基于Bentley平台的铁路隧道BIM正向设计研究

随着铁路工程建设数字化水平的不断提高，为满足铁路隧道智能设计的应用需求，对铁路隧道BIM正向设计进行研究并完成相关设计程序研发。以Bentley平台为技术支持，结合隧道设计流程，形成了一套铁路隧道BIM正向设计系统，涵盖正向设计方法和设计成果输出。正向设计方法包含模板库参数化设计、构件库参数化设计、隧道纵断面设计、隧道洞身模型生成、隧道洞门参数化设计；设计成果输出包含三维模型应用、工程量统计、二维图纸生成。详细介绍参数化设计、纵断面设计、二三维联动等关键技术方案和程序实现原理，提出在设计数量及体量较大构件和差异性较大构件时智能化程度不高的问题，并针对性提供解决方案和后续研究建议，总结BIM正向设计在可视化、参数化设计、信息化管理、多专业协同、结合地形设计等方面的优势。     

协同设计技术在大型交通勘察设计企业的应用探讨

研究目的：研究协同设计技术，提出交通勘察设计企业为提高勘察设计效率和质量应采取的对策。 研究方法：分析协同设计在大型交通勘察设计企业应用的必要性，以及国内外协同设计的现状，结合协同设计技术的发展趋势，探讨了交通工程勘察设计项目协同设计的方法。 研究结论：交通勘察设计企业的协同设计宜采用逐步推进的方式，可分4步，即：（1）利用现有网络及相关资源搭建一个简单的协同设计平台，按照“松散型协同”方式开展设计，摸索适合自身的工作模式；（2）结合各自特点梳理基于文件级协同的需求，建设实用性强、技术性能好、集成性高、应用方便的协同设计平台系统，并开展设计；（3）以主导专业应用软件为基础，制定与其他专业的数据接口标准，并形成集成化软件，实现不同专业间设计规程的集中管理和数据的交流、传递；（4）引入BIM，制订完整的数据标准，在三维设计的环境下开展协同设计，实时传递信息。     

基于BIM技术的铁路多专业数字化设计研究

随着信息技术的不断发展，BIM技术的应用已成为铁路工程设计领域的重要趋势。基于BIM技术，铁路工程勘察设计领域在数字化设计取得了一定进展，但依旧存在数据标准不统一、系统集成难度大等问题。为解决这些问题，统一专业设计环境，实现多专业数字化设计集成，基于BIM标准体系框架，制定企业标准，研究满足数据统一存储表达的标准数据模板；设计多专业间信息交互接口，搭建多专业设计软件研发框架，初步形成了多专业数字化设计体系。在此基础上，从利用工作空间进行设计资源管理、构件库搭建、专业接口及建模功能设计和设计成果输出等方面进行阐述，明确了专业数字化设计功能研发的主要内容，提出工程数量统计方案和利用信息模型进行二维图纸绘制的方法，研发多专业数字化设计软件，为专业数字化设计提供高效便捷的工具。通过在项目中进行应用，体现了数字化设计的优势，验证了数字化设计体系，达到了提高效率和质量的效果，形成了一套较为完整的多专业数字化设计解决方案，为铁路多专业数字化设计研究提供借鉴和参考。     

基于MBSE的车门系统设计研究

以文档为载体的传统设计方法存在着需求表述不明确、设计信息传递不准确、设计变更困难等问题，文章将基于模型的系统工程(MBSE)思想引入设计过程，并以轨道车辆车门系统为例进行可行性验证，形成了一种适用于轨道车辆的产品正向设计流程。首先，详细介绍了MBSE思想的实施过程，包括建模语言、建模方法、建模工具；其次，基于Magic Grid方法论，结合轨道车辆应用场景，进行车门系统正向设计；通过利益相关者需求的不断细化，定义系统和子系统功能，设计系统和子系统活动逻辑，梳理各级接口通信信息，明确系统物理实现需求，支撑后续详细设计阶段工作开展；最后，采用SysML语言描述车门系统的需求、功能、架构模型，并建立相应的追溯关系，验证该方法的可行性。结果表明，MBSE思想在车门系统设计上得到了成功应用，以模型为载体的MBSE设计方法能够准确传达设计意图和设计信息，有效地提高设计和变更效率，形成的产品正向设计流程可扩展应用于轨道车辆总体系统设计过程。     

基于信息模型的铁路桥梁协同设计研究与实践

为解决传统设计模式中资料分散、成果表现形式不直观，易造成信息不对称问题，对基于信息模型的铁路桥梁协同设计开展研究。通过研究协同设计平台应用及基于信息模型的协同信息传递方式，形成了应用协同设计平台和数字化设计软件开展桥梁设计的方法。提出应用基于公共数据环境的协同设计平台进行分层级资源配置、文件状态控制、标准化流程驱动的铁路桥梁设计项目管理方法，实现了对设计资源、过程、结果的全过程管理，保证了设计信息的有序、高效传递。提出规范专业间信息交互的数据格式，制定与线路、地质等相关专业的信息交互接口，开发桥梁数字化设计软件，利用接口获取其他专业信息模型中的数据，同时对外提供接口访问桥梁信息模型中的数据，实现了基于模型的设计信息高效传递和利用，保证了信息的准确性和时效性。该铁路桥梁协同设计方法在兴保铁路信息模型设计中进行了应用，采用协同平台进行资源配置和流程管理，使流程清晰可视化、信息流转可追溯；数字化设计软件的应用，省掉了人工识别和填写资料步骤，辅助桥梁设计模型快速创建。通过对设计成果进行三维可视化检查分析，直观地暴露桥梁与周边环境及其他专业的衔接问题，降低了工程风险。     

基于BIM技术的铁路隧道洞口设计软件研究

随着BIM技术在铁路隧道工程领域的飞速发展与应用，为解决铁路隧道洞口传统二维设计过程中洞口位置选择不合理，洞口开挖回填边界线绘制困难，洞口开挖工程量难以精确计算，端墙洞门结构及截水沟设计与地形匹配不直观等难题，提出利用BIM技术在Bentley OpenRail Design平台研发隧道洞口设计软件技术方案。通过对隧道洞口设计内容和设计流程进行梳理，对软件整体架构、关键模块和数据库进行设计，研发基于BIM技术的铁路隧道洞口设计软件。本软件利用C#/C++混合编程技术，通过动态剖切地形曲面，实现隧道洞口横、纵断面图与三维模型实时联动，实现隧道洞口位置的合理选择，完成洞口边仰坡设计以及端墙洞门结构、洞外截水沟创建以及图纸输出等功能。工程应用表明，该软件结构合理，满足隧道洞口设计实际需求，能有效减轻设计人员的劳动强度，显著提高隧道洞口设计效率与设计质量。     

用弦位法迭代求解缓和曲线长度

在公路与城市道路，特别是城市互通式立交桥的路线方案研究、方案比选及设计过程中，会遇到大量的计算，尤其是缓和曲线部分。目前，我国高等级公路建设迅猛发展，设计理念不断更新，线形设计更加注重安全、舒适、美观大方而不过分考虑经济因素，由于线形的美化而引起的计算相对复杂和繁琐，我们应当积极应付，充分发挥计算机在工程勘测设计工作中的重要作用，只有这样，我们才能在飞速发展的高等级公路勘测设计中优质高效地完成设计任务。     

高速公路互通立交的规划与设计

高速公路设计的一个中部分之一是互通式立交，设计涉及规划与设计两个层次，是一项复杂而又创新的工作。本文结合学习、实际工作经历，总结了高速公路互通立交规划与设计中的一些要点，对立交型式、交通量计算、匝道排水、收费站设计提出了一些见解。     

宣杭线某特大桥无缝线路附加力计算

桥上无缝线路设计是跨区间无缝设计中非常重要的一环，桥梁、轨道结构是影响无缝线路设计的关键因素，如何减小梁、轨之间的相互作用，满足轨道强度和稳定性要求是设计的关键。本文以宣杭线特大桥无缝线路设计为例，阐述特大桥无缝线路设计研究方法。     

特大型货场的规划设计

在分析铁路货运现状的基础上，阐述特大型货场设计的重要影响因素。以上海铁路枢纽数据为例，说明在特大型贷场设计中采用的运量预测方法，并对特大型贷场设计中的重要方面如平面布置、铺面设计、接触网设计、排水设计、综合管线等进行详细说明。     

城轨车辆基地设计的组织

一项优质的工程离不开优秀的设计，一个优秀的设计来自于成功的组织和各设计者的有机协调配合，其中包括设计水平及手段、设计管理的措施、设计进度的保证措施、限额设计的保证措施等。地铁设计工作具有典型的时间跨度大、多专业、综合性强等特征，需要由不同专业共同协作完成．而各专业之间既相关联又相对独立，处理不好将成为影响设计进度和质量的主要因素。     

新建成都至达州至万州铁路桥梁BIM协同设计

铁路桥梁设计具有环境关联性强、协作专业多、接口复杂等特性，设计时需要与多个专业主体密切配合，在开展三维设计过程中，需重视协同设计的理念。依托新建成都至达州至万州高速铁路，在桥梁三维设计过程中，使用自主研发的桥梁数字化设计软件，通过协同平台进行流程管理，对新建成达万高速铁路桥梁进行BIM建模。搭建基础、桥墩、简支梁、连续梁、涵洞等常规构件库作为模板，根据桥梁设计过程中数据的识别与转换，快速批量导出常规桥梁模型，对特殊结构如斜拉桥、桥梁挡墙防护等通过手动建模方式实现。结合地形地物以及其他专业模型，对设计成果进行三维可视化检查，直观地暴露桥梁与周边环境及其他专业的接口问题，减少施工图纸中错漏现象的发生，降低了工程风险。通过构建数字资产管理平台，为施工管理与运营维护提供数字化信息管理服务，在施工方案三维模拟过程中加入关键技术动态展示，优化施工组织的合理性，构建智慧施工平台，为施工调查、征地拆迁、动态展示等提供数据支撑。在传统三维模型仅展示漫游功能的基础上，探索三维设计在管理运维中的拓展应用，为高速铁路桥梁BIM协同设计思路提供经验。     

基于认知负荷理论的铁路自动售票机交互设计

为解决铁路旅客与自动售票机交互时由于认知负荷高而产生的操作不流畅、成功率不高等问题，引入认知负荷理论对自动售票机进行交互设计研究。文章介绍认知负荷理论，深入分析交互过程中认知负荷产生的原因。针对自动售票机交互设计现状，从信息结构设计、任务流程设计、引导性设计、精简功能4个角度出发，通过平衡好信息结构宽度和深度相互制约的关系，设计符合用户操作习惯的任务流程，添加符合认知规律的旅客操作导航，删除低优先级冗余功能，设计了一个操作直观简便的自动售票机交互方案。     

客运专线给排水投标设计总结

高速铁路是新一代的铁路，在设计过程中重点专业有压力、配套专业有挑战。本文结合2003年6～9月完成的武广、郑西客运专线投标设计，总结了给排水专业设计原则、设计构想，以落实铁道部集思广益、建言献策，建设世界一流客运专线的号召。     

轨道结构垂向设计荷载协调计算的研究

比较国内外铁路设计荷载，应用轨道结构垂向力分配传递模式，提出轨枕、道床及路基协调荷载计算公式及设计荷载安全系数概念，通过与其它计算公式比较，得出用于我国高速铁路设计的轨枕、道床及路基竖向荷载设计安全系数，并给出200km／h、350km／h线路竖向设计荷载的计算方法。     

城轨工程车产品模块化设计应用

为提高城轨工程车设计效率，提出根据现有实例车型、基于现有产品经验和知识的集合，建立城轨工程车产品模块化设计平台，利用模块化设计理念，进行城轨工程车的设计，并成功应用于隧道清洗车的模块化设计，结果表明产品设计可充分利用模块化设计平台，缩短了产品开发周期，能快速响应市场个性化产品需求。     

基于铁路工程的数字化协同设计平台应用研究

随着数字中国战略的提出，工程勘察设计企业数字化转型的需求日益迫切。为满足数字化协同设计的需求，解决统一协同设计环境和规范化资料管理手段缺乏、流程流转效率和真实性低、项目信息化管理手段不足、三维成果可视化分析不易、知识数据资产无法沉淀的问题，对协同设计平台进行研究并完成相关研发。确定了协同设计平台框架，结合层次化索引、增量存储技术、流程数字化构建、数据采集技术、基于WebGL引擎的数字孪生场景构建五项关键技术。根据铁路项目协同设计需求，研发了协同设计平台，包含系统管理、项目管理、数字孪生场景、计划管理、校审管理、互提管理、分发管理、共享资源、工作空间九个功能模块。介绍了平台在如通苏湖城际铁路项目中的应用，以及在统一协同设计环境、资料集中管理、线上流程管理、信息化进度管理、信息化质量管理、数字孪生场景可视化分析、知识沉淀等七个方面取得的应用成效，提出目前在数据应用效率、管理数字化责任分配认定、用户需求处理上遇到的问题，并针对性提供解决方案和后续研究建议。经研究，协同设计平台能满足铁路工程数字化协同设计需求，在项目应用中可以极大提升设计效率和质量，同时降低成本，有效提高企业数字化水平。     

隧道工程喷锚支护的自动化设计方法

采用自动类比推理框架，并利用人工神经元网络方法考虑工程、地质、岩体结构等因素对支护设计的复杂作用，实现工程设计的智能化，从而形成隧道工程喷锚支护自动化设计系统，该系统避免了传统的经验类比设计方法，而使喷锚支护设计过程更加科学，实用，有效。     

由水体循环到城市景观的生态化设计

“景观”一直存在于人类文明发展的过程当中，是人类的世界观、价值观、伦理道德在大地上的投影，而设计景观是人类实现梦想的途径。“可持续发展”的理念深入到设计之中，使自然与文化、美的形式与生态功能真正全面的融合。任何与生态过程相协调，尽量使其对环境的影响达到最小的设计形式都称为生态设计。生态原理是景观设计学的核心。生态设计不是要与传统设计割裂，而是传统设计的进化和延续。     

青藏铁路勘测设计一体化应用

青藏铁路工作条件艰苦，工期紧、任务重、质量要求高，利用当代工程测量、GPS、航空摄影测量和计算机应用等领域的研究成果减少野外作业工作量，提高勘测设计成果的再利用率，缩短勘测设计周期势在必行。本文对铁一院在青藏线格拉段勘测设计中应用勘测设计一体化技术的情况进行了总结，并对进一步实施勘测设计一体化工作提出了建议，旨在对今后开展该工作能有一定的参考价值。