《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第五部分 综合《中国铁路 BIM 标准体系研究制定与应用》

本期项目简介

完成单位: 中国铁路设计集团有限公司

主要完成人: 李华良、 沈东升、 杨绪坤、苏林、 刘延宏、 齐春雨、 孔国梁、 冯山群、 赵飞飞、 宋树峰

项目简介

　　(一)项目背景

　　2013年前,相对于BIM技术在建筑领域的快速发展,BIM技术在铁路、公路、水运、城市轨道交通等领域的发展相对落后。大规模的铁路建设和路网运营迫切需要一种新技术提升铁路建设和运营管理水平。为此,2013年国铁集团将BIM技术作为提升建设和运营管理水平的关键技术,并确定了“系统性规划、标准先行、高起点起步、全产业应用冶的指导思想和技术路线。但铁路行业应用BIM技术仍存在巨大困难:

　　1.缺少铁路BIM标准

　　现有国内外BIM标准基本集中在建筑领域,不能涵盖地理信息、工程地质、线路、轨道、路基、桥梁、隧道、站场、信号、机务、车辆、电气化等铁路特有专业领域。

　　2.缺少成熟的铁路BIM应用软件

　　虽然国内外出现了多个BIM平台,但均不完全符合铁路行业需求,软件架构体系缺乏线性工程设计元素,数据承载能力难以支撑大范围线性工程应用。各软件间数据标准不统一,数据交换困难。

　　3.铁路BIM应用价值不清晰缺乏明确、共识的应用价值点,影响铁路建设各方BIM应用的积极性和针对性。

　　本项目研究的主要目的是建立中国铁路BIM标准体系,研发铁路BIM协同设计平台,实现全专业铁路BIM协同设计,深度挖掘铁路BIM应用价值点,引领铁路BIM技术工程应用。

　　(二)技术概况

　　以美国国家BIM标准(NBIMS)和中国BIM标准框架(CBIMS)原理和方法论为理论基础,结合中国铁路工程特点,构建了中国铁路BIM标准体系框架和序列层次。基于ISO12006-2和ISO16739标准,编制了《铁路工程信息模型分类和编码标准》和《铁路工程信息模型数据存储标准》。

　　基于达索3DExperience平台,研发了支持铁路BIM标准的铁路BIM协同设计平台,建立了基于同源数据的设计全过程实时协同机制,构建了铁路工程BIM设计整体流程。

　　(三)适用范围

　　本项目研究成果适用于铁路工程建设和资产管理。

　　(四)获奖情况

　　本项目获2020年度中国交通运输协会科学技术奖二等奖。

项目创新点

(1) 应用领域建模方法, 提出铁路 BIM 标准体系层次, 建立了符合中国铁路特点的、 开放的、可扩展的中国铁路 BIM 标准体系框架。

(2) 创建了基于 IFC 扩展表达铁路信息模型的方法, 建立了铁路数据存储标准框架, 系统定义了铁路工程空间结构、 功能实体及属性的抽象表达, 编制并发布了 《铁路工程信息模型数据存储标准》。

(3) 创建了兼容多领域国家标准的铁路工程信息模型分类方法, 建立了面向全生命周期应用的分类编码体系, 编制并发布了与国家标准兼容、与国际标准接轨的 《铁路工程信息模型分类和编码标准》。

(4) 项目成果 “ Railway BIM Data Standard冶(Version 1. 0) 被 buildingSMART 国际 BIM 标准组织采纳发布为公开规范 (bSI-SPEC)。提出的铁路缓和曲线模型定义被 buildingSMART 采纳并发布为IFC Alignment 国际标准。

(5) 建立了 “1 +2 +n冶 的铁路工程信息模型交付标准体系。编制发布了 《基于信息模型的铁路工程施工图设计文件编制办法》 《面向铁路工程信息模型应用的地理信息交付标准》 等。

(6) 研发了支持铁路 BIM 标准的全专业协同设计平台, 建立了基于同源数据的设计全过程实时协同机制, 突破了线性定位、 地理信息建模、 线状工程三维地质建模、 基于三维地形的综合排水设计、 工程量计算、 专业方案设计与精细化设计等关键设计技术, 并在多个高铁项目上投入应用。

同类项目比较

　　标准框架兼容建筑、地理信息领域国家标准及相关国际标准,具有良好的可扩展性和软件支持性,被轨道交通、水利水电、公路等相关领域所借鉴。

　　当前可以开展铁路BIM设计的软件平台主要为奔特力和欧特克软件公司分别推出的ProjectWise+OpenRailDesigner组合、AutoCAD+Civil3D+Revit+InfraWorks组合,与铁路BIM协同设计平台功能特性对照见表1。

应用案例

　　(一)牡佳高铁BIM应用研究牡佳高铁全线长371km,是第一个铁路BIM应用招标项目。基于铁路BIM协同设计平台,完成全线BIM设计,开展了碰撞检查、工艺仿真、工程量计算等应用研究。为实现设计模型在施工深化阶段的应用,在外网部署了该协同设计平台,总服务器设于中国铁设,在施工现场各标段和建设单位配置本地服务器,实现了建设、施工、设计单位三方基于同一信息模型的远程协作。

　　(二)印尼雅万高铁BIM应用研究雅加达至万隆高速铁路全长142.3km,是“一带一路冶标志性项目,全线开展了BIM设计。应用BIM协同设计平台优化路、桥、隧设计,提高了设计质量。BIM设计成果用于参建各方远程可视化沟通交流,提高了工作效率。

社会效益与经济效益

　　中国铁路BIM标准体系可促进信息在铁路工程全生命周期内各方间的有效共享,从而提高铁路规划、设计、施工、运维等阶段的工作质量和效率,减少工程错误和浪费,降低工程造价,社会效益显著。项目成果被国际BIM标准组织发布为国际标准,推动了中国铁路BIM标准国际化进程,提升了中国铁路BIM标准在国际上的知名度,增加了国际铁路BIM标准制定话语权。铁路BIM协同设计平台应用于铁路工程建设,提高了设计质量和建设管理水平。

　　2016—2018年间,中国铁路设计公司完成了雅万高铁、盐通铁路、京沈客专动车运用所、京雄铁路等项目BIM设计,及阳大铁路、克塔铁路总承包BIM设计和建设管理服务,经济社会效益显著。