铁路BIM选线设计方法研究

铁路BIM选线设计方法研究

任晓燕

天津必沐赛思工程设计有限公司 天津   300300

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。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。

关键词：铁路；BIM选线；设计方法

1BIMRDS主要功能及选线流程

中铁二院工程集团有限责任公司基于Bentley公司旗下产品OpenRailDesigner（以下简称ORD）开发了线路BIM软件设计接口BIMRDS。

BIMRDS主要功能：

(1）基于ORD平台，组织和管理线路方案mdb数据的输入和输出；

(2）基于ORD平台，直接读取二维设计成果数据库转换为Bentley平台下的三维线路中线BIM模型（具有IFC标准规定的线路BIM信息）；

(3）实现三维插旗附加功能，基于ORD平台，在三维线形基础上附加站场、桥梁、隧道、涵洞的插旗示意符号和标注；

(4）具有三维地形建模的功能，基于ORD平台，由测绘专业提供的地形图提取点云、快速建立沿线的三维地形模型；

(5）具有线路三维几何建模的功能，基于Bentley平台，建立初步的线路三维几何模型，包括路基段、桥梁、隧道段的初步三维模型。

2铁路BIM选线设计方法

2.1底图的系统处理

在将底图引入地理信息系统应用软件之前，首先要完成对底图的系统数据处理工作，为下一步的影像处理工作做好准备。首先，转换经纬线坐标系。为了获得横纵坐标系，首先必须转换图片上的经纬线坐标系，并随之将光栅数据输入Arcmap模型中，使图片上的相邻节点和横纵坐标彼此联系。然后，合成图像及结论。在选出投影坐标系之后，首先要使用地理信息系统软件编辑铁路选择的线元素，如主要水库、主要铁路等，并将各元素和DE米综合而得图像和结论。最后，获取该范围图像。要对合成图层及结果采用缓冲区分析方法，因为叠加分析的基石是各线路元素的特征和空间，所以在此之前要先根据各个图层加以赋值，其根据是铁路对各选择路径元素AHP的计算结果，可以获取各元素所影响区域的有关数据，并可以通过系统处理获取各区域图。

2.2多方案自动生成

应用中铁二院工程集团有限责任公司开发的铁路三维空间智能选线系统对选线区域进行自动选线，可自动实现在大面积、小比例尺环境下铁路三维空间线路可行方案群的快速自动生成，避免了铁路人工定线中方案的有限性，可以快速进行线路规划设计、快捷生成线路方案、并不遗漏有价值方案、降低设计人员劳动强度、缩短线路研究过程中决策周期、提高工作效率效果明显。

流程：进行选线技术标准设置；录入（图中拾取）线路起终点；进行环评、地质、禁区等约束条件、选线参数设置；建立格网数模；建立综合地理信息模型；自动计算线路方案群；方案调整，形成线路方案mdb数据库。

2.3起点和终点的选取

利用地理信息系统软件，就可对铁路选线的各基本要素进行综合研究，以确定该地区内各基本要素的具体信息以及情况，其后再根据各选线基本要素的相对位置和属性情况，便可利用地理信息系统软件作出大致的铁路选线方案。在铁路选线的具体方案中，要确定起点和终点的相对稳定度，其后再根据各方面数据作出相应的规避操作，从而选择出该范围内铁路建设的最优路径。再根据这些信息，可作出相应实践。具体来说，如果起点和终点已经确定，可把这二点相连，再在共同投影面下另设一条线状要素。另外，因为线路起止点的选择对线路结构产生很大影响，并要考虑自然环境、城市政策、人文环境等基本要素，其计算的选择往往是在铁路线路选择中。所以，利用地理信息系统软件时，只需要将对关键性选线要素的赋值的计算结果投至底图中，并标出适当的线段节点，即可完成铁路线路的尝试设计。

2.4BIMRDS主要功能及选线流程

中铁二院工程集团有限责任公司基于Bentley公司旗下产品OpenRailDesigner（以下简称ORD）开发了线路BIM软件设计接口BIMRDS。

BIMRDS主要功能：

(1）基于ORD平台，组织和管理线路方案mdb数据的输入和输出；

(2）基于ORD平台，直接读取二维设计成果数据库转换为Bentley平台下的三维线路中线BIM模型（具有IFC标准规定的线路BIM信息）；

(3）实现三维插旗附加功能，基于ORD平台，在三维线形基础上附加站场、桥梁、隧道、涵洞的插旗示意符号和标注；

(4）具有三维地形建模的功能，基于ORD平台，由测绘专业提供的地形图提取点云、快速建立沿线的三维地形模型；

(5）具有线路三维几何建模的功能，基于Bentley平台，建立初步的线路三维几何模型，包括路基段、桥梁、隧道段的初步三维模型。

2.5可持续性的设计

从可持续发展的角度而言，工程设计非常关键，应将可持续性构思充分融入于设计方案。所以专业技术人员需要结合工程现场客观条件以及发展要求作出更加现实的考虑，防止由于不合理设计导致设计重返，妨碍工程可持续发展。应当以耐久性构思的融入与优化来防控容易降临的天灾，强化铁路结构的整体耐久性。应当以前瞻性思想原则为指导来面对城市今后数十年甚至上百年的运行，应当深化探索强化其整体性能，融入能耗小的材料和外在影响性低的修建方法。如此精细考虑有利于工作造价的良好掌控，应保证所涉设计计划的完善可行，从而切实保证工程设计的科学性，并体现其在工程修建中的指导作用。

2.6平、纵、横动态功能完成方案优化

随着科技的不断发展，铁路选线设计也在不断进步。BIM技术作为一种全新的建筑信息建模技术，正在越来越广泛地应用于铁路选线设计中。BIM技术能够获得铁路线路的大致走向，但需要进行优化设计，精确度要求非常高，需要进行反复研究。这意味着在使用BIM技术进行铁路选线设计时，工程师们需要对数据进行精细的处理和优化，以确保铁路线路的精度和稳定性。BIM技术具有动态关联性，能够对任何一点的具体情况进行查询，有利于及时更新数据，提高修改优化效率。这意味着工程师们能够通过BIM技术快速地获取任何一点的数据，并及时进行修改和优化。这种动态关联性不仅提高了工作效率，还能够确保数据的准确性和实时性。使用BIM技术在铁路选线设计中，能够显著提高重点地段的方案研究时间，同时解决人工修改图纸容易遗漏、出错的问题，提高选线效率和精度。这意味着工程师们能够通过BIM技术更加准确地进行铁路选线设计，避免了人工修改图纸容易出错的问题，提高了选线效率和精度。

3 结论

我国铁路BIM研究应用相对建筑行业起步晚，但伴随国铁集团的精心策划，铁路各参建单位的积极研究，各专业BIM设计成果丰硕，形成了专业领域的BIM实施路线，但由于BIM设计软件多、平台不统一，专业协同成为难点，当前尚未达到真正意义的多专业BIM正向设计。

参考文献：

[1]尹煊.铁路选线要素在线路设计中的具体应用研究[J].科技展望,2015,25(26):63.

[2]徐峥泰.铁路选线要素分析及其在线路设计中的应用[D].南昌:南昌大学,2012.