基于IFC的鐵路站場數據存儲標準研究

■ 毛寧 楊緒坤

基于IFC的鐵路站場數據存儲標準研究

■ 毛寧 楊緒坤

通過研究工業基礎類（IFC release4）關于空間結構單元及構件實體的定義方式，結合目前正在開展的《中國鐵路BIM數據存儲標準》的架構設計，針對鐵路站場專業各種對象的特點，對其分類方式及存儲標準進行詳細研究，為下一階段鐵路專業尤其是站前專業BIM推廣應用提供堅實基礎。

鐵路站場；存儲標準；空間結構單元；構件；屬性集

0 引言

根據鐵路工程建設信息化總體方案的部署，BIM是實現鐵路工程建設信息化的主要技術發展方向。為深化我國鐵路BIM技術應用，中國鐵路總公司推動了我國鐵路BIM標準的研究工作。鐵路BIM數據存儲標準的研究工作始于2014年底，主要用于解決不同BIM軟件間共享數據的問題，是鐵路BIM數據標準格式與存取規范。鐵路BIM數據存儲標準在工業基礎類（IFC release4）的基礎上編制，通過擴展將IFC表達的鐵路BIM模型分為IFC標準對象類、鐵路IFC擴展類、鐵路IFC預定義類型、動態引用鐵路BIM模型分類碼4個層級。同時鐵路IFC擴展類又分為空間結構單元、構件、零件、組合件4種類型，并通過增加屬性集定義的方式對鐵路BIM對象的屬性加以定義。在上述確定的基本方法下，研究鐵路站場數據存儲標準的定義。

1 鐵路站場信息存儲標準框架

鐵路站場信息存儲標準分為空間結構單元和實體構件兩大類。空間結構單元分為2個層次：一是將鐵路工程分解為鐵路樞紐（車站）及鐵路線路；二是將鐵路車站分解為車站股道、路基體、站區建筑、站臺等空間結構單元。這些空間結構單元分別包含鐵路軌道、站場設備等實體構件。再針對鐵路站場空間結構單元、構件定義它們的預定義類型及相關屬性或屬性集。鐵路站場信息模型結構見圖1。

圖2為站場空間結構單元的劃分以及空間與結構的包含關系，即大的空間結構單元分解成若干小的空間結構單元。類似在建筑BIM中，項目（IfcProject）→地點（Ifc S i t e）→房屋（Ifc B u i l d i n g）→樓層（IfcBuildingStorey）這樣的空間結構單元的聚合關系；在鐵路BIM中，也是由項目（IfcProject）→鐵路樞紐或地區（IfcRailwayTerminal）→鐵路車站（Ifc Railway Station）→股道、站臺、路基、房屋（Ifc Spatial Structure Element）這樣的空間聚合關系。它們之間通過IfcRelAggregates關系對象實現相互之間的聚合分解關系。每個層次的空間結構單元通過IfcRelContain edInSpatialStructure關系對象與各類鐵路專業構件或房屋構件相關聯。

2 站場空間結構單元定義

空間結構單元表示空間概念上的分解，通常是一個物體的空間主體以及它的主要組成結構。空間結構單元是一個抽象概念，一般是以整體包含多個局部的方式出現。據此站場空間結構單元定義樞紐、車站、站臺3類對象。結合線路、軌道、路基、房屋等專業領域的對象可以完整描述樞紐及車站空間范圍各類空間結構單元的屬性及關系。站場專業空間結構單元EXPRESS-G圖見圖3。

圖3表示鐵路工程結構單元（Ifc Railway Structure Element）繼承土木工程結構單元（Ifc Civil Structure Element），包括3個子類：鐵路樞紐（Ifc Railway Terminal）、鐵路車站（Ifc Railway Station）和站臺（Ifc Railway Platform）。

鐵路樞紐（Ifc R a i l w a y T e r m i n a l）有一個預定義屬性，其數據類型是樞紐形式類型（Ifc Railway Terminal Type Enum）；還有一個功能（Terminal Feature）屬性，其數據類型是樞紐功能類型（Ifc Railway Terminal Feature Enum）。Ifc Railway Terminal預定義類型枚舉項見表1。

鐵路車站（Ifc Railway Station）有一個預定義（P r e d e f i n e d T y p e）屬性，其數據類型是車站類型（Ifc Railway Station Type Enum）；有一個功能類型（Station Feature）屬性，其數據類型是車站功能（Ifc Railway Station Feature Enum）；有一個等級類型（Station Grade）屬性，其數據類型是車站等級（Ifc Railway Station Grade Enum）；有一個形式類型（Station Form）屬性，其數據類型是車站形式（Ifc Railway Station Form Enum）。Ifc Railway Station預定義類型枚舉項見表2。

站臺（Ifc R a i l w a yP l a t f o r m）有一個預定義（Predefined Type）屬性，它的數據類型是站臺類型 （Ifc R a i l w a y PlatformEnum）；有一個位置（Position Feature）屬性，它的數據類型是站臺位置（Ifc Railway Platform Position Type Enum）。Ifc Railway Platform預定義類型枚舉項見表3。

同時為了補充說明鐵路車站的其他屬性，還定義了一個車站通用屬性集屬性集名稱——Pset_Station Common。Ifc Railway Station通用屬性集屬性見表4。

3 站場構件定義

構件是重要的物理實際存在的實體，可以被包含在空間結構中。構件的定義應具有一定的概括性，應綜合考慮構件的功能、外觀等因素進行。構件的擴展是鐵路數據存儲標準中最重要的部分。構件定義的粒度必須適當。如果定義太粗，那么將對標準未來的實施效果大打折扣；如果定義太細，由于鐵路涉及的專業眾多最終制定的標準將會變得異常龐大和繁瑣，影響使用。

鐵路站場構件的靜態擴展是自I F C4中已有的Ifc Civil Element基類派生出各種類構件父類，再從各專業構件父類中派生各專業具體構件類。鐵路站場構件EXPRESS-G圖見圖4。

從圖4看出，站場專業構件從Ifc Railway Element派生出Ifc R a i l w a y S i g n a l D e v i c e（信號設備）、Ifc Railway Speed Control Device（調速設備）、Ifc Railway Denoter Device（標志標牌）、Ifc R a i l w a y S a f e t y D e v i c e（安全設備）、Ifc R a i l w a y P l a t f o r m W a l l（站臺墻）、Ifc R a i l w a y F l a t A i s l e（平過道）、Ifc Railway Mechanical Equipment（站場機械設備）7大類構件對象，在每類構件下根據功能又派生出不同種類的子對象，并附加以一定數量的屬性或屬性集。鐵路站場構件屬性見表5。

4 結束語

站場存儲標準主要采用靜態和動態兩部分擴展的方法完成，重點闡述靜態擴展中實體，對站場空間結構單元、構件兩類實體以及相應的屬性集進行了定義與描述。隨著研究的深入，可結合先期完成的《鐵路工程信息模型分類及編碼標準》，繼續在此架構中對相關對象進行動態擴展。同時，以此為基礎推進適用于鐵路工程設計的BIM軟件開發工作，并在軟件開發與應用中進一步對標準的適應性進行驗證，逐步完成與IFC國際標準的對接與融合。

[1] 李華良，楊緒坤，王長進，等． 中國鐵路BIM標準體系框架研究[J]． 鐵路技術創新，2014(2)：16-21．

[2] 李華良，楊緒坤，沈東升，等． 鐵路工程信息模型分類和編碼標準研究[J]． 鐵路技術創新，2015(3)：17-20．

[3] GB/T 7027—2002 信息分類和編碼的基本原則與方法[S]．

[4] National Institute of Building Sciences． National BIM Standard-United States Version2[S]．

[5] Building SMART International Limited． IFC4 Official Release[S]．

毛 寧： 鐵道第三勘察設計院集團有限公司，高級工程師，天津，300251

楊緒坤： 鐵道第三勘察設計院集團有限公司，高級工程師，天津，300251

責任編輯 盧敏

TU279；TP39

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