更為直觀的方方式獲取設計計最終效果?；谝陨享椖刻籼魬?zhàn)，中鐵二二院組建了一一支BIM設計小組，將將HYPERLINK"/"BIM技術應用于該該項目，從而而實現(xiàn)了專業(yè)業(yè)之間數(shù)據(jù)的的協(xié)同與共享享，提高工程程設計質量，為為業(yè)主提供更更為直觀的交交付方式。BIM技術在線線路、路基協(xié)協(xié)同設計的應應用

本次三維維設計首先運運用基于三維維GIS平臺的空間間選線系統(tǒng)，規(guī)規(guī)劃鐵路的線線路通道，為為后續(xù)設計研研究奠定基礎礎。系統(tǒng)利用用三維GIS平臺，獲取取地形高程數(shù)數(shù)據(jù)、影像數(shù)數(shù)據(jù)及相關地地理信息，直直接進行鐵路路線路規(guī)劃設設計，并進行行方案綜合展展示、構建沿沿線鐵路三維維場景及線路路方案比選。圖1

進行線線路交互式定定線

圖2

設置縱斷面面變坡點圖3規(guī)劃車站站、橋梁和隧隧道的位置在線路規(guī)劃完成成后，設計人人員將線路平平、縱數(shù)據(jù)直直接導入AutoCCADCiivil

HYPERLINK"/print"33D軟件，并并根據(jù)初步選選定的裝配，快快速創(chuàng)建鐵路路路基三維模模型。AutoCCADCiivil

HYPERLINK"/print"33D強大的參參數(shù)化鐵路路路基建模和動動態(tài)更新的特特性幫助線路路和路基專業(yè)業(yè)設計人員高高效率地完成成了工作，通通過對路線平平縱斷面的調調整，可以實實時地觀察到到路基模型的的更新和土方方量的變化。圖4添加路基基模型生成三三維路基由于線路穿越山山區(qū)，地形起起伏很大，因因此橫斷面的的變化也很多多。在傳統(tǒng)的的設計手段下下，這部分的的工作通常需需要花費大量量時間和人力力。一般來說說，10km的路基橫斷斷面需要大約約5天。利用AutoCCADCiivil33D的智能路基基橫斷面部件件，如條件判判斷部件等組組成的裝配可可以很容易地地應對橫斷面面的變化。同同時在AutoCCADCiivil33D中的橫斷面面圖紙和路基基模型動態(tài)關關聯(lián)，任何對對于線路平縱縱斷面和路基基裝配的修改改，都可以實實時精確地反反映到橫斷面面圖紙上。三維路基模型與與橫斷面圖對對應關系根據(jù)三維路路基模型自動動生成二維橫橫斷面圖這就使設計人員員可以集中精精力在設計本本身上。在本本項目中，160km的鐵路路基基設計上，設設計人員花了了大約10天時間來研研究橫斷面的的坡度、擋土土墻和排水溝溝等細部問題題，而只用了了一小部分時時間修訂圖紙紙。BIM技術在橋橋梁設計的應應用

在鐵路橋橋梁設計方面面，設計人員員使用AutoddeskRRevitStruccture建立了大量量的參數(shù)化橋橋梁結構族庫庫，并定制了了相關的視圖圖樣板和明細細表模板。根根據(jù)測繪、地地質、線路等等基礎數(shù)據(jù)，設設計人員利用用參數(shù)化的族族庫，拼裝成成三維橋梁模模型之后，便便可快速得到到二維圖紙和和混凝土工程程量。同時，借借助AutoddeskRRevit的API，橋梁工程程師還開發(fā)出出了橋梁下部部結構的參數(shù)數(shù)化鋼筋配置置模塊，為每每一種不同類類型的橋墩和和橋臺快速布布置實體鋼筋筋，以便于鋼鋼筋圖的生成成和鋼筋數(shù)量量的統(tǒng)計。圖7三維剛架架墩模型（參參數(shù)集）圖8鋼架墩二二三維圖紙BIM技術在車車站設計的應應用

在車站設設計上，設計計人員采用了了基于BIM理念的AutoddeskRRevit系列軟件。在在傳統(tǒng)工作方方式下，不同同專業(yè)之間的的設計人員采采用二維平面面圖進行交流流，既不直觀觀又容易出現(xiàn)現(xiàn)不協(xié)調的情情況。而設計計中一個小小小的專業(yè)間的的碰撞就有可可能在施工中中帶來巨大的的成本追加。在在本項目的車車站設計中，設設計人員使用用AutoddeskRRevit的工作集和和鏈接管理，將將多專業(yè)的AutoddeskRRevit模型進行整整合和沖突檢檢測。其中的的一個車站設設計，總共發(fā)發(fā)現(xiàn)管道系統(tǒng)統(tǒng)和結構構件件之間5處碰撞。根根據(jù)碰撞結果果，設計人員員重新進行管管線綜合，在在施工之前將將錯誤避免，同同時也為業(yè)主主提供了更為為直觀的最終終成果展示手手段。通過AutoddeskRRevit軟件設計的的車站三維模模型通過不同視視角對三維模模型進行切割割在完成設計之后后，整個車站站的模型被導導入AutoddeskNNavisWWorks進行四維施施工模擬，以以便施工項目目經(jīng)理和業(yè)主主更好地了解解項目建造過過程和控制施施工進度。圖11

四維維模擬施工一一

圖12

四維模擬施施工二BIM技術與成成果展示

在展展示交流方面面，一方面設設計人員將AutoCCADCiivil33D創(chuàng)建的三維維鐵路路基模模型和地形通通過AutoCCADCiivilVView導入Autoddesk33dsMaaxDessign進行鐵路軌軌道線路的可可視化展現(xiàn)，以以便于方案溝溝通。之前，建建模工作需要要在Autoddesk33dsMaax中完成。路路基的臺階式式邊坡和高度度變化的擋墻墻通常需要花花費大量時間間和人力，而而且模型精度度不高，只是是一種示意?，F(xiàn)現(xiàn)在，AutoCCADCiivil33D精確的三維維模型可以無無縫地導入到到Autoddesk33dsMaaxDessign中來，并使AutoCCADCiivil33D模型和Autoddesk33dsMaax模型保持一一致的更新關關系。不僅真真實地反映了了工程，更省省去了重復建建模的時間。多多媒體制作人人員可以集中中精力完成后后期的渲染表表現(xiàn)和動畫制制作，而不是是在建模工作作上。圖13

在AAutodeesk3ddsMaxx導入的道路路局部模型另外一方面，項項目完成之后后，多媒體部部門將歐特克克軟件生成的的路基、橋梁梁和車站等信信息都導入到到自主研發(fā)的的可視化系統(tǒng)統(tǒng)中，并結合合測繪、地質質等基礎數(shù)據(jù)據(jù)，進行整個個項目全線的的展示匯報，以以及相應的設設計數(shù)據(jù)管理理。

圖1