基于信息模型的铁路桥梁协同设计研究与实践

为解决传统设计模式中资料分散、成果表现形式不直观，易造成信息不对称问题，对基于信息模型的铁路桥梁协同设计开展研究。通过研究协同设计平台应用及基于信息模型的协同信息传递方式，形成了应用协同设计平台和数字化设计软件开展桥梁设计的方法。提出应用基于公共数据环境的协同设计平台进行分层级资源配置、文件状态控制、标准化流程驱动的铁路桥梁设计项目管理方法，实现了对设计资源、过程、结果的全过程管理，保证了设计信息的有序、高效传递。提出规范专业间信息交互的数据格式，制定与线路、地质等相关专业的信息交互接口，开发桥梁数字化设计软件，利用接口获取其他专业信息模型中的数据，同时对外提供接口访问桥梁信息模型中的数据，实现了基于模型的设计信息高效传递和利用，保证了信息的准确性和时效性。该铁路桥梁协同设计方法在兴保铁路信息模型设计中进行了应用，采用协同平台进行资源配置和流程管理，使流程清晰可视化、信息流转可追溯；数字化设计软件的应用，省掉了人工识别和填写资料步骤，辅助桥梁设计模型快速创建。通过对设计成果进行三维可视化检查分析，直观地暴露桥梁与周边环境及其他专业的衔接问题，降低了工程风险。     

基于BIM技术的接触网三维数字化设计软件研究

为满足铁路接触网设计BIM建模要求，解决当前接触网三维建模速度慢、软件参数化程度低等正向设计过程实施困难的问题，根据接触网专业的建模流程和设计人员的工作内容，提出以数据为依托的参数化建模解决方案。采用Openrail Designer软件进行接触网三维数字化设计软件开发，实现了协同设计平台路桥隧等专业接口资料获取，接触网构件参数化设计管理，支柱布置，腕臂、悬挂自动装配，二三维图纸同步和工程数量清单输出等功能，详细介绍了接触网支柱、腕臂、补偿装置等构件参数化建模的关键技术，专业间数据协同、接触网三维模型的自动创建以及二三维模型绑定等方法，促进了专业间数据的协同交互，提高了BIM模型的创建效率，为接触网BIM正向设计提供有效工具支撑。     

基于三维协同的铁路框架箱涵正向设计研究与应用

为了研究涵洞在三维场景下的协同设计、模型实时交互创建方法与二维成果转换，基于BIM、协同设计平台与数字化技术，形成了数字化三维铁路箱涵设计软件。提出：(1)各涵洞构件以不同的工程与结构特性分类建模，再整体拼装，将涵洞常用工程参数融入建模过程中，并通过不同的适用条件与分类标签对涵洞进行数据库管理，便于设计复用；(2)基于不同层级构件使其形成构件树列表，对项目中的涵洞工点进行管理，调用协同接口读取线路、地形、路基等关联专业的三维BIM模型作为环境参数与约束条件进行正向设计，实时调整涵节布置、斜交角度、填土厚度、涵轴坡率等结构控制参数；(3)建模完成后，可通过协同接口输出涵洞的结构尺寸、位置信息等工程信息，向专业计算软件与二维出图软件提供交互数据，提高不同专业间、不同设计阶段间的信息传递效率，并输出二维图纸成果，实现了基于三维协同BIM模型的数字化设计信息高效传递和利用。该铁路箱涵三维设计软件在成达万铁路中进行了应用，快速进行数百个涵洞正向设计，并根据实际环境进行设计调整，优化设计参数，排查不同专业间接口问题，相比以往的设计方式极大地提高了三维建模效率，减少人为因素产生的设计问题，为桥梁工程...     

京张高铁八达岭地下站及隧道工程信息模型一致性表达

北京—张家口高速铁路是国内第一条全线、全生命周期内所有专业均应用建筑信息建模技术的智能高速铁路。文章结合京张高铁重点工程—八达岭地下站和隧道工程BIM应用,基于铁路工程BIM技术标准,重点研究多专业设计数据一致性表达,构建了八达岭地下站和隧道工程的全要素信息模型,并利用中铁工程设计咨询集团有限公司开发的铁路多专业数字化协同设计软件,搭建了一个协同设计平台,使传统上离散的各专业设计数据能够实现集成展示,方便设计方案的对比和优化,有助于提升设计效率和质量,实现铁路工程的智能化建造。此外,提出将全要素信息模型与能够反映铁路基础设施运营维护阶段真实状况的海量三维点云数据融合起来,为运营维护阶段基础设施一致性检测提供支持。     

基于达索平台的铁路土建工程BIM协同设计技术研究

为解决铁路土建工程建筑信息模型（BIM,Building Information Modeling）设计过程中出现的重复建模和数据传递不畅等问题，以路基、桥梁、隧道专业为代表，从三维协同设计环境出发，提出了信息传递及设计成熟度管理方法，实现了模型数据的有效管理及BIM技术标准的有效实施；围绕“骨架–模板”设计方法，提出以骨架设计、构件模板装配设计形成的土建工程BIM设计流程，实现了三维BIM环境下的土建工程设计流程再造；对土建工程间的接口设计技术进行研究，充分发挥了协同设计环境在土建工程领域的应用价值。该研究为满足各专业信息需求提供了有效路径，可为后续BIM技术在铁路工程中的应用提供借鉴。     

基于质量链的高速铁路工程技术接口数字化管理研究

为解决高速铁路工程建设由于多方参与、多专业协调、多工种交叉而产生的技术接口管理问题,提高高速铁路工程技术接口管理水平,实现全过程、全要素、集成化技术接口管理,基于质量链理论,从工序质量、协同质量、组织质量3个维度出发,讨论各质量维度的影响因素以及提高各维度质量的方法.结合生命周期理论,对高速铁路工程技术接口的规划、分析、设计、实施、验证等全生命周期阶段的理论和方法工具进行探讨,构建高速铁路工程技术接口体系.再结合协同工作原理,以构建的技术接口体系为基础,以质量流、价值流、信息流为导向,构建高速铁路工程技术接口数字化管理平台.该数字化管理平台的构建将实时动态地对技术接口进行集成化、标准化、精细化管理,提高高速铁路整个建设过程的效率与效益,为高速铁路复杂的技术接口管理提供参考依据.     

基于BIM技术的铁路轨道正向设计系统研究

为解决铁路工程专业间协同设计难度大、专业内构件关系复杂多样、信息模型难以跨阶段应用等诸多问题，阐述了BIM技术在轨道工程领域取得的研究成果，通过构建专业接口实现模型、线路计算模型、轨道结构参照关系模型，将轨道结构设计流程进行数字化表达，依托Bentley平台OpenRail Designer基础软件，研发了“以模型为载体、以数据来驱动”的铁路轨道正向设计系统，系统包含项目设置、数据管理、接口设计、轨道设计、轨道建模、模型应用和拓展应用等七大模块。研究结果表明：该系统实现了上下序专业间的模型级协同设计及轨道结构的参数化建模，软件使用流程契合轨道设计工作流程，轨道信息模型为设计、施工、运维等项目阶段的应用提供信息载体，大幅提高了轨道设计的质量和效率。     

基于BIM技术的桥梁下部结构参数化建模与协同设计应用

为解决铁路桥梁下部结构建模过程中，参数化程度低、各专业协同数据传递不畅等问题，对铁路桥梁下部结构参数化建模与协同设计应用进行研究。本文为铁路桥梁应用较为广泛的桥墩、基础类型提供了参数化建模方法，提出下部结构协同设计功能的实现方式和流程，并从数据、建模、应用三个层面对开发工作展开论述。在数据层面，提出桥梁下部构件数据结构的定义思路，并基于Bentley平台EC框架建立参数化数据与三维模型间的联系，解决了设计信息的传递问题；在建模层面，基于平台图形接口与参数化模板技术，实现不同截面、不同类型实体的创建，提高了参数化建模功能的适用性；在应用层面，对软件界面及主要功能进行详细介绍，通过将三维参数化建模方法与协同设计数据融合，开发了基于协同接口的三维建模与下部结构计算功能，实现了协同数据的高效利用，保证了三维模型的准确性与设计数据的统一性。该参数化建模方法在通苏嘉甬铁路项目信息模型设计中进行了应用，实现了设计成果的三维可视化分析与各专业接口的快速核查。     

BIM技术在高速铁路接触网工程中的应用研究

通过对建筑信息模型(BIM)技术在高速铁路接触网工程中应用的深入探讨和研究,在设计阶段建立接触网零部件三维族库BIM。通过参数化快速腕臂装配建模、线路模型布置,开展碰撞检查、仿真模拟,实现接触网最优设计;通过BIM工程量自动统计、出图功能,提高设计效率。施工安装阶段利用BIM技术,进行工程进度展示,设计交底、施工方案交底,指导施工并提高施工质量。基于BIM的接触网数据集成与传递,实现接触网BIM承载的建设管理过程信息无缝转移到运维阶段,为将来智能运维奠定基础。     

基于WebGL引擎的铁路工程BIM+GIS平台研发及(设计阶段)应用

随着铁路行业BIM设计软件和二次开发插件的不断完善，铁路工程中的BIM设计方法正日趋成熟。为了更好地解决BIM软件自身在整体组装、周边地理信息融合、模型尺度表达、一致分析、全局定位存在的不足，提升设计模型集成和信息共享的效率，解决设计人员对设计区域场景立体感不足、多源信息获取不直观、设计专业间交互欠缺及汇报展示过程效率低等问题，依托某铁路项目，开展了针对铁路工程的BIM+GIS平台研究。平台整体采用B/S模式，后台通过融合多源GIS数据、多专业BIM设计模型数据和项目专业人员角色权限数据的综合数据应用构建方案，实现了多源数据的融合与入库；前端以WebGL引擎为底座，开发实现基于设计阶段的场景应用。在此基础上，平台实现了基于人员角色权限的多源异构GIS数据和多专业BIM模型数据的整合与共享，实现了场景数据基础管理、三维空间分析、三维标注与绘制、定位展示查询和快速建模等功能。通过某铁路实际应用验证表明，该BIM+GIS平台准确还原线路周边地理、地质环境，在方案优化、专业接口优化、专业设计优化、差错漏碰冲突检查及可视化交付方面提高了专业内部和专业间的协同设计效率，减少了设计中的差错漏碰及丰富...     

BIM+铁路精细化管控平台的设计和应用

为解决铁路全生命周期建设过程中涉及参与方多、专业跨度大、施工过程精细化管理要求高等问题，文章设计BIM+铁路精细化管控平台，将三维模型与施工信息关联，结合物联网、大数据、云存储等技术，从施工组织优化、进度跟踪、综合展示分析等多方面把控工程质量，实现铁路工程建设施工过程的全方位、多角度管理。该平台已应用于雄安特大桥的项目建设，应用结果表明，该平台可辅助施工建设并提高施工效率，助力铁路建设信息化发展。     

郑济高铁黄河特大桥基于BIM的数字化应用

为提升桥梁全生命周期建造水平，开展郑州—济南高速铁路（简称：郑济高铁）黄河特大桥基于BIM(Building Information Modeling)的数字化应用研究。从设计端确定BIM设计及施工应用标准，建立整体结构LOD350精度BIM模型，开展设计出图及技术交底等应用。从施工端承接设计端BIM模型，开展深化设计及施工仿真等应用。基于BIM+地理信息系统（GIS,Geographic Information System）技术实现三维可视化的施工进度及安全质量管理，为项目开展及管理提供信息化支撑。通过信息技术与施工现场管理的深度融合，建设数字工地，助力施工管理方式全面升级。基于郑济高铁BIM项目的应用实践，形成了涵盖总体策划、标准制定、BIM应用、项目综合管理的全过程数字化技术路线，可为同类土建工程建设项目的数字化综合应用提供参考。     

高速铁路工务工程基元模型库系统研究与应用

针对高速铁路数字化工务工程虚拟环境建设过程中,基元模型管理分散,层次结构不清晰,文件系统存储查询低效、安全性低,模型显示缺乏沉浸感等特点,同时考虑基于BIM的三维实体选线设计需求,提出构建高速铁路工务工程基元模型库,对基元模型进行集中组织与管理的方法。研究基元模型分类编码方法,并以此为基础设计基元模型库的层次结构。给出基元模型立体显示方案和数据库存储方案。基于Visual C++、Oracle数据库及OSG图形库开发基元模型库管理系统。在西部某高速铁路的三维实体选线设计及视景仿真中对基元模型库系统进行应用,结果表明利用该系统能有效简化工务工程虚拟环境的构建流程,显著提高线路构造物实体模型实时动态建模的速度,模型交互沉浸感强,有助于提高三维实体选线设计的效率。     

BIM技术在跨海大桥设计与施工中的应用研究

智慧工地和智慧建造是未来建筑业发展的必然趋势，为解决跨海大桥设计、施工、协同管理的数字化建设难题，以澳氹第四条跨海大桥设计连建造工程为研究对象，在设计阶段利用BIM技术的数字化承载和可视化表达能力，解决了钢桁梁桥桁架结构、桥墩和主桥大节段钢结构设计深化问题，基于BIM技术实现设计计算交互与参数化设计、下部结构视觉化表达和配筋设计、三维碰撞检测设计；在施工阶段融合无人机倾斜摄影、全景监控技术实现基于GIS+BIM的基础信息化平台，融合PM管理实现GIS+PM的可视化、移动化项目管理，融合IOT技术形成BIM+IOT的“物联网”施工管理平台，打造BIM+智慧工地。结果表明，通过本次BIM技术在澳氹四桥施工阶段的应用，在桥梁施工、桥梁设计BIM新技术应用以及BIM+协助项目管理方面做出有益探索，节约成本约1 500万元，节省工期约57 d,在助力澳门及桥梁施工技术领域数字化建设方面发挥积极作用。     

BIM技术在沪通铁路线路专业的应用

为推动BIM技术在铁路工程设计中的应用、方便铁路行业选线设计人员了解BIM平台进行铁路线路建模,结合上海—南通铁路（简称:沪通铁路）试点项目,详细阐述BIM平台—Bentley PowerCivil的三维地形建模模块、线路选线模块和选线设计流程。建立的三维地形模型和线路三维模型为桥梁、地质、站场等专业建模提供了基础数据。 Bentley PowerCivil平台在沪通铁路试点项目中的成功应用,可为今后基于该平台开展线路BIM设计提供参考。     

基于3DEXPERIENCE平台的动车运用所BIM设计

动车运用所BIM设计是一项复杂的系统工程,涉及站场、房建、轨道、测绘、桥梁等16个专业。基于达索3DEXPERIENCE平台,依托中国铁路设计集团有限公司动车运用所BIM试点项目,分析BIM技术在动车运用所三维信息模型设计全过程的应用。阐述试点项目的BIM技术研究范围及各专业的设计内容,梳理3DEXPERIENCE平台下多专业实时协同BIM设计模式,并展望其在动车运用所的工艺设计、施工仿真、运维管理及与VR技术等方面的深化应用。     

BIM正向设计在地下综合交通枢纽中的应用研究——以西安火车站北广场综合改造工程项目为例

城市地下综合交通枢纽工程具有影响范围广、涉及主体多、协调工作量大等特点，设计中常会受到进度管控、动态变更、工程量算繁复等因素制约。基于西安火车站北广场综合改造工程，针对工期紧、周边环境复杂与协同需求大等特点，构建BIM正向设计管控平台。通过在设计中严格贯彻平台应用原则、明确专业间数据链传递与冲突解决机制、合理协调模型生长与信息量关系的方式，实现了平台在场地部署、土方开挖分析、参数化建模、机电深化设计、施工模拟与进度管控等方面的应用，解决了开挖优化、多专业协作工作流、快速建模与拼装接驳等问题。实践表明：利用BIM正向设计平台能确保各专业的协同作业，保障模型生长的完整性与有效性，实现了“一模多用”效果。该平台正向设计效率较传统翻模模式提升了17.3%,使项目提前1个月完工。     

基于Bentley平台的铁路隧道BIM技术应用研究

以Bentley平台为技术支持,以京张高速铁路隧道工程为项目背景,以BIM技术在隧道设计中的应用为目的进行研究。叙述了BIM隧道建模过程及对铁路BIM标准的验证,通过使用BIM技术进行碰撞检测、正向设计、协同设计对设计流程的优化,总结了出现的问题及解决对策。研究认为:现阶段Bentley平台上BIM技术在铁路隧道设计中还不能满足出图和工程量计算的要求;在模型不同的设计阶段,由于精度要求的不同导致模型有时无法重复利用;模型的应用在设计、施工、运维间缺乏联系。解决以上问题需要根据隧道专业的需求进行有针对性的二次开发;提高BIM模型的重要性以替代二维出图;规范中对于BIM精度的要求应通过项目的验证不断优化;应制定统一的标准,规范BIM设计各阶段完成内容,构建多阶段、多专业的BIM平台。     

BIM技术在高速铁路32m简支箱梁钢筋优化设计中的应用

我国高速铁路桥梁以32 m预应力混凝土简支梁桥为主，在32 m简支箱梁结构优化设计的基础上，为提高设计精度、优化钢筋布置、节省钢材用量、降低施工难度，将BIM技术应用到32 m简支箱梁的钢筋优化设计中。基于BIM技术在铁路工程领域的应用研究，采用Bentley平台软件对优化后的32 m简支箱梁进行BIM建模，主要结论如下：(1)实现了精细化简支箱梁BIM模型，外部结构包含参数化箱梁主体、梁体孔道、吊梁混凝土块等细部结构，内部结构包含全部梁体钢筋、预应力体系和多种预埋件等结构，以三维可视化的方式将各结构之间的空间位置关系表达清楚；(2)采用软件的冲突校核功能进行钢筋碰撞检查，重点针对梁端处、梁截面变化段及预应力管道周围的钢筋进行优化设计，共节省钢筋用量1 281.59 kg,约占整孔箱梁钢筋用量的2.5%;(3)对箱梁的内部结构进行BIM模型还原与钢筋深化设计，提前解决施工难题，现场指导钢筋大样的制作、梁体钢筋的试拼与绑扎，显著减少施工过程中的钢筋安装问题，可为铁路简支箱梁的BIM技术应用提供参考。     

BIM地形建模技术在高速铁路测绘中的应用

为了提高铁路测绘过程中的信息化水平和管理效率,利用BIM技术构建三维地表模型,通过各专业间的协同工作,实现对铁路建设项目的全生命周期管理。利用航空摄影测量技术获取高分影像数据,经过空三加密、点云滤波等处理,得到数字高程模型(DEM)和数字正射影像图(DOM)。采用CATIA软件进行地形曲面创建、地表材质铺贴以及地形裁切,为后序设计专业进行铁路BIM模型设计提供三维地形环境;将该技术应用于BIM铁路项目,模拟项目工点区域的真实三维环境,为路基、桥梁、隧道等专业的二维设计提供直观可靠的设计依据;将BIM技术应用于地表模型创建,辅助后序各专业开展设计,通过协同设计实时对设计变更区域进行合理的地形裁切。还可展示土地的使用情况,帮助管理者制定征地拆改方案,进行安全监管,从而提高铁路建设过程中的信息化水平和管理效率。