铁路BIM选线设计方法研究

铁路BIM选线设计方法研究

赵成祥

371324199007051517

摘要：铁路选线设计是一项总揽全局的工作，被称为“龙头”，传统的铁路选线设计主要依靠线路工程师识别图纸上的相关信息，然后运用直尺、曲线板等工具布设线路的空间位置，过程中存在大量的曲线半径选配、要素计算、表格统计等工作，效率较低。伴随数字化选线的逐步普及和推广，当前铁路选线实现了计算机辅助设计，提高了数倍工效，同时AI等技术的推广，自动选线、智能选线等手段也相继被提出，实现了铁路选线设计的数字化、自动化。基于此，对铁路BIM选线设计方法进行研究，以供参考。

关键词：BIM技术；铁路选线；方法

引言

BIM目前已成为工程建设信息化领域广义的集合概念，内涵十分丰富，可以体现为建设工程决策、设计、施工和运营等全生命周期所维护的“模型”，也可以体现为建立“模型”所需的成套的方法和工具。

1 BIM技术

BIM技术是三维平台下的多专业协同设计，各个专业可紧密配合减少设计过程中的差错漏，有效提高设计质量，优化工程，减少后期变更，利于质量控制、进度控制，同时由于成果为三维数字化模型，其可运用于后期运维阶段，实现建设项目全生命周期的质量控制。国外伦敦铁路Crossrail项目在2007年选择Bentley软件公司作为其最佳软件供应商，为其提供专门定制的软件，通过BIM模型提供准确的信息，实施信息技术管理、资产信息和配置管理、文档管理、地理信息系统（GIS）、CAD管理及其支持服务，以及建筑信息模型（BIM）的信息应用和最佳实践，实现长期的成本节约，大大减少了合同和各个项目阶段之间的信息遗漏，提高了设计和施工过程的可见性；2013年5月，中国铁路总公司启动了“铁路工程建设信息化关键技术研究”等科研项目的研究工作，于2013年12月，中国铁路BIM联盟（简称铁路BIM联盟）在北京成立。

2铁路BIM技术标准浅析

BIM技术的标准体系最先由建筑行业提出并建立，20世纪90年代起国际标准组织（ISO）开始制订建筑信息分类编码统一标准，buildingSMART组织（前身为国际数据互用联盟）开始制订数据交换标准。目前，两大国际组织制定的ISO12006-2、ISO12006-3及IFC标准，是建筑信息能够统一数据化描述和交换的基础，均已成为事实上的BIM标准。2012年，美国建筑科学研究院发布美国国家BIM标准第二版（NBIMS-USV2），明确了BIM标准体系和引用的国际标准，其中就采用了IFC（工业基础类）标准、基于ISO12006-2的OmniClass（现代建筑信息分类体系）标准和基于ISO12006-3的IFDlibrary（国际数据字典框架库）标准和XML（可扩展标记语言）标准等，在后来2015年发布的美国国家BIM标准第三版（NBIMS-USV3）中又引入了LOD（精细度，后用于描述模型成熟度）等标准。

3铁路BIM选线设计方法

3.1既有线改建方案

为解决乐都县城市建设用地需求的快速增长与土地资源有限之间的矛盾，须对城区段线路进行改建。根据乐都城市总体规划，并考虑既有铁路运营安全因素，拟定单线改建和双线改建两个方案。单线改建方案保留上行线，改建下行线，将下行线与上行线并行设置。双线改建方案对上下行线均进行改建，改建后双线并行于既有上行线的南侧。双线改建后可消除既有铁路上下行线间的夹心地带，有利于土地整体开发；同时因采用隧道工程通过中心城区，既能解决铁路水害问题，又可实现中心城区南北无障碍连通，消除铁路引起的噪声污染，有利于提升城市品位及美化环境。因此，推荐采用符合城市发展规划，有利于集约用地的双线改建方案。

3.2地形高度的分析

为了保持数据的准确性、系统化，要具体分析影响铁路建设选线的各个原因，比如地势高程可影响线路的建设过程。而如果地势高程值较高，则线路建设的困难度也就很大。所以，在铁路线路设计时，特别要注意地形变化。在铁路BIM选线设计过程中，根据地理信息系统软件所提供的数值和图形，就可以获取在线路沿线一定范围内的实际地势高程信息，将其与周围交通、河流、环境等要素进行叠加考虑，进行综合选线设计。例如结合地形高程与铁路线路纵向关系，可进行相应的桥梁设置调整，从而体现对于线路布设地点的合理调整，提高线路品质，同时控制建设成本。

3.3 BIMRDS实现线路方案优化及BIM模型输出

（1）建立三角网数模。三维地形数据线路BIM设计的基础核心数据，其建模将消耗大量计算机资源，为使线路后期优化调整流畅，ORD提供了类似CAD参考图形的方式进行数模的载入。（2）导入MDB线路方案。BIMRDS可自动识别线路自动选线软件形成的MDB方案数据库，同时通过读取曲线表、断链表、坡度表等数据实现线路方案平纵数据的一体化导入，并形成三维空间线位。线路方案平纵一体化三维调整。在激活数模的条件下，选中线路平面方案在右侧视口中，软件将自动从mdb方案数据库中读取数据绘制既有纵断面，此时左右侧视口联动即左侧线路方案调整，右侧纵断面也实时动态调整。（4）线路BIM模型一键式初始化构建。基于Bentley内部三维引擎，开发了线路方案一键式线路方案桥梁、隧道、路基模型生成模块，桥隧模型构建基于用户完成的基础标准构件库，路基模型构建依据线路方案与地形关系自动计算生成，显著提高了可视化设计效果。

结束语

综上所述，为了做好铁路的线路设计工作，各选线要求的论证都要根据实际考虑。具体剖析线路走向、地形地貌、沿线控制性节点等铁路选线的基本要素，并利用地理信息系统软件平台，为铁路选线设计和运用提供精确的大数据分析支持，系统论证各选线基本要素所占的权重，并提供转化为经纬线坐标、铁路选线基本要素编制、通过缓冲区分类、对各图层赋值、新增线状要素、反复线交点调试、图层互相重叠解析等服务策略。

参考文献

[1]李建军.BIM技术在铁路工程正向设计中的应用研究[J].安徽建筑,2020,27(11):143-144.

[2]杨峰.基于BIM的铁路线路三维建模方法研究[D].石家庄铁道大学,2020.

[3]连茜椰.既有铁路车站改扩建施工中的BIM技术应用[D].上海工程技术大学,2020.

[4]牛进德.既有铁路改建BIM化设计方法研究[D].兰州交通大学,2020.

[5]张艳文.基于BIM的铁路勘测三维可视化选线设计研究[J].自动化与仪器仪表,2018(06):101-102+112.