铁路工程专业众多，涉及20余个专业，而（ér）各个专业根据本专业的特点往往选择不同的BIM设计（jì）软件，不同的设计软件必然导致（zhì）软件间数据交互（hù）的困难。即使存在（zài）一个（gè）超级软（ruǎn）件(实际上不可（kě）能)能（néng）解决（jué）各专（zhuān）业的问题，由于铁路工程体量（liàng）巨大（dà），直（zhí）接采（cǎi）用原始模（mó）型协同仍然存在很大的（de）障碍（ài），而且在（zài）不同设计院或部（bù）门协同设计时存在（zài）知（zhī）识产权的隐（yǐn）患。

理想（xiǎng）的方法是通过（guò）IFC实现各软件的数据交换（huàn）。事实上从IFC发（fā）布的第（dì）一个版本到现在，已经过（guò）去了二十多年，IFC标准在实施过（guò）程（chéng）中仍然存在各种问题（tí），包括颜色缺失、属（shǔ）性缺失、关系缺失、几（jǐ）何缺失、构件类型不一致（zhì）以及导出的IFC文件过大。而对于铁路工程，铁（tiě）路IFC标准尚未成为国际标准（zhǔn），软件厂商支持的动力不足，当前阶段，采用IFC标准实现铁路工（gōng）程BIM协（xié）同设计（jì）并不（bú）现实。

结合铁路工程特（tè）点和当前BIM技术水平，本（běn）文提出铁路工程多（duō）平台（tái）BIM协同（tóng）技（jì）术路线:协（xié）同（tóng）设计分成两个层次，数据层面的（de）协同和模型层面的协（xié）同。首（shǒu）先各专（zhuān）业（yè）根据专（zhuān）业（yè）间协作的特点，共同创建协同共（gòng）享数据（jù）库。基于（yú）共享数据（jù）库，各专业根据数据协同标（biāo）准和专（zhuān）业数据标准开发（fā）本专（zhuān）业的BIM设计软件。然后统筹各专业不同需（xū）求，利（lì）用合适的图形引擎（qíng）将不同数据（jù）源的BIM设计模型转换为统（tǒng）一的（de）模型数据格式，并根据铁（tiě）路工程的（de）项目特点建立企（qǐ）业级协同设计平台（tái）。最后基于协（xié）同设计平台开展专业间的模型层（céng）面（miàn）的协同设计工作。技术路线如下图所示。

图形引擎

合适的图形引擎是（shì）协同（tóng）设计平台的核心。目前铁（tiě）路工（gōng）程BIM设计主（zhǔ）要采用三大主（zhǔ）流设（shè）计平台（tái）：Autodesk、Bentley、Dassault。三大（dà）设计平台侧重点各不（bú）相（xiàng）同（tóng），各有所长，均拥有广大的用户群。因此（cǐ），协同平台的图（tú）形引（yǐn）擎必须可以兼容三大主流平（píng）台软件格式。

本文采（cǎi）用兼容Catia、Revit、Bentley、Inventor、Civil3D、Tekla、IFC 等软件格式的（de）图形引擎，在保留（liú）原始模（mó）型的（de）几何、结构及属性等信息的基础上，将模型转换成轻量（liàng）化格式（shì）文件，基本能满（mǎn）足铁路设计不同（tóng）专业的需求。图形引擎配（pèi）备的转换器（qì）采用“一次转换”技术路线，针对每（měi）种（zhǒng）软件（jiàn）单独开发（fā）转换器，解决了（le）轻量化（huà）模型（xíng）“变形、信息（xī）丢失（shī）”的问题（tí）。

具体的方法为:采用C++/ CAA/ C#等语言(不（bú）同模型格式需（xū）采用不同的技术路线)开发，解析原始模型的构件组织结构，找到构件最小单（dān）元，分析模型单元的顶点、面、实体几何数据，对其进行Tessellation处（chù）理，获得（dé）构件的三角面（miàn）片数据，通过控（kòng）制Tessellation处理参数(边线步（bù）长、曲线弦高（gāo）等)，可获得模型不（bú）同精（jīng）度的三角面片数据结果，从而获得不同的轻量化模型几（jǐ）何数据。

平（píng）台框（kuàng）架

平台采用B/S和C/S混合（hé）架构，可以分（fèn）为数据（jù）管理（lǐ）层、基础支（zhī）持层、持（chí）久层（céng）、业务层、控制层、表示层，如下图（tú）所示。

功能设计（jì）

按铁路（lù）工程（chéng）协同设计需求，平台（tái）功能包括用户（hù）信息（xī）管理（lǐ）、项（xiàng）目管理、知识库（kù）管（guǎn）理、项目资（zī）料、任务管理、资料（liào）互（hù）提、成果提交、设计管理、资料（liào）归档等（děng）。详细功能（néng）如下图所示。

项目概况（kuàng）

羊台（tái）山隧道群是赣深高铁（tiě）的控制性工程，场区地貌以丘陵为（wéi）主（zhǔ），地形起伏（fú），局（jú）部陡峭，隧（suì）道穿（chuān）越花岗（gǎng）岩（yán）地层。该段线路（lù）复杂，羊台（tái）山隧（suì）道进口段为一般双（shuāng）线隧道，受深圳北联络线接（jiē）入影响，隧道中部先后出岔引出（chū）两条联络线，正线隧道由普通（tōng）断面过（guò）渡（dù）为大跨断面，再由大跨（kuà）断（duàn）面过（guò）渡为燕（yàn）尾分离式断面。隧道大跨段（duàn）部分地段四线并行，最大跨度达25. 7 m，最大开（kāi）挖断（duàn）面面积达370 ㎡。隧道燕尾分岔小间距（jù）并（bìng）行段（duàn）长（zhǎng）度大;上行（háng）联（lián）络线（xiàn）DK430+653. 81~ DK430+868段为小间距并（bìng）行（háng）段（duàn）、两隧道（dào）间中（zhōng）间岩柱厚1. 76~8. 00 m;下行联络线（xiàn）DK431+211. 66 ~ DK431+292段为小间距并行（háng）段，两隧道间中间岩柱厚（hòu）1.73~8. 00 m。赣深高（gāo）铁羊台山（shān）隧道群包含羊台山隧道、羊台山1号隧道、羊台（tái）山2号隧道、 伯公（gōng）坳2号隧道、羊（yáng）台山中桥（qiáo）等工点，其中羊台山隧道全长3 524. 57 m，最大埋深约345 m。

羊（yáng）台山隧（suì）道（dào）群工程（chéng）复（fù）杂，参与专业（yè）较多（duō），是一个理想（xiǎng）的协同设（shè）计研究对（duì）象（xiàng）。本（běn）文依托羊（yáng）台山隧道群工程研（yán）究铁路（lù）工程BIM协同设计。

协（xié）同设计平台工作流程

协同设计平台的工作流程如下：首先项（xiàng）目管理员在后台web端设置项（xiàng）目，包（bāo）括新建（jiàn）项目、人员安排（pái）、权限设置（zhì）、审核（hé）流程类型设置（zhì）等。前端（duān）项目总体及专册（cè）根据项目时间节点要（yào）求（qiú）和专（zhuān）业分工分配设计任务，包括成果任务和互提资（zī）料任务分配。设计人员完成分配任（rèn）务后，提（tí）交（jiāo）模型（xíng）至（zhì）协同设计平台。校审人（rén）员在线校审（shěn）成果模型，包括专业内校审和专业间校审，校审意见反馈和模型调整（zhěng）交叉进行（háng），直（zhí）至完成所有的（de）模型校审及修改。最后交（jiāo）付最终成（chéng）果（guǒ），资料自动（dòng）归档。整体流程如下（xià）图所示（shì）。

设计（jì）任务分解与工作流程

设计任务可以分为成（chéng）果（guǒ）任（rèn）务和资料互提任务。成（chéng）果任（rèn）务为模（mó）型（xíng）及（jí）图纸任务；资料互提任务（wù）为设计（jì）过程（chéng）中需要的其他专业（yè）资（zī）料。羊（yáng）台山隧道群BIM设计成果任务以专（zhuān）业和空（kōng）间位置为原则（zé）分解，分（fèn）解（jiě）尽量避免任务耦合，涉及的主要专业包括线路、航测、地质、隧道、桥梁、轨道和接触网等。主要专业成果任务分解如下（xià）图所示。

根据成果任（rèn）务（wù）分解（jiě）,在协（xié）同设计平台上设置（zhì）任务结构（gòu）树，然（rán）后完（wán）成每个（gè）任务的人员分配、时间节点安（ān）排、工（gōng）作流程配置等工作。

除了成果任（rèn）务，各个专业在设计过程中还需要提供或接受（shòu）其他专业的（de）一些资（zī）料来完成（chéng）设计（jì）工作，这部分任务（wù）我们称之（zhī）为资料（liào）互提。根据数据的流转方式（shì），在（zài）协同平台上设置资料（liào）互（hù）提任务，包括任务（wù）名称、任务（wù）描述、时（shí）间节（jiē）点（diǎn）、指定上传（chuán）人员和接（jiē）收（shōu）人员。互提资料可能是图（tú）纸、文（wén）档或者（zhě）模型，但是最重要的是数（shù）据（jù）互提，各个专业（yè）的数据互（hù）提如下图（tú）所示。

专业BIM设计软件及模型提交（jiāo）

本项目旨在研究多源数据（jù）协同平台，因（yīn）此未（wèi）限制专业使用某一种软件，各（gè）专业根据自身特点选择（zé）合适的（de）软件开展（zhǎn）BIM设计。线路、地形、地质专（zhuān）业采用Civil3d软件建立各专业模（mó）型：桥（qiáo）梁、隧道专业采用CATIAV6平台建立隧道（dào）专业模型（xíng）：轨（guǐ）道专（zhuān）业采用Bentley平台（tái）建立（lì）轨道模型：接触网专（zhuān）业采用了Revit软（ruǎn）件建立接（jiē）触（chù）网（wǎng）专业模（mó）型。

地质模型

隧道专业模型

接触网（wǎng）专（zhuān）业模型

各专业通过开发（fā）图形转换（huàn）软件，将BIM模型转换（huàn）为轻量化模型（xíng），然后根据设计（jì）管理（lǐ）平台任务树，提交至协（xié）同设计管理平台，设（shè）计管理平（píng）台任（rèn）务树及总装模（mó）型如下图所示。

模（mó）型（xíng）校审管理

在线（xiàn）校审分（fèn）为专业内（nèi）成果校审和专业间成果会审（shěn）。专业内成果（guǒ）校审（shěn）在设（shè）计成果提（tí）交后（hòu）即触（chù）发，校审人（rén）员（yuán）将在移动端APP上接收到校审任务，校审人员可以选（xuǎn）择在（zài）移动端浏（liú）览模型、批注，也可以在电脑（nǎo）端借助更多样化的校审工（gōng）具审阅提交的成果，最后签名提（tí）交审查文档（dàng）驳回或提（tí）交下一环（huán）节。

专业间成果会（huì）审在任务结构树节点任务提（tí）交后触发。各专业（yè）通过（guò）测量工（gōng）具、剖切工（gōng）具、碰撞检测工具等会审专业间的模（mó）型（xíng）问题,通过（guò）互（hù）提资料（liào）的方式,提出成（chéng）果会审意见。专（zhuān）业间成果（guǒ）会审,不是一个串行的协作流程,而是（shì）一个并行往复的过程,专业间会有意（yì）见（jiàn）的（de）来往（wǎng）,各专业模（mó）型不断调（diào）整并提交至平台。此时（shí）如果遇到无法协调的（de）问题,总体应将冲突的意见通过平台提交至院总工程师,由院总工程师裁（cái）定解（jiě）决。会（huì）审流（liú）程结束后,提交最终成果,关（guān）闭任务结构（gòu）树编辑功能。

模型（xíng）校审（shěn）管理

结（jié）合铁路工程特点和当（dāng）前BIM协同设计（jì）难点,提（tí）出铁（tiě）路（lù）工程多平台BIM协（xié）同技术路线,并（bìng）进（jìn）一步（bù）提出了数据与模型两个层次的（de）协同方法。

基于铁路工程多平台BIM协同技术（shù）路线,从（cóng）图形引擎、平台框架、功能设计3 个方面详述了基于多（duō）源数（shù）据的铁（tiě）路工程BIM协同设计平台。

以赣深高铁羊台山隧道群为（wéi）试（shì）点项（xiàng）目,从工作任务（wù）分解、数（shù）据互提、模型提交、模型校审等方面验证（zhèng）了铁路工程BIM协同设计平台。

该技术路线摆脱了（le）对单一（yī）平台的（de）依（yī）赖,具有很强的可（kě）复制性,目前已（yǐ）经顺利应（yīng）用至江阴靖江长江隧道BIM设计和福厦高铁BIM设计。

基于多源数据的铁路工程BIM协同设计平台具有兼容多平（píng）台、模型轻量化（huà）、保护各专业知识产权等优点（diǎn），还（hái）可以直接（jiē）转换到施工（gōng）管理平台。结合当前的任（rèn）务（wù）形势，平台下一（yī）步的（de）研究（jiū）工作重点如下。

(1)协同模型标准。目前的模型（xíng）标准主要是面向交付的标准，如LOD3. 5 是面向施工图阶段（duàn）的交（jiāo）付（fù）精度，但是对（duì）于协同的模型，采用（yòng）这一标准不（bú）一定合适，因为协同设计（jì）的关注点（diǎn）往往在于（yú）专业（yè）接口，涉及专业接口的模型应做细（xì）致，而其他（tā）模型达到LOD2. 0 可能就足够了。因此（cǐ），有必要研（yán）究协同模型标准，使BIM协（xié）同设计更（gèng）高效。

(2)知识（shí）库管理。目前的知识管理（lǐ）模（mó）块包括图纸（zhǐ）、文档、模型资源库、案例（lì）分析、经验（yàn）教训等静态知识管（guǎn）理。有必要进一步研（yán）究知识自（zì）主推送、模（mó）型智（zhì）能检

查、图（tú）档自（zì）动审（shěn）核等动态知识管理。

(3)与（yǔ）铁路工程运（yùn）维（wéi）管理平台接（jiē）口研究。目（mù）前的建设管理模式宜分为两级，一级为全路的运维管理平台，二级为工（gōng）点级的施工管理。工点级施工（gōng）平台（tái）包含最基础的海量数据，宜由设计、施工单（dān）位完成。现（xiàn）有的协同设计平台数据可以直接进入到二级平（píng）台即（jí）我院开（kāi）发的施工管理平台（tái），但是（shì）与一级（jí）平（píng）台即铁路工（gōng）程运维管理平（píng）台的（de）数据接（jiē）口需要进一步研究（jiū）。