在鐵路勘察設計中BIM技術的運用現狀分析

任 申

（中國鐵路設計集團有限公司，天津 300251）

近年來，隨著我國社會經濟的快速發展和“一帶一路”戰略的大力實施，BIM技術在我國鐵路行業的運用逐步興起。為了促進BIM技術在鐵路勘察設計中的推廣運用，該文從BIM理念入手，深入分析了BIM技術在鐵路勘察設計3個階段中的運用，并認真剖析了BIM技術在鐵路勘察設計運用中主要存在的3個問題，探討了BIM技術在鐵路勘察設計中的發展展望，從而給有關企業工作開展提供一定參考，并且對于推動BIM技術在鐵路勘察設計階段的運用具有很好的引導和探討價值。

1 BIM概述

BIM（buildinginformationmodeling）概念源自美國，譯為建筑信息模型。針對美國BIM 國家標準對BIM的含義的解釋，可以理解為BIM是工程建設項目全生命周期所有信息的數字化表達，集成工程建設項目全生命期數據的工程數據模型，可以通過共享手段為工程建設所有參與方提供高效、可靠的決策依據，促使各參與方高效、協同、一體化地完成建設作業。主要具有可視化性、協調性、模擬性、優化性、可出圖性、一體化性、參數化性以及信息完備性8個特點。

2 在鐵路勘察設計中BIM技術的運用分析

鐵路勘察設計BIM技術的運用主要體現在3個階段：1）工程可行性研究階段；2）初步設計階段；3）施工圖設計階段。鐵路工程BIM 運用主要體現在路基、橋梁、隧道、站房以及四電與路基這幾個方面設計。第一，鐵路橋梁中運用BIM技術通常涉及的內容有參數化建模、三維協同設計、碰撞檢查、仿真等等；第二，鐵路隧道中運用BIM技術主要是按照施工細度來構建全隧道模型，這里面設計明暗洞、防排水以及洞門等模型；第三，鐵路站房中運用BIM技術構建其三維模型、施工圖交付標準；第四，鐵路四電與路基中運用BIM技術則是實現可視化模型設計。

2.1 BIM技術在可行性研究階段運用

針對BIM技術在鐵路勘察項目可行性研究階段運用上，其是基于分析工程規模、投資以及運營等實際來對可行性、設計方案予以驗證，從而最大限度地確保方案科學合理以及具有較好經濟性。具體體現在：1）借助于BIM數據集成和管理平臺集成鐵路工程項目中路基、橋梁、隧道、站房與四電集成等專業方案設計模型，研究鐵路項目和其沿線構造物位置關系，以促使新建鐵路項目和鐵路網、地市發展建設同步；2）可進行針對項目投資估算、地質狀況、沿線景觀、征拆遷、噪音、建設風險等等方面內容運用BIM技術開展分析。

2.2 BIM技術在初步設計階段運用

鐵路工程初步設計階段可運用BIM技術對設計方案或重大技術問題的解決方案進行綜合分析，論證技術上的適用性、可靠性和經濟上的合理性。具體體現在：1）建立比選設計方案模型，從方案的可行性、功能性、美觀性等方面進行分析，選擇最優設計方案；2）以往鐵路勘察作業往往采用二維圖紙來展示勘察成果，但并不直觀，不利于工程技術人員的理解。而三維可視化是BIM技術最重要的優勢之一，它能夠利用計算機軟件對二維線條整合形成三維模型，同時，三維圖形能夠展示真實地質環境，在很大程度上方便了技術人員之間的相互交流及協同工作，減少了工程風險。利用初步設計模型可視化展現設計方案并進行方案分析以及與周邊環境的協調性檢查和環境影響分析，直觀、可視化展示模擬視頻和控制要素，以利于進行方案溝通交流；3）可進行施工工法模擬、工程量統計、管線碰撞檢查、限界優化設計、工程管理等其他運用。

2.3 BIM技術在施工圖設計階段運用

鐵路工程施工圖設計階段可運用BIM對設計方案進行綜合模擬及檢查，進一步優化方案中的技術措施、工藝做法等，在初步設計的基礎上輔助編制可供施工和運營維護階段使用的設計文件。具體體現在：1）利用BIM數據集成與管理平臺實現對設計圖紙和BIM交付成果的集中存儲與管理，進行工程進度與成本管理；2）利用施工圖設計模型，開碰撞檢查，輔助優化設計；3）利用施工圖設計模型輸出各清單子目工程量與項目特征信息，根據工程量清單中的分部分項優化完善模型數據，輔助編制、校核工程量清單，提高各階段工程造價的效率與準確性；4）可進行建筑能耗分析、日照分析、結構計算分析、鐵路分析等其他運用。5）BIM技術在創建地質模型構件時能夠賦予構件相關聯參數，如建立鉆孔模型時可輸入其深度、單價等信息。這樣能夠很大程度上減少項目信息的重復輸入，減小了信息輸入錯誤的可能性。同時，在BIM模型中，某一項信息因存在問題需要修改，則與之相關聯的信息就會自動更新，大大提高了巖土勘察人員的工作效率及準確性。

3 在鐵路勘察設計中BIM技術的運用現狀分析

目前BIM在鐵路勘察設計方面的運用仍處于起步階段，目前主要是通過初測獲取可行性研究設計所需的相關數據，定測獲取初步設計和施工圖設計所需的相關數據，為項目的方案比選提供依據和參考。但是BIM在鐵路工程勘察設計方面的大力推廣和運用還存在一定的難度。具體存在以下幾個方面的問題：

3.1 缺乏鐵路勘察設計方面的BIM技術人才

由于鐵路工程專業就業方向針對性較強，目前我國主要是原鐵道部直屬院校開設有鐵道工程專業，但是這些院校針對鐵路工程方面BIM技術人才的培訓較少。鐵路勘察設計方面BIM技術的普及，人才是核心要素，需要既懂專業又精通軟件的復合型人才。因此，開設有鐵路工程專業的高等院校要大力開展BIM人才培養，積極開展和鐵路勘察設計企業之間的BIM技術交流培訓，提高BIM技術人才的創新性和實踐性，以免學與用脫節，要培養一批綜合素質和專業技術均較高的BIM技術人才。

3.2 缺乏統一標準和頂層設計，沒有形成針對中國鐵路工程的BIM技術標準和完全本土化的BIM技術平臺

BIM譯為建筑信息模型，最先運用在建筑工程方面，隨著社會經濟的快速發展和鐵路行業技術革命的不斷推動，在鐵路工程勘察設計方面有了初步運用，但是目前為整理、統一BIM技術在鐵路工程方面的統一標準，BIM平臺門類繁雜，部分模塊尚未完全實現國產化，和鐵路行業標準不匹配，缺乏頂層設計，導致不同鐵路勘察設計企業使用過程中溝通、交流、協作不暢，最終影響BIM技術在鐵路行業類的大力推廣使用。

3.3 BIM技術在鐵路工程全生命周期運用的優勢未體現

目前BIM技術在項目設計、施工、運營維護各階段的運用中各自為陣，完全割裂，無法進行有效的信息共享與溝通交流，沒有有效的融匯貫通在全生命周期。設計、施工以及運營維護都只停留在自發的層面，未形成統一的管理和體系。雖然，目前中國鐵路行業已形成了BIM聯盟，但是行業政策引導和激勵還不夠明顯，迫切需要從國家層面出臺鐵路工程BIM技術運用的綱領性文件，引導和督促各勘察設計企業制定相關制度和政策，層層引導、激勵和推進BIM技術在鐵路工程方面的運用。

4 鐵路勘察設計中BIM技術的運用發展淺談

我國作為建筑-工程-施工（architecture-engineering-construction，AEC）的大國，整個工程行業最終都會趨向一個高度信息化、標準化、集成化、協同化的狀態。隨著當前BIM技術的不斷發展和完善，我國“一帶一路”戰略大力實施，鐵路“走出去”的步伐不斷加快的同時，鐵路工程行業也不可避免的要將BIM技術運用到規劃、勘察、設計、建造和運營維護等全生命周期，運用BIM技術能建立以工程實體、時間和工序為主體的多維度的結構化數據庫，將項目數據精確細化到構件級，在鐵路勘察設計階段充分利用其可視化性、協調性、模擬性、可出圖性、信息完備性等優點，為整個勘察設計階段提供更好的數據和模型支持，保證勘察設計結果的優化性和科學性，并為后續的施工和運營維護工作提供支持和幫助，實現各環節的協調工作，從而可以提高鐵路工程建設的效率與效益。隨著社會經濟的不斷發展，鐵路工程領域必將進一步掀起BIM技術運用的熱潮，不斷推動我國鐵路行業的轉型升級和健康、持續和走出去的發展。