站場是鐵路運輸?shù)幕旧a(chǎn)單位，是連接站前和站后專業(yè)的紐帶，牽扯面廣，涉及專業(yè)多，對各專業(yè)信息集成、更新、共享要求高，而BIM技術的使用能夠?qū)崿F(xiàn)面向三維模型和工作過程的信息實時處理，可有效解決專業(yè)間的協(xié)作、協(xié)同問題，提升設計效率。鐵路站場所占空間類似建筑，可以在歐式空間下采用工程坐標來表達，保障空間的一致性，下面，和大家分享一個BIM在中間站中的設計應用研究。
一、基元模型建模
1.建立基元模型
依據(jù)鐵路項目不同階段的不同需求，搭建族庫與鐵路站場相關專業(yè)模型間的對應關系，對鐵路站場的各部分進行樹形分類，分別建立基元模型，各基元模型中包括不同型號模型。將具有多種型號的基元模型作為Revit的族文件添加至系統(tǒng)中，實現(xiàn)中間站設計過程中的實時調(diào)用，避免重復建模。在模型庫中設立接口，以支持各專業(yè)對基元模型的設計，并將模型及信息添加至相應的基元模型庫中，以此實現(xiàn)各專業(yè)之間的協(xié)同設計。
圖1 部分基元模型展示
系統(tǒng)主要采用Revit軟件創(chuàng)建基元模型，設置可變尺寸為特征參數(shù)，實現(xiàn)復操作性。較復雜的基元模型通過RevitAPI二次開發(fā)創(chuàng)建，以Revit軟件為開發(fā)平臺，在Visual Studio2010編譯器C#中編寫程序，添加RevitSDK提供的RevitAPI.dll和RevitAPIUI.dll接口，調(diào)用庫類函數(shù)編寫系統(tǒng)程序，生成動態(tài)庫，使用RevitSDK附加程序中的外部工具加載程序，通過讀取Access數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)以實現(xiàn)基元模型自動創(chuàng)建。
2.附加消息
BIM技術核心在于信息的添加及處理，除實體的三維圖形信息、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讀取信息的接口。為了實現(xiàn)BIM模型的輕量化，針對不同工程階段和不同專業(yè)的需求，系統(tǒng)支持用戶調(diào)用基元模型的不同信息。在系統(tǒng)中設有界面以供用戶者輸入信息及讀取信息。
圖2 生成道岔
二、參數(shù)化站型庫與設備布置
1.數(shù)據(jù)庫管理
創(chuàng)建Access數(shù)據(jù)庫，形成中間站標準站型庫，數(shù)據(jù)庫中包含車站、道岔、站臺等信息表，為中間站各設備的布置信息。用戶在設計時通過訪問站型庫中數(shù)據(jù)實現(xiàn)中間站標準站型的布置，在此基礎上通過添加刪除設備修改模型以滿足設計要求，將修改后的數(shù)據(jù)信息反饋到數(shù)據(jù)庫，形成最終設計成果，保存至設計庫中，以用于項目數(shù)據(jù)資料的輸出。
圖3 中間站模型
2.布置方式
在足夠的基元模型與詳細的信息支撐下，以Revit軟件為平臺二次開發(fā)具有統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式的中間站設計系統(tǒng)，保證模型與信息的通用性。
添加各設備的基元模型，并進行基元模型庫管理；
創(chuàng)建中間站設計標準站型庫，使用基元模型拼接而成，并附有基元模型信息與各設備之間的關聯(lián)信息；
通過人機交互界面選擇需要實現(xiàn)的功能，輸入基本的設計信息，根據(jù)設計原則與技術標準進行平面計算，確定各設備之間的關聯(lián)約束實現(xiàn)中間站的布置；
添加相應的約束參數(shù)和關聯(lián)信息，對中間站進行參數(shù)化描述，實現(xiàn)各設備的協(xié)同作用，對創(chuàng)建完成的中間站設計可進行基元模型的修改；
采用數(shù)據(jù)庫對工程數(shù)據(jù)進行管理，支持信息的互用、修改與更新，設置信息權限與安全性，可根據(jù)需求設置選擇性的信息讀取以實現(xiàn)BIM模型輕量化。
圖4 中間站渲染
3.設計成果輸出
中間站設計輸出成果為BIM模型、二維設計圖紙與工程數(shù)量表。在設計階段系統(tǒng)設置接口，允許各專業(yè)完善設計和添加信息，各專業(yè)完成設計后將模型、圖表提交系統(tǒng)進行儲存，系統(tǒng)將完整BIM模型交付下一階段使用。系統(tǒng)還需交付設計的二維圖紙，平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖和工程量表至下一階段，根據(jù)中間站各基元模型的坐標信息與BIM模型，可直接生成中間站布置的平縱橫圖紙，避免再次進行二維設計并反復修改，結合輸入的布置信息、設計信息和站型庫信息，分析各設備數(shù)據(jù)，推算工程量并輸出表格，系統(tǒng)同時將各專業(yè)的詳細設計信息、圖表依據(jù)權限與需求提交給施工方。
圖5 站房段
4.模型后續(xù)利用
中間站設計系統(tǒng)中包含客運、貨運和線路等各個模塊，平面布置圖設有各專業(yè)的接口，通過系統(tǒng)預留的接口將設計結果添加至系統(tǒng)中，設計結果包括三維模型的創(chuàng)建、模型屬性信息、參數(shù)信息和關聯(lián)信息等的添加。需要將系統(tǒng)設計的成果應用于整個項目全生命周期中，包括三維模型的運用和模型中附加信息的使用。使用BIM技術進行中間站設計最直觀的作用在于項目展示，除此外，將BIM模型導入至Autodesk Navisworks系列軟件中可實現(xiàn)三維漫游、碰撞檢測與施工進度模擬。利用系統(tǒng)設計成果BIM模型與信息可以實現(xiàn)信號系統(tǒng)檢測、管道系統(tǒng)分析等各項后續(xù)功能，滿足不同專業(yè)、不同階段之間的協(xié)同作用，以實現(xiàn)最終的鐵路BIM技術。
圖6 中間站的布置
●碰撞檢測依據(jù)設計與施工需求，設置各聯(lián)結構件之間的距離允許誤差，可在進行施工前發(fā)現(xiàn)設計失誤。
●在Navisworks軟件中進行設置施工時間表與進度條，可模擬施工的過程以及可能遇到的問題。
●利用BIM模型的附加信息，可進行工程量分析與造價概算，根據(jù)基元模型種類、尺寸信息可統(tǒng)計各構件設備的數(shù)量等信息，根據(jù)屬性中附加的制造商、材質(zhì)與造價信息，結合數(shù)量可計算整個工程的造價。
5.結構流程
系統(tǒng)的總體結構流程如圖7所示。
圖7 中間站總體結構流程
結合BIM技術特點和鐵路中間站設計特點，探索基于BIM技術的新型鐵路中間站設計系統(tǒng)。通過開放的基元模型庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)各專業(yè)的設計信息共享和實時更新，利用Revit二次開發(fā)工具實現(xiàn)參數(shù)化基元模型的創(chuàng)建和屬性信息的附加；融合Revit平臺、Aceess站型庫和基元模型庫三大模塊，實現(xiàn)在鐵路中間站設計系統(tǒng)自動快速建模；結果可輸出二維設計圖紙、工程量清單和造價表；使用第三方軟件對模型及附加信息處理可實現(xiàn)碰撞檢測和施工模擬等功能。該系統(tǒng)研究思路還可用于鐵路其他類型車站、樞紐以及正線的BIM設計系統(tǒng)研究中。
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本文標題：鐵路中間站的BIM三維設計
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