铁路工（gōng）程专业众多，涉（shè）及20余个（gè）专业，而各个（gè）专（zhuān）业根据本专业（yè）的特点（diǎn）往（wǎng）往（wǎng）选择不（bú）同（tóng）的BIM设计软件，不同（tóng）的设计软件必然导致软件间（jiān）数据交互（hù）的困难。即使存（cún）在一个超级软（ruǎn）件(实际上不（bú）可（kě）能)能（néng）解决各专业的（de）问（wèn）题（tí），由于铁路工程体量巨大，直接（jiē）采用原始模型协（xié）同（tóng）仍然存（cún）在很大的障碍，而且在不同设计院或部门协同设计时存在知识产权的隐患。

理想的方法（fǎ）是通过IFC实现各软件的数据交换。事实上从IFC发布（bù）的第（dì）一个版本到现在，已（yǐ）经（jīng）过去了二（èr）十多年，IFC标准在（zài）实施（shī）过程中（zhōng）仍然存在各（gè）种问（wèn）题，包括颜色缺失、属性缺失、关（guān）系缺失（shī）、几何缺失、构件类型不一（yī）致以及导出的IFC文（wén）件过大。而（ér）对于（yú）铁路工程，铁路（lù）IFC标准尚（shàng）未成（chéng）为国（guó）际标（biāo）准，软件厂商支持的动力不足，当前阶段，采用IFC标准实现铁路工程BIM协同设计并不现（xiàn）实（shí）。

结合铁路工（gōng）程特（tè）点和当前BIM技术水平，本文提（tí）出铁路（lù）工程（chéng）多平（píng）台BIM协同技术路线:协同设计分成两个层次，数（shù）据层面（miàn）的协同和模型层（céng）面的（de）协同。首先各专业根据专（zhuān）业间协作的特点，共（gòng）同创建协同共享（xiǎng）数据库。基于共享数据库，各专业（yè）根据数据协同标（biāo）准（zhǔn）和（hé）专（zhuān）业数据标准开（kāi）发本专（zhuān）业的（de）BIM设（shè）计软件。然后统筹各专业不同需求，利用合适（shì）的图形引擎将不同数（shù）据源的BIM设计模型转（zhuǎn）换为统一的（de）模（mó）型数据（jù）格式，并（bìng）根据铁路工程的项目特点建立企（qǐ）业级协同设计平台。最后基于协同设计平台开（kāi）展专业间（jiān）的模（mó）型层（céng）面（miàn）的协同设计工作（zuò）。技术路线如下图所（suǒ）示。

图形引擎

合适的图形引擎是协同设计平台的（de）核（hé）心（xīn）。目前（qián）铁路工程BIM设计（jì）主要采用三（sān）大主流设计平台：Autodesk、Bentley、Dassault。三大设计平台侧（cè）重点各（gè）不相同，各有所长，均拥有广大的用户群。因此，协同平台的图形引擎必须可以兼（jiān）容三大主流（liú）平台（tái）软件格式。

本（běn）文（wén）采用兼容Catia、Revit、Bentley、Inventor、Civil3D、Tekla、IFC 等软件格式的（de）图形引擎，在保留原始（shǐ）模型（xíng）的几何、结构及属性等信息的基础上，将模型（xíng）转换成轻（qīng）量化格式文件（jiàn），基（jī）本能（néng）满足铁路设计不（bú）同（tóng）专（zhuān）业的需求。图形引擎配（pèi）备的转（zhuǎn）换器采用“一次转换”技术路线，针对每种软件单独开发转换器（qì），解决了轻量化模型“变形、信息丢失”的问题（tí）。

具体的方法为:采用C++/ CAA/ C#等语言(不同（tóng）模型（xíng）格式需采用不同的技术路（lù）线)开发，解析原始模型的构（gòu）件组织结（jié）构，找到构件最小单元（yuán），分析模型单元的顶点、面、实（shí）体（tǐ）几何数（shù）据，对其（qí）进行Tessellation处理，获得构件的三角（jiǎo）面片数据（jù），通过控制Tessellation处（chù）理参数(边线（xiàn）步长、曲线弦高等)，可获得模型不同精（jīng）度的三角面（miàn）片数据结果，从而获得不同的轻（qīng）量（liàng）化（huà）模型几（jǐ）何数据。

平台框架（jià）

平台（tái）采用B/S和（hé）C/S混合架构，可以分为数据管理（lǐ）层（céng）、基（jī）础支持（chí）层、持久层、业务层、控制层、表示层，如下图（tú）所（suǒ）示。

功能设计

按铁路（lù）工程协同设（shè）计需求，平台功能包括用（yòng）户信息管（guǎn）理、项目管理（lǐ）、知识库管理、项目资（zī）料、任务管理、资料互（hù）提、成（chéng）果提交、设计管理、资（zī）料归档（dàng）等。详细功（gōng）能如下图所示。

项（xiàng）目概况

羊台山隧道群（qún）是赣深高铁的控制（zhì）性工程，场区地貌以（yǐ）丘（qiū）陵为主，地（dì）形起伏，局部（bù）陡峭，隧（suì）道穿越花岗岩地层。该段线路（lù）复杂，羊台山隧道进口段为一般双线隧道，受深（shēn）圳北联络线接（jiē）入影响，隧道中部先（xiān）后出岔引出两条联络线，正线隧道由普通断面过渡为（wéi）大跨断面，再（zài）由（yóu）大跨断（duàn）面（miàn）过渡为燕尾分离式（shì）断面。隧道大跨段部分地（dì）段四线并行（háng），最大跨度达25. 7 m，最大开挖断面面积达370 ㎡。隧道燕尾分岔小间距（jù）并行（háng）段（duàn）长（zhǎng）度大;上行联络线（xiàn）DK430+653. 81~ DK430+868段为小间距并行段、两隧道间中间（jiān）岩柱厚1. 76~8. 00 m;下（xià）行联络线DK431+211. 66 ~ DK431+292段为（wéi）小间距（jù）并行段，两隧（suì）道间（jiān）中间岩柱厚1.73~8. 00 m。赣深高（gāo）铁羊台山隧道群包（bāo）含羊台山隧道、羊台山1号（hào）隧（suì）道、羊台山（shān）2号隧道、 伯公坳2号隧道、羊台山中桥（qiáo）等工（gōng）点，其中羊台山隧（suì）道（dào）全长（zhǎng）3 524. 57 m，最大埋深约345 m。

羊台山隧道群（qún）工程复（fù）杂，参与专业（yè）较多，是一个（gè）理想的（de）协同（tóng）设计研（yán）究（jiū）对（duì）象。本（běn）文依托（tuō）羊台（tái）山隧道群工（gōng）程（chéng）研究铁路工程（chéng）BIM协（xié）同设计。

协同设计平台工作流程

协（xié）同设计（jì）平（píng）台的（de）工（gōng）作流程如下：首先（xiān）项目管理（lǐ）员在后台web端设（shè）置（zhì）项目，包括新建项目（mù）、人（rén）员安排、权（quán）限设置、审（shěn）核流程（chéng）类型（xíng）设（shè）置等。前（qián）端项目总体及（jí）专（zhuān）册根据项目时间节点要（yào）求和（hé）专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（shè）计人员完成分配任务后，提交（jiāo）模型至协同（tóng）设计平台（tái）。校审人员在（zài）线校审（shěn）成（chéng）果模型，包（bāo）括专（zhuān）业内校（xiào）审和专业间校审（shěn），校审意见反馈和模型调整交叉进（jìn）行，直至完成（chéng）所有的模型校（xiào）审及修改（gǎi）。最（zuì）后交付最终成果（guǒ），资料自动归档。整体流（liú）程如下（xià）图（tú）所示（shì）。

设计（jì）任务分解与工作流程

设（shè）计任务（wù）可以分为成果（guǒ）任务和资（zī）料互提任务（wù）。成果任务为模型及图纸（zhǐ）任务（wù）；资料互（hù）提（tí）任务为设（shè）计过程中（zhōng）需要的其他专业资料。羊台山（shān）隧（suì）道（dào）群BIM设计（jì）成果任务以专业和空间位（wèi）置为原则分解，分解尽量避免任务（wù）耦（ǒu）合（hé），涉（shè）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（yào）专业成果任（rèn）务分（fèn）解如下图所示。

根据成果任务分解,在协同设计平台上设置任务结（jié）构（gòu）树，然后完成每个（gè）任务的人员（yuán）分配（pèi）、时间节点安排、工作流（liú）程（chéng）配置等工（gōng）作。

除了（le）成果任务（wù），各个专业在设计过程中还需要提供或接受其他专（zhuān）业（yè）的一些资（zī）料来完（wán）成设计（jì）工作，这部分任务（wù）我们称之为资料互提。根据（jù）数（shù）据的流转方式，在协同平台上设置资料互提任务，包（bāo）括任（rèn）务名称、任务描述、时（shí）间节点、指定上传人（rén）员（yuán）和接收（shōu）人员（yuán）。互（hù）提资料可能（néng）是图纸、文档（dàng）或者模型，但是最重要的是数据互提，各个专业（yè）的数据互提（tí）如下图所示。

专业（yè）BIM设计软件及（jí）模型提交

本项目旨在（zài）研究（jiū）多源数据（jù）协同（tóng）平台（tái），因此未（wèi）限制专（zhuān）业使用某一种软件，各（gè）专业根据自（zì）身特点选（xuǎn）择合适的软件开展BIM设计。线路（lù）、地形、地质专业采（cǎi）用Civil3d软件建立各（gè）专业模型（xíng）：桥梁、隧道专业采（cǎi）用CATIAV6平台建（jiàn）立隧道专业模型：轨（guǐ）道专业采（cǎi）用Bentley平台建立轨道模型：接触网专业采（cǎi）用了Revit软件建立接触网专业模（mó）型（xíng）。

地质模型

隧道专业模型

接触网专业模型

各专业（yè）通过开发图（tú）形转换软（ruǎn）件，将BIM模型转换为轻量化模型（xíng），然后根（gēn）据设计管理平台（tái）任务树，提交至（zhì）协同设计（jì）管理（lǐ）平（píng）台（tái），设计管理平（píng）台任务树及总（zǒng）装模型如（rú）下图所（suǒ）示。

模型（xíng）校审管理

在（zài）线校审分为专业内（nèi）成果校审和专业间成果（guǒ）会审。专业内成果校审在设计成果提交后即触发，校审人员（yuán）将在移动端APP上（shàng）接收到校（xiào）审任务，校审（shěn）人员可以选择在（zài）移动端浏览模型、批（pī）注，也可（kě）以（yǐ）在电脑端借助（zhù）更多样化的校审工具审阅提（tí）交的成果，最后（hòu）签名（míng）提交审查文档驳（bó）回或（huò）提交下一环（huán）节。

专业间成果会审在任务结构树节点任务提交后（hòu）触发。各专业通过（guò）测量工具、剖切工具（jù）、碰撞检（jiǎn）测工具等会审专业间的模型问题,通过互（hù）提资料（liào）的方式,提出成果（guǒ）会审（shěn）意见。专业间成果会审,不（bú）是一个（gè）串行的协作流程,而是一（yī）个并行（háng）往（wǎng）复的过程,专业间会有意见的来往,各（gè）专业模型不断调整并提交至平（píng）台。此时如果遇（yù）到无法（fǎ）协（xié）调的问题,总体应将冲（chōng）突的意（yì）见通过平台提交至院总工程师,由院总工程师（shī）裁定解决。会审流程结束后,提交最终（zhōng）成果,关闭任务（wù）结构树编辑功能。

模型校审（shěn）管理（lǐ）

结合铁（tiě）路工程特点和当前（qián）BIM协同设计难点,提出铁路工（gōng）程多平（píng）台BIM协（xié）同技术路线,并进一步提出了数据（jù）与模型两个层次（cì）的协同方法。

基于铁路工（gōng）程多平（píng）台BIM协同技术路线,从图形引擎、平台框架、功（gōng）能设（shè）计3 个方面详述了（le）基于多源数（shù）据的铁路工（gōng）程BIM协同设（shè）计（jì）平台。

以赣深（shēn）高（gāo）铁羊台山隧（suì）道群（qún）为试点项（xiàng）目,从工作任务分解、数据互提、模型提交、模型校审等方面验证（zhèng）了铁（tiě）路工程BIM协同（tóng）设计平台（tái）。

该技术（shù）路（lù）线摆脱（tuō）了对单一平（píng）台（tái）的依赖,具有很（hěn）强（qiáng）的可（kě）复（fù）制性,目前已经顺利应（yīng）用至江阴靖江长江隧道BIM设计（jì）和（hé）福厦高铁（tiě）BIM设计。

基于多源数据的（de）铁路工程BIM协同设（shè）计平台（tái）具（jù）有兼容多平台、模（mó）型（xíng）轻（qīng）量化、保（bǎo）护（hù）各专业知识产权（quán）等（děng）优点，还可以（yǐ）直接转换到施工管（guǎn）理（lǐ）平（píng）台。结合当前的任务形势，平台下一（yī）步的（de）研究工作重点如下。

(1)协同模（mó）型标（biāo）准。目前（qián）的模型标准主要是面（miàn）向交付的标（biāo）准（zhǔn），如LOD3. 5 是面（miàn）向施工图阶段的交付精度，但是对于协同（tóng）的（de）模（mó）型（xíng），采用这（zhè）一（yī）标准不一（yī）定合适，因（yīn）为协同设计的（de）关注点往往（wǎng）在于（yú）专业接口，涉及专业接口的模（mó）型应做细致，而其他模（mó）型（xíng）达到LOD2. 0 可能就（jiù）足够了。因此，有必要研究协同（tóng）模型（xíng）标准，使BIM协同设计更高效。

(2)知识库管理。目前的知（zhī）识管理模块包括图（tú）纸、文档（dàng）、模型资源库、案例（lì）分析、经（jīng）验教训（xùn）等静态知（zhī）识管（guǎn）理。有（yǒu）必要进一步研究（jiū）知（zhī）识自主推送、模型智能（néng）检

查、图档自动审核等动态（tài）知识管理。

(3)与铁路工程运维管理平（píng）台接口研（yán）究。目前的建（jiàn）设管理模式宜分为两级，一级为全路的运维管理平台（tái），二级为工（gōng）点级的施（shī）工管（guǎn）理。工点级施工平台包含最基础的海量数据，宜由（yóu）设（shè）计、施工（gōng）单位完（wán）成。现有的（de）协同（tóng）设计平（píng）台数据可以直接进入到二（èr）级平台（tái）即我院开发的施工管理平台，但是与一级平台即铁路（lù）工程运（yùn）维（wéi）管理平台（tái）的数据（jù）接（jiē）口需要进（jìn）一（yī）步研究。