基于BIM+GIS的运营重载铁路隧道快速建模与信息集成技术

目前各类BIM（建筑信息模型）建模软件中隧道构件库仅具有存储和展示管理功能，无法与实际构件后期应用进行信息交互，极大影响了构件库的应用价值。本文首先确定了隧道构件的编码方式，然后探讨了运营重载铁路隧道BIM快速构建技术和基于BIM+GIS（地理信息系统）的隧道设备服役状态信息集成方法，构建了隧道构件库，建立了典型隧道地质模型和结构模型，开发了隧道地质模型、结构模型、倾斜摄影模型与GIS图像的融合技术；最后根据朔黄铁路现场实测数据开发了重载铁路隧道设备BIM+GIS展示平台。研究成果可为重载铁路隧道设备智能管理提供借鉴。     

基于BIM的铁路信号构件库搭建与运用

针对铁路信号专业BIM正向设计过程中构件不完善的问题，充分调研了铁路信号专业BIM设计过程中所涉及的各类构件，并根据铁路工程构件分解方法完成了铁路信号BIM构件的分解；利用同类整合的方法对铁路信号BIM构件进行单元划分，并搭建了基于BIM的铁路信号构件数据库；将该构件数据库与奔特力平台相结合，完成了铁路信号BIM构件库的搭建，并将该构件库应用到铁路信号BIM正向设计中。应用实践表明，本文所搭建的铁路信号构件库能够适应目前铁路信号专业BIM正向设计的需要。     

成本管理在京雄城际铁路四电工程BIM5D中的应用研究

BIM5D技术是BIM技术发展到现阶段实现多维度表达的最新方式,其以三维可视化BIM3D为基础,进一步附加时间信息形成BIM4D,继而附加费用成本信息发展为BIM5D。本文分析目前BIM技术在成本管理中的应用现状,并针对铁路四电工程在当前工程量清单计价模式下通过已有的WBS(工作分解结构)将模型构件与成本信息关联时存在的众多问题,提出在关联产值成本时的解决方法。通过铁路四电工程BIM模型建立、工程量汇总统计、BIM模型与进度及成本相关联三个工作流程搭建BIM5D模型,系统阐述由中铁二十一局自主研发的铁路四电BIM5D系统在通信工程施工中成本动态管控流程。     

基于IFC的轨道交通BIM构件标准库研究

针对轨道交通工程的建筑信息模型(building information modeling,BIM)建模方法不统一、信息不规范,导致 BIM 模型数据难以在后期有效统一应用的弊端,研究基于工业基础类(industry foundation classes,IFC)标准的轨道交通 BIM 构件标准库。首先,根据轨道交通工程各专业构件的表达需求,研究构件类型、构件信息的 IFC表达,以及适配 IFC 标准的扩展机制;其次,提出轨道交通 BIM 构件标准库技术框架,主要包括基础数据层、技术支撑层、应用场景层、用户层;然后,采用国家标准的分类编码方法定义轨道交通各专业 BIM 构件的分类编码,设计了构件信息模板,规范各专业构件的属性信息及其资源链接方式;最后,研究 BIM 构件模型的加解密方法,以保障轨道交通工程 BIM 模型数据的安全性。研究结果表明,通过搭建统一的 BIM 构件标准库,能够促进参建方采用标准化的 BIM 构件模型创建轨道交通 BIM 项目模型,保障 BIM 模型的规范性。     

基于BIM的铁路工程项目管理系统应用研究

研究目的:针对铁路工程建设项目中,由于设计施工模型"两张皮"导致的模型信息传递不畅和建设方无法利用BIM技术进行项目管控的问题,重点研究BIM与传统的施工进度、质量、安全、投资和物料等项目管控融合关键技术,研发基于BIM的铁路工程项目管理系统,实现参建各方的信息共享和传递。研究结论:(1)结合BIM与GIS技术能够以三维可视化方式实现工程建设项目单体工程与项目整体的信息管理;(2)利用二次误差测度模型几何简化技术对BIM模型进行轻量化处理,能够显著提高模型承载能力和加载效率;(3)基于移动互联网和BIM能够实现工程建设项目多方协同工作和数据共享;(4)系统实现了项目基础信息管理、BIM模型拆分及导入、项目过程管控等功能,并成功应用于大瑞铁路建设项目,能够极大增强模型数据共享能力,可有效提高工程建设管控水平。     

基于二次误差测度的带属性三角网格简化算法

给出一种基于边折叠和二次误差测度的快速简便的算法来简化带属性的网格模型。该算法通过分别建立几何和颜色属性二次误差测度来计算几何和颜色属性误差,用几何与颜色属性误差的总和来控制网格简化的顺序和精度。边折叠是根据某种误差测度将候选的边按照折叠代价排序,每次取代价最小的边进行折叠操作,直至满足给定的终止条件。二次误差测度采用点到平面距离的平方作为误差测度。应用实例表明,该算法既能保证简化模型同初始模型在几何上尽可能相似,又能较好地保留初始模型的颜色、纹理等属性信息。     

铁路勘察设计中BIM与GIS结合方法讨论

分析BIM与GIS的技术特点及相互关系,根据铁路勘察设计的技术特点,提出针对铁路设计阶段的BIM与GIS结合的方法。基于现有的技术发展水平,分析当前实现BIM与GIS结合过程中待解决的地形局部修改套合、模型多分辨率与轻量化、语义信息传递、面向服务的架构等技术难点,指出铁路勘察设计中BIM与GIS结合应用的技术方向。     

BIM技术在京张高铁标准梁设计中的应用研究

以Bentley软件为建模平台,创建标准梁的BIM模型,对基于BIM技术的京张高铁标准梁设计进行研究。研究表明:(1)标准梁设计的主要控制要素为几何精度与信息深度;(2)在Bentley软件平台上,可以设定标准梁模型的属性附加项,通过对BIM模型不同类别的属性赋值来承载模型的几何与非几何信息;(3)标准梁的BIM模型主要依靠构件模型控制点的平面位置坐标、高程与方向角进行定位。     

基于BIM技术的涵洞一体化设计应用研究

为了实现涵洞设计的计算、出图、工程量统计一体化,依托MicroStation CONNECT Edition平台,研发了铁路涵洞一体化设计程序。(1)根据铁路BIM联盟相关规范,对铁路涵洞构件进行颗粒度分类和编码,并对构件非几何属性进行细化,形成结构化、便于检索的涵洞模型信息数据库;(2)根据涵洞构件几何特点,通过二次开发,建立涵洞构件及附属构件全参数化模型库,并根据构件间约束关系,将各涵洞构件装配为整体三维模型;(3)对构件编码与数据库进行关联,输出涵洞的主要工程数量,实现涵洞的一体化设计。基于本程序,可实现涵洞的三维可视化和参数化批量设计,减少铁路工程中涵洞设计人力资源投入,提高涵洞的设计生产效率。     

铁路工程BIM协同设计与构件共享研究

建筑信息模型（BIM, Building Information Modeling）的广泛应用能够提升铁路工程建设技术水平以及信息管理的能力，也是铁路工程建设信息化的核心和方向，对铁路工程建设有着巨大的发展潜力和应用价值。BIM设计作为BIM全生命周期的源头，对BIM技术的推动起着至关重要的作用。立足于铁路工程建设项目设计阶段，对基于BIM的协同设计所涉及的工作流程及构件复用问题进行研究，提出了BIM模式下的协同设计流程以及BIM模型构件库方案，提高了BIM模型修改、维护的效率和便捷性，实现了设计资源的共享和利用，为建立BIM设计协同管理和正向设计体系奠定基础。     

铁路站场工程BIM模型信息审查系统研究

为保证铁路站场BIM模型在设计、创建和应用过程中具备统一且正确的模型特征和信息，以铁路站场BIM模型审查为出发点，基于Bentley-ORD软件开发铁路站场BIM模型审查系统，研究站场BIM模型信息标准规则，并搭建了标准数据库，通过信息读取模块获取模型包含构件的所有信息，利用信息审查和信息修正模块将模型构件的实际信息和标准数据库中的信息格式及内容形式进行对比审查、修正，并输出审查与修正的详情报告。研究表明：基于标准化的BIM模型审查体系，使得通过审查的BIM模型具备符合相关标准要求的结构形式与附加信息；利用批量化模型审查方式，实现大规模站场BIM模型的快速、批量化一键审查与信息修正，显著提高了审查效率和模型修正的准确度；通过应用统一的模型审查标准，反向推动了站场专业BIM设计的三维环境的统一，促进了站场BIM三维设计的标准化，提高了设计效率。     

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。     

路基BIM构件设计关键技术

论述构件定义及基于BIM技术三维设计中的构件引申定义;阐述构件包括的主要内容为构件几何信息和构件属性信息;分析构件设计关键技术,从根据装配方式设计构件、采用面向对象方法设计构件和根据参数的可变性设计构件方面阐述与分析路基构件设计方式;提出规范化坐标系的使用,统一采用右手笛卡尔坐标系;提出拟定构件、分析、设计、测试修改和编码入库5个路基构件设计基本流程。     

基于Bentley平台的铁路工程BIM设计关键共性技术研究

铁路工程站前、站后各专业在开展BIM设计研发工作中存在研发进度不均衡、基础功能重复开发、应用标准不统一等问题,针对铁路工程BIM设计的基础、共性技术进行研究,并提出完成相关API库与程序开发的技术方案。通过对铁路线路空间位置计算API库、基于线路中线的BIM模型构件布设与拼装、基于最小设计单元的专业结构树、BIM模型构件非几何信息添加、BIM模型剖切5项关键共性技术的研究,以Bentley平台为依托,采用C++/CLI混编和WebService技术,构建铁路线路空间位置计算API库与通用函数库,以最小设计单元的方式建立了专业结构树,利用.NET API二次开发接口,研发了铁路工程BIM设计辅助工具。该API库已在专业BIM设计系统研发中进行了集成与调用,辅助工具已在BIM设计中进行了应用。应用表明,该技术方案可提高铁路线路相关功能的研发效率,具有一定参考借鉴意义。     

轨道交通房建工程BIM正向设计软件系统研究

在全球数字化转型大背景下,BIM技术作为工程行业数字化转型升级的载体,BIM模型数据的传递和应用显得非常重要。为解决轨道交通房建工程利用现有BIM软件开展设计工作存在构件未进行统一管理、建模效率低、工程量统计繁琐、模型数据难以传递等问题,研发出一款由构件管理模块、专业辅助建模模块和轻量化审核模块组成的轨道交通房建工程BIM正向设计软件系统。通过实际工程应用表明,该软件系统从设计前期构件数据统一管理、设计过程快速建模、工程量统计、二维图纸导出到最后的设计成果轻量化审核,在确保设计模型数据可传递的同时,提高了BIM设计效率和设计质量。     

基于IFC标准的面向需求的动态加载方法

为解决Web端建筑信息模型（BIM,Building Information Modeling）场景数据加载技术面向复杂模型数据时存在的加载时间过长、用户体验不佳的问题，提出一种Web端基于工业基础类（IFC,Industry Foundation Classes）标准的面向需求的动态加载方法。以IFC模型文件作为研究对象，在遵从建筑语义前提下，以建筑构件为粒度，将层次关系、几何特性、材质、属性等信息拆分存储；结合构件可见性和几何相关性，设计出基于图形处理器（GPU,Graphics Processing Unit）加速的面向需求的动态加载方法；搭建实验测试环境，选取若干IFC模型文件，进行方法验证。以初始加载构件个数、内存占用和初始加载时间作为性能评价指标，与使用BIMServer开源服务器平台加载的方法相比，文章所提方法的初始加载组件数量减少了约71%，内存占用减少了约40%，初始加载时间缩短了约78%，有效减少了用户因加载而等待的时间，改善了用户交互体验，可为铁路行业开展Web端BIM大场景应用提供快速加载技术支持。     

基于Revit与Civil3D的桥轨一体化BIM建模方法研究

为了更好将建筑信息模型（BIM,Building Information Modeling）技术运用在线路空间结构物的全生命周期中,运用Autodesk Revit软件平台,建立框架桥包括框架身、翼墙、基础、泄床及顶部附属工程等主要组成部分的参数化“族”模型。利用AutoCAD Civil3D二次开发功能创建轨道模型并导入Revit中。根据各部分的控制参数、几何约束条件及关联关系装配整体框架桥BIM参数化模型,并将所创建的模型导入Lumion软件中实现模型的三维动态漫游展示,为该类桥梁结构的三维可视化展示提供了新的方法与理念。     

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...     

装配式BIM技术在建筑全生命周期中的应用

研究目的:装配式BIM技术的研究通常是局限于设计或是施工阶段,尚缺从设计到施工、最终运营维护的全生命周期阶段的装配式BIM技术的应用。本文介绍全生命周期阶段的装配式BIM技术应用的技术路线,即开发构件库平台以便于管理PC构件族库;开发BIM合模插件,进行装配式BIM技术的三维可视化协同设计;综合应用PKPM-BIM协同平台及Navisworks软件进行预制构件深化设计及加工;应用品茗HiBIM软件进行机电深化设计;建立BIM模型,结合BIM+建造管理平台进行施工阶段的BIM应用;开发运维平台,便于进行运营维护BIM应用。研究结论:(1)进行BIM应用需各方统一数据格式或开发BIM信息平台,提高BIM数据的流通性;(2)综合应用已有BIM软件及自开发BIM软件可以很好地进行装配式BIM应用,证明BIM技术是可及时优化设计方案、优化施工、方便后期运营维护的方法;(3)项目各参建方结合项目需求系统及有步骤的开发适合各自的BIM软件及平台,预留后期开发及与其他参建方数据交流的接口是一条很好的发展思路。     

BIM与3D GIS集成中视点统一探讨

BIM已经在国内很多大型工程建筑设计上得到广泛应用,但BIM与GIS集成还处于起步阶段。探讨在BIM与3D GIS集成实现过程中,模型在大范围地形场景下浏览与局部独立坐标系下坐标转换及视点统一的问题,并针对Skyline和Navisworks进行二次开发实现视点统一,为BIM与3D GIS的深度集成应用打下基础。