从空间本体论与工程控制论看智能铁路技术

研究目的:当前铁路行业推广BIM建模与应用方兴未艾,智能铁路概念又强势来袭,铁路行业亟需数字工程的空间观与工程控制论的组织原则来提供技术理论支撑,客观地辨识智能铁路、数字工程与铁路BIM的关系,科学合理地为有关技术决策者提供智能铁路顶层技术路线的技术支撑。研究结论:(1)构建数字铁路工程是开展智能化铁路工程的前提与载体;(2)从空间本体论与工程控制论角度出发,指出了铁路BIM构建数字铁路工程难以逾越的三大问题,即空间统一、高效构模及体系化系统性组织问题;(3)铁路行业内给予BIM的地位远远大于其在数字工程体系中应有的地位,建筑行业BIM"拿来主义"模糊了铁路数字工程前行的视线;(4)三维数字铁路产品回归空间本体与系统工程组织,沿袭"数字地球→数字城市→数字工程"一脉相承的技术理念,以3D GIS的技术手段与空间观出发,通过对铁路工程构件的自动建模研发,以空间数据库的组织形式提供了真正的全生命周期普适性应用价值,可为开展智能铁路应用创造实体条件与应用手段。     

BIM在铁路设计中的应用初探

研究目的:从分析当前铁路设计所存在的问题入手,探讨将建筑信息模型(BIM)技术应用到铁路设计中的方法,提出实现BIM进行铁路设计的步骤。研究结论:参考BIM在房建、公路等领域应用的成功经验,将BIM引入到铁路设计中对提高设计生产率、减少设计返工、减少施工中曲解设计意图、乃至提高铁路建设的整体水平具有积极的意义;提出在铁路设计中分阶段、分步骤实现BIM设计的构想,从而为开发多专业集成的BIM三维可视化设计软件平台提供初步实施依据。     

基于BIM的铁路建设全寿命周期投资管理研究

研究目的:铁路项目建设具有投资规模大、工期长、专业种类多、施工条件复杂等特点,投资规模难以准确控制。本文分析当前铁路项目建设投资管理的办法及铁路BIM技术发展的现状,借鉴国内外现有的BIM技术方法和理念,全面阐述基于BIM的投资全过程管理解决方案及实现办法。研究结论:(1) BIM技术全面支持工程建设项目的所有相关方,能实现立项决策、设计、实施、竣工验收等建设项目全寿命周期内的协同管理;(2) BIM技术三个关键条件:计算工程量清单平台模型、各级造价分析软件、数据共享和协同管理平台在铁路建设项目中已具备实施条件;(3)大数据条件下将最前沿的BIM技术应用到铁路行业的项目全寿命周期管理当中,是造价管理和投资控制的大趋势,本研究结论可为基于BIM铁路项目全寿命周期投资管理提供参考。     

BIM在铁路设计中的应用探讨

通过阐述建筑信息模型(BIM)概念,分析基于BIM技术的全生命周期理念的建筑优势,并介绍BIM技术在国内外建筑业及国内铁路行业的发展现状,提出铁路设计应用BIM的5个关键点:与GIS技术结合、综合管线碰撞检测、站场运营管理、协同设计与作业、项目各阶段的衔接,总结国内BIM发展存在的问题:行业标准缺失、三维协同设计理念缺乏、专业软件不足、市场认知与人才培养问题,并提出对应的推行BIM策略,最后提出BIM将引领铁路建设向信息化、智能化发展。     

BIM技术在京雄铁路中的应用与思考

近年来,建筑信息模型(BIM)技术在铁路行业的研发和推广工作发展迅速,目前已有多个铁路项目进行了BIM 试点应用。以新建北京至雄安铁路项目为例,探讨从 BIM 设计、基于BIM 的平台建设到以 BIM 技术为核心的数字化建造等方面的研究与实践,为 BIM 技术在铁路行业的全生命周期应用积累了经验。     

基于BIM技术的铁路运维管理信息平台设计研究

针对当前铁路运维管理体系存在的信息分散、传递滞后等问题,为提高运维管理信息化水平与日常运维管理工作效率,提出基于BIM技术的铁路运维管理信息平台设计研究方案。方案提出了信息平台的建设思路、建设目标及内容,明确了平台定位,设计了平台架构及功能,研究了平台建设策略,对BIM技术在铁路运维管理领域的应用研究具有一定指导意义。     

铁路领域BIM研究知识图谱构建与分析

研究目的:建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)近年来在铁路建筑领域取得越来越广泛的应用,成为该行业赋能的重要技术手段之一。为研判BIM技术在铁路领域的应用现状及发展趋势,以国内外文献为数据源,运用文献计量理论方法,从研究热点和研究趋势两方面构建国内外BIM技术在铁路行业应用的知识图谱,从定性和定量两个角度剖析铁路领域BIM研究现状及趋势。研究结论:(1)国内外BIM技术在铁路工程领域的应用研究各有侧重点,国外注重BIM基础理论及标准化方面的研究且起步较早,成果较为丰硕,形成较为完整的知识体系,国内则多集中于工程实践的应用,虽原创性成果相对缺乏,但呈现出奋起直追之势;(2)从研究趋势角度分析,BIM技术与人工智能、物联网、云计算、大数据等新一代信息技术深度融合,实现铁路工程的协同设计、施工管理、运维阶段可视化管理、铁路全寿命周期管理、BIM应用标准化等工程领域深化应用,将成为未来的发展方向;(3)本文研究可为深入推广BIM技术在铁路领域的理论研究和实践应用提供借鉴。     

BIM技术在铁路预应力混凝土连续梁零号节段深化设计中的应用

近年来,部分铁路预应力混凝土连续梁支座附近出现浇筑不密实、蜂窝麻面等问题,一定程度上影响了连续梁质量。针对这一现状,结合BIM及C#语言技术,从深化设计平台的选择、精细化模型的构建以及BIM技术在深化设计中的应用开展研究。结果表明:(1)通过合理拆分并在空间上进行布尔组合,能够较快构建铁路连续梁零号节段BIM模型,满足深化设计条件;(2)基于BIM模型开展深化设计、生成2D图纸并统计工程数量,能够直观发现设计中的不足,一定程度上提升设计质量和效率。     

三维GIS技术在铁路全生命周期中的应用探讨

研究目的:结合铁路实际工程案例,分析和探讨三维GIS技术如何在铁路勘察设计、施工建设和安全运营各阶段,实现广泛深入的应用,发挥其基础性和支撑性作用,从理论和实践上,验证该技术和思路的可行性和必要性。本文提出的一些理论和思路、研究开发的软件工具,对于铁路信息化建设的进一步提高和铁路BIM技术的推广应用,具有广泛的借鉴和实际应用价值。研究结论:通过对中老、宝兰和成昆铁路的勘察设计、建设施工和安全运营,三阶段的实际研究应用得出:(1)提出了一套面向铁路行业的三维GIS技术应用路线;(2)提出并建设了铁路带状三维场景快速构建三维模型库:(3)研究开发了一系列面向铁路行业的实用三维GIS软件功能和工具,包括:铁路三维环评、征地拆迁、铁路三维中线提取、三维断面采集等功能和工具;(4)该研究成果可广泛应用于铁路信息化建设和BIM技术的研究应用工作中,可产生良好的社会和经济效益。     

铁路BIM设计系统中的大数据渲染技术研究

研究目的:针对铁路多专业集成BIM设计系统因大数据渲染效率低下出现的响应迟缓和用户界面停滞问题,研发CPU预剪除技术。通过CPU计算剪除一部分不需要渲染的铁路BIM设计模型,减少后续GPU计算需要处理的数据量,优化CPU和GPU的计算负载,达到提升系统运行速度、减少系统响应时间的目的。研究结论:(1)基于铁路BIM模型的空间分布规律,应选择使用R-树空间索引实现CPU预剪除;(2)在大饭铺至马栅铁路线BIM设计实验中,采用基于R-树空间索引的CPU预剪除技术后,铁路BIM设计系统的渲染效率提升幅度达170%~210%;(3)基于R-树空间索引的CPU预剪技术能够有效缓解铁路BIM设计系统中的大数据渲染压力;(4)该研究结果可应用于铁路多专业协同设计领域。