站場(chǎng)是鐵路運(yùn)輸?shù)幕旧a(chǎn)單位，是連接站前和站后專業(yè)的紐帶，牽扯面廣，涉及專業(yè)多，對(duì)各專業(yè)信息集成、更新、共享要求高，而B(niǎo)IM技術(shù)的使用能夠?qū)崿F(xiàn)面向三維模型和工作過(guò)程的信息實(shí)時(shí)處理，可有效解決專業(yè)間的協(xié)作、協(xié)同問(wèn)題，提升設(shè)計(jì)效率。鐵路站場(chǎng)所占空間類(lèi)似建筑，可以在歐式空間下采用工程坐標(biāo)來(lái)表達(dá)，保障空間的一致性，下面，和大家分享一個(gè)BIM在中間站中的設(shè)計(jì)應(yīng)用研究。
一、基元模型建模
1.建立基元模型
依據(jù)鐵路項(xiàng)目不同階段的不同需求，搭建族庫(kù)與鐵路站場(chǎng)相關(guān)專業(yè)模型間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)鐵路站場(chǎng)的各部分進(jìn)行樹(shù)形分類(lèi)，分別建立基元模型，各基元模型中包括不同型號(hào)模型。將具有多種型號(hào)的基元模型作為Revit的族文件添加至系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)中間站設(shè)計(jì)過(guò)程中的實(shí)時(shí)調(diào)用，避免重復(fù)建模。在模型庫(kù)中設(shè)立接口，以支持各專業(yè)對(duì)基元模型的設(shè)計(jì)，并將模型及信息添加至相應(yīng)的基元模型庫(kù)中，以此實(shí)現(xiàn)各專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計(jì)。
圖1 部分基元模型展示
系統(tǒng)主要采用Revit軟件創(chuàng)建基元模型，設(shè)置可變尺寸為特征參數(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)操作性。較復(fù)雜的基元模型通過(guò)RevitAPI二次開(kāi)發(fā)創(chuàng)建，以Revit軟件為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，在Visual Studio2010編譯器C#中編寫(xiě)程序，添加RevitSDK提供的RevitAPI.dll和RevitAPIUI.dll接口，調(diào)用庫(kù)類(lèi)函數(shù)編寫(xiě)系統(tǒng)程序，生成動(dòng)態(tài)庫(kù)，使用RevitSDK附加程序中的外部工具加載程序，通過(guò)讀取Access數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)基元模型自動(dòng)創(chuàng)建。
2.附加消息
BIM技術(shù)核心在于信息的添加及處理，除實(shí)體的三維圖形信息、尺寸信息，需附加工程中用到的所有信息，因此基元模型中包含大量的信息及讀取信息的接口。為了實(shí)現(xiàn)BIM模型的輕量化，針對(duì)不同工程階段和不同專業(yè)的需求，系統(tǒng)支持用戶調(diào)用基元模型的不同信息。在系統(tǒng)中設(shè)有界面以供用戶者輸入信息及讀取信息。
圖2 生成道岔
二、參數(shù)化站型庫(kù)與設(shè)備布置
1.數(shù)據(jù)庫(kù)管理
創(chuàng)建Access數(shù)據(jù)庫(kù)，形成中間站標(biāo)準(zhǔn)站型庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中包含車(chē)站、道岔、站臺(tái)等信息表，為中間站各設(shè)備的布置信息。用戶在設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)訪問(wèn)站型庫(kù)中數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)中間站標(biāo)準(zhǔn)站型的布置，在此基礎(chǔ)上通過(guò)添加刪除設(shè)備修改模型以滿足設(shè)計(jì)要求，將修改后的數(shù)據(jù)信息反饋到數(shù)據(jù)庫(kù)，形成最終設(shè)計(jì)成果，保存至設(shè)計(jì)庫(kù)中，以用于項(xiàng)目數(shù)據(jù)資料的輸出。
圖3 中間站模型
2.布置方式
在足夠的基元模型與詳細(xì)的信息支撐下，以Revit軟件為平臺(tái)二次開(kāi)發(fā)具有統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式的中間站設(shè)計(jì)系統(tǒng)，保證模型與信息的通用性。
添加各設(shè)備的基元模型，并進(jìn)行基元模型庫(kù)管理；
創(chuàng)建中間站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)站型庫(kù)，使用基元模型拼接而成，并附有基元模型信息與各設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)信息；
通過(guò)人機(jī)交互界面選擇需要實(shí)現(xiàn)的功能，輸入基本的設(shè)計(jì)信息，根據(jù)設(shè)計(jì)原則與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行平面計(jì)算，確定各設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)約束實(shí)現(xiàn)中間站的布置；
添加相應(yīng)的約束參數(shù)和關(guān)聯(lián)信息，對(duì)中間站進(jìn)行參數(shù)化描述，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的協(xié)同作用，對(duì)創(chuàng)建完成的中間站設(shè)計(jì)可進(jìn)行基元模型的修改；
采用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)工程數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，支持信息的互用、修改與更新，設(shè)置信息權(quán)限與安全性，可根據(jù)需求設(shè)置選擇性的信息讀取以實(shí)現(xiàn)BIM模型輕量化。
圖4 中間站渲染
3.設(shè)計(jì)成果輸出
中間站設(shè)計(jì)輸出成果為BIM模型、二維設(shè)計(jì)圖紙與工程數(shù)量表。在設(shè)計(jì)階段系統(tǒng)設(shè)置接口，允許各專業(yè)完善設(shè)計(jì)和添加信息，各專業(yè)完成設(shè)計(jì)后將模型、圖表提交系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)存，系統(tǒng)將完整BIM模型交付下一階段使用。系統(tǒng)還需交付設(shè)計(jì)的二維圖紙，平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖和工程量表至下一階段，根據(jù)中間站各基元模型的坐標(biāo)信息與BIM模型，可直接生成中間站布置的平縱橫圖紙，避免再次進(jìn)行二維設(shè)計(jì)并反復(fù)修改，結(jié)合輸入的布置信息、設(shè)計(jì)信息和站型庫(kù)信息，分析各設(shè)備數(shù)據(jù)，推算工程量并輸出表格，系統(tǒng)同時(shí)將各專業(yè)的詳細(xì)設(shè)計(jì)信息、圖表依據(jù)權(quán)限與需求提交給施工方。
圖5 站房段
4.模型后續(xù)利用
中間站設(shè)計(jì)系統(tǒng)中包含客運(yùn)、貨運(yùn)和線路等各個(gè)模塊，平面布置圖設(shè)有各專業(yè)的接口，通過(guò)系統(tǒng)預(yù)留的接口將設(shè)計(jì)結(jié)果添加至系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)結(jié)果包括三維模型的創(chuàng)建、模型屬性信息、參數(shù)信息和關(guān)聯(lián)信息等的添加。需要將系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成果應(yīng)用于整個(gè)項(xiàng)目全生命周期中，包括三維模型的運(yùn)用和模型中附加信息的使用。使用BIM技術(shù)進(jìn)行中間站設(shè)計(jì)最直觀的作用在于項(xiàng)目展示，除此外，將BIM模型導(dǎo)入至Autodesk Navisworks系列軟件中可實(shí)現(xiàn)三維漫游、碰撞檢測(cè)與施工進(jìn)度模擬。利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)成果BIM模型與信息可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)系統(tǒng)檢測(cè)、管道系統(tǒng)分析等各項(xiàng)后續(xù)功能，滿足不同專業(yè)、不同階段之間的協(xié)同作用，以實(shí)現(xiàn)最終的鐵路BIM技術(shù)。
圖6 中間站的布置
●碰撞檢測(cè)依據(jù)設(shè)計(jì)與施工需求，設(shè)置各聯(lián)結(jié)構(gòu)件之間的距離允許誤差，可在進(jìn)行施工前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)失誤。
●在Navisworks軟件中進(jìn)行設(shè)置施工時(shí)間表與進(jìn)度條，可模擬施工的過(guò)程以及可能遇到的問(wèn)題。
●利用BIM模型的附加信息，可進(jìn)行工程量分析與造價(jià)概算，根據(jù)基元模型種類(lèi)、尺寸信息可統(tǒng)計(jì)各構(gòu)件設(shè)備的數(shù)量等信息，根據(jù)屬性中附加的制造商、材質(zhì)與造價(jià)信息，結(jié)合數(shù)量可計(jì)算整個(gè)工程的造價(jià)。
5.結(jié)構(gòu)流程
系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)流程如圖7所示。
圖7 中間站總體結(jié)構(gòu)流程
結(jié)合BIM技術(shù)特點(diǎn)和鐵路中間站設(shè)計(jì)特點(diǎn)，探索基于BIM技術(shù)的新型鐵路中間站設(shè)計(jì)系統(tǒng)。通過(guò)開(kāi)放的基元模型庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)的設(shè)計(jì)信息共享和實(shí)時(shí)更新，利用Revit二次開(kāi)發(fā)工具實(shí)現(xiàn)參數(shù)化基元模型的創(chuàng)建和屬性信息的附加；融合Revit平臺(tái)、Aceess站型庫(kù)和基元模型庫(kù)三大模塊，實(shí)現(xiàn)在鐵路中間站設(shè)計(jì)系統(tǒng)自動(dòng)快速建模；結(jié)果可輸出二維設(shè)計(jì)圖紙、工程量清單和造價(jià)表；使用第三方軟件對(duì)模型及附加信息處理可實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè)和施工模擬等功能。該系統(tǒng)研究思路還可用于鐵路其他類(lèi)型車(chē)站、樞紐以及正線的BIM設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究中。
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本文標(biāo)題：鐵路中間站的BIM三維設(shè)計(jì)
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