基于Autodesk旗下软件的铁路路基BIM设计

寂静回声

铁路路基设计在铁路设计各专业中相对特殊,虽然在路基设计中将路基本体当结构物设计,但鉴于路基与地形结合的紧密性以及路基本体填料非刚性、非规则性结构,路基本体设计随地形变化,横断面形式多样,不能像一般刚性结构物那样快速进行标准化、模块化设计,并且BIM设计对标准化要求较高,对铁路路基BIM设计带来的困扰也较多。
在银西高铁BIM试点项目,选择Autodesk旗下软件群进行了铁路路基BIM设计实践,探索验证了铁路路基BIM设计技术路线,探讨该平台在路基BIM设计的适用性,并系统研究了路基BIM设计各项技术难点,进行了平台软件二次开发,取得了较好的BIM设计应用效果。

在前期工作选线规划或方案比选中主要使用Autodesk旗下InfraWorks软件实现全景展示站场以及路桥隧工程。在方案设计阶段,可以通过路基模板及简单的参数化构件,结合地形实现一般形式的路基本体结构。

初步设计和施工图设计时,按《铁路工程信息模型交付精度标准》及《铁路工程信息模型表达标准》进行BIM设计,则需要更专业的软件实现更精细化的模型设计。在Autodesk旗下铁路路基BIM建模主要采用Civil3D软件及Revit软件实现。在Civil3D上实现路基本体结构造型,用Revit软件实现路基附属结构造型。将路基本体结构模型dwg格式转成Revit格式,实现路基专业的模型整合。

银西高铁BIM项目全专业均采用Revit软件进行结构建模,各专业模型坐标系按线路专业绝对或相对坐标系,进行空间定位控制,在同一协同平台上进行组装,并进行专业间协同设计。

路基BIM模型可以按照施工需要进行分部创建,对于特殊的复杂的路基工点,可以使用欧特克平台Navisworks软件进行模型渲染和施工模拟,也可以导入InfraWorks或其他3DGIS系统进行拓展应用。

铁路路基BIM设计的载体核心是路基模型,在模型完备的基础上附加必要的工程信息,通过协同设计平台进行信息传递及信息交换。信息模型完备后,以此为基础,添加站后设备等其他信息模型,进行运营维护管理应用。

路基本体模型的创建采用Civil3D软件,基本思路是在设计好线路平纵断面后,通过设计装配进行放样等生成路基本体模型。装配就相当于路基标准横断面。装配由部件连接而成,部件指的是一些固定尺寸路基附属结构断面,例如实体路肩、路肩电缆槽等，一些可以通过设定目标追踪的进行平面及高程变化的部件,例如多级边坡、加宽、超高等,这样就可以实现路基装配相对固定的部件以及随地形或设计要素相对变化的装配，适应路基横断面根据地形曲面变化的设计要求。

路基附属结构模型的创建主要在Revit平台上进行创建,通过Revit平台族工具创建常规模型的族文件达到参数化建模,采用参数化模型驱动及重复利用的效果。铁路路基BIM设计的族类型常用的有两种,公制常规模型和公制轮廓模型。公制常规模型族一般应用于单体结构物,比如挡土墙、单桩、桩板结构、集水井、排水槽、骨架、桩板墙、扶壁墙、吊沟、蒸发池、防护栅栏等。公制轮廓模型族一般用于随线路进行放样的路基附属结构物,如水沟、路肩、镶边、护脚、平台截水沟、脚墙等。

将路基本体模型曲面与地形曲面通过剪切合并等布尔运算后生成新的地形曲面,在该地形曲面进行汇水情况分析,结合地形直观地显示出汇水范围。再根据其他水文资料,计算出降雨径流量并进行相应的水力计算,以确定过水断面形式及尺寸,确定路基排水结构模型几何尺寸。路基排水与其他排水设计模型进行对接,体现协同设计思路,相比传统CAD设计排水设计图,实用性更强,并能根据地形直观显示设计成果,用来指导施工。

试点项目研究了Autodesk旗下软件群对路基BIM设计的适用性,也对BIM应用价值进行了一定的探索,对铁路路基BIM设计难点进行了分析,结论如下。

（1）Works、Civil3D、Revit、Navisworks 等软件进行了使用。研究认为,Autodesk旗下软件基本能满足路基工程BIM设计要求,可以基本解决路基BIM 设计建模问题,也能够有较好的应用价值体现,但还需要按路基工程的设计特点进行修改完善,以满足铁路行业BIM 发展的需求。

（2）鉴于路基BIM 设计的特点及难点以及目前BIM平台软件的功能概况,需要进行有针对性的二次研发,以使软件更符合路基设计的使用习惯。通过软件二次研发提高路基工程的建模质量及效率,同时添加完备的属性信息,再利用模型及信息,进行CAD出图及工程数量计算,这也是BIM设计在实际应用中的价值突破口。