《交通運輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）—第五部分 綜合《中國鐵路 BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系研究制定與應(yīng)用》

本期項目簡介

完成單位: 中國鐵路設(shè)計集團有限公司

主要完成人: 李華良、 沈東升、 楊緒坤、蘇林、 劉延宏、 齊春雨、 孔國梁、 馮山群、 趙飛飛、 宋樹峰

項目簡介

　　(一)項目背景

　　2013年前,相對于BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的快速發(fā)展,BIM技術(shù)在鐵路、公路、水運、城市軌道交通等領(lǐng)域的發(fā)展相對落后。大規(guī)模的鐵路建設(shè)和路網(wǎng)運營迫切需要一種新技術(shù)提升鐵路建設(shè)和運營管理水平。為此,2013年國鐵集團將BIM技術(shù)作為提升建設(shè)和運營管理水平的關(guān)鍵技術(shù),并確定了“系統(tǒng)性規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)先行、高起點起步、全產(chǎn)業(yè)應(yīng)用冶的指導(dǎo)思想和技術(shù)路線。但鐵路行業(yè)應(yīng)用BIM技術(shù)仍存在巨大困難:

　　1.缺少鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)

　　現(xiàn)有國內(nèi)外BIM標(biāo)準(zhǔn)基本集中在建筑領(lǐng)域,不能涵蓋地理信息、工程地質(zhì)、線路、軌道、路基、橋梁、隧道、站場、信號、機務(wù)、車輛、電氣化等鐵路特有專業(yè)領(lǐng)域。

　　2.缺少成熟的鐵路BIM應(yīng)用軟件

　　雖然國內(nèi)外出現(xiàn)了多個BIM平臺,但均不完全符合鐵路行業(yè)需求,軟件架構(gòu)體系缺乏線性工程設(shè)計元素,數(shù)據(jù)承載能力難以支撐大范圍線性工程應(yīng)用。各軟件間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,數(shù)據(jù)交換困難。

　　3.鐵路BIM應(yīng)用價值不清晰缺乏明確、共識的應(yīng)用價值點,影響鐵路建設(shè)各方BIM應(yīng)用的積極性和針對性。

　　本項目研究的主要目的是建立中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系,研發(fā)鐵路BIM協(xié)同設(shè)計平臺,實現(xiàn)全專業(yè)鐵路BIM協(xié)同設(shè)計,深度挖掘鐵路BIM應(yīng)用價值點,引領(lǐng)鐵路BIM技術(shù)工程應(yīng)用。

　　(二)技術(shù)概況

　　以美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)(NBIMS)和中國BIM標(biāo)準(zhǔn)框架(CBIMS)原理和方法論為理論基礎(chǔ),結(jié)合中國鐵路工程特點,構(gòu)建了中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架和序列層次?；贗SO12006-2和ISO16739標(biāo)準(zhǔn),編制了《鐵路工程信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》和《鐵路工程信息模型數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)》。

　　基于達索3DExperience平臺,研發(fā)了支持鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)的鐵路BIM協(xié)同設(shè)計平臺,建立了基于同源數(shù)據(jù)的設(shè)計全過程實時協(xié)同機制,構(gòu)建了鐵路工程BIM設(shè)計整體流程。

　　(三)適用范圍

　　本項目研究成果適用于鐵路工程建設(shè)和資產(chǎn)管理。

　　(四)獲獎情況

　　本項目獲2020年度中國交通運輸協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎二等獎。

項目創(chuàng)新點

(1) 應(yīng)用領(lǐng)域建模方法, 提出鐵路 BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系層次, 建立了符合中國鐵路特點的、 開放的、可擴展的中國鐵路 BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系框架。

(2) 創(chuàng)建了基于 IFC 擴展表達鐵路信息模型的方法, 建立了鐵路數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)框架, 系統(tǒng)定義了鐵路工程空間結(jié)構(gòu)、 功能實體及屬性的抽象表達, 編制并發(fā)布了 《鐵路工程信息模型數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)》。

(3) 創(chuàng)建了兼容多領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)的鐵路工程信息模型分類方法, 建立了面向全生命周期應(yīng)用的分類編碼體系, 編制并發(fā)布了與國家標(biāo)準(zhǔn)兼容、與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的 《鐵路工程信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》。

(4) 項目成果 “ Railway BIM Data Standard冶(Version 1. 0) 被 buildingSMART 國際 BIM 標(biāo)準(zhǔn)組織采納發(fā)布為公開規(guī)范 (bSI-SPEC)。提出的鐵路緩和曲線模型定義被 buildingSMART 采納并發(fā)布為IFC Alignment 國際標(biāo)準(zhǔn)。

(5) 建立了 “1 +2 +n冶 的鐵路工程信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)體系。編制發(fā)布了 《基于信息模型的鐵路工程施工圖設(shè)計文件編制辦法》 《面向鐵路工程信息模型應(yīng)用的地理信息交付標(biāo)準(zhǔn)》 等。

(6) 研發(fā)了支持鐵路 BIM 標(biāo)準(zhǔn)的全專業(yè)協(xié)同設(shè)計平臺, 建立了基于同源數(shù)據(jù)的設(shè)計全過程實時協(xié)同機制, 突破了線性定位、 地理信息建模、 線狀工程三維地質(zhì)建模、 基于三維地形的綜合排水設(shè)計、 工程量計算、 專業(yè)方案設(shè)計與精細化設(shè)計等關(guān)鍵設(shè)計技術(shù), 并在多個高鐵項目上投入應(yīng)用。

同類項目比較

　　標(biāo)準(zhǔn)框架兼容建筑、地理信息領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn),具有良好的可擴展性和軟件支持性,被軌道交通、水利水電、公路等相關(guān)領(lǐng)域所借鑒。

　　當(dāng)前可以開展鐵路BIM設(shè)計的軟件平臺主要為奔特力和歐特克軟件公司分別推出的ProjectWise+OpenRailDesigner組合、AutoCAD+Civil3D+Revit+InfraWorks組合,與鐵路BIM協(xié)同設(shè)計平臺功能特性對照見表1。

應(yīng)用案例

　　(一)牡佳高鐵BIM應(yīng)用研究牡佳高鐵全線長371km,是第一個鐵路BIM應(yīng)用招標(biāo)項目?；阼F路BIM協(xié)同設(shè)計平臺,完成全線BIM設(shè)計,開展了碰撞檢查、工藝仿真、工程量計算等應(yīng)用研究。為實現(xiàn)設(shè)計模型在施工深化階段的應(yīng)用,在外網(wǎng)部署了該協(xié)同設(shè)計平臺,總服務(wù)器設(shè)于中國鐵設(shè),在施工現(xiàn)場各標(biāo)段和建設(shè)單位配置本地服務(wù)器,實現(xiàn)了建設(shè)、施工、設(shè)計單位三方基于同一信息模型的遠程協(xié)作。

　　(二)印尼雅萬高鐵BIM應(yīng)用研究雅加達至萬隆高速鐵路全長142.3km,是“一帶一路冶標(biāo)志性項目,全線開展了BIM設(shè)計。應(yīng)用BIM協(xié)同設(shè)計平臺優(yōu)化路、橋、隧設(shè)計,提高了設(shè)計質(zhì)量。BIM設(shè)計成果用于參建各方遠程可視化溝通交流,提高了工作效率。

社會效益與經(jīng)濟效益

　　中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系可促進信息在鐵路工程全生命周期內(nèi)各方間的有效共享,從而提高鐵路規(guī)劃、設(shè)計、施工、運維等階段的工作質(zhì)量和效率,減少工程錯誤和浪費,降低工程造價,社會效益顯著。項目成果被國際BIM標(biāo)準(zhǔn)組織發(fā)布為國際標(biāo)準(zhǔn),推動了中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)國際化進程,提升了中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)在國際上的知名度,增加了國際鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)制定話語權(quán)。鐵路BIM協(xié)同設(shè)計平臺應(yīng)用于鐵路工程建設(shè),提高了設(shè)計質(zhì)量和建設(shè)管理水平。

　　2016—2018年間,中國鐵路設(shè)計公司完成了雅萬高鐵、鹽通鐵路、京沈客專動車運用所、京雄鐵路等項目BIM設(shè)計,及陽大鐵路、克塔鐵路總承包BIM設(shè)計和建設(shè)管理服務(wù),經(jīng)濟社會效益顯著。