任 申

（中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津 300251）

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和“一帶一路”戰(zhàn)略的大力實(shí)施，BIM技術(shù)在我國鐵路行業(yè)的運(yùn)用逐步興起。為了促進(jìn)BIM技術(shù)在鐵路勘察設(shè)計(jì)中的推廣運(yùn)用，該文從BIM理念入手，深入分析了BIM技術(shù)在鐵路勘察設(shè)計(jì)3個(gè)階段中的運(yùn)用，并認(rèn)真剖析了BIM技術(shù)在鐵路勘察設(shè)計(jì)運(yùn)用中主要存在的3個(gè)問題，探討了BIM技術(shù)在鐵路勘察設(shè)計(jì)中的發(fā)展展望，從而給有關(guān)企業(yè)工作開展提供一定參考，并且對于推動(dòng)BIM技術(shù)在鐵路勘察設(shè)計(jì)階段的運(yùn)用具有很好的引導(dǎo)和探討價(jià)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(biāo)準(zhǔn)對BIM的含義的解釋，可以理解為BIM是工程建設(shè)項(xiàng)目全生命周期所有信息的數(shù)字化表達(dá)，集成工程建設(shè)項(xiàng)目全生命期數(shù)據(jù)的工程數(shù)據(jù)模型，可以通過共享手段為工程建設(shè)所有參與方提供高效、可靠的決策依據(jù)，促使各參與方高效、協(xié)同、一體化地完成建設(shè)作業(yè)。主要具有可視化性、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性、一體化性、參數(shù)化性以及信息完備性8個(gè)特點(diǎn)。

2 在鐵路勘察設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的運(yùn)用分析

鐵路勘察設(shè)計(jì)BIM技術(shù)的運(yùn)用主要體現(xiàn)在3個(gè)階段：1）工程可行性研究階段；2）初步設(shè)計(jì)階段；3）施工圖設(shè)計(jì)階段。鐵路工程BIM 運(yùn)用主要體現(xiàn)在路基、橋梁、隧道、站房以及四電與路基這幾個(gè)方面設(shè)計(jì)。第一，鐵路橋梁中運(yùn)用BIM技術(shù)通常涉及的內(nèi)容有參數(shù)化建模、三維協(xié)同設(shè)計(jì)、碰撞檢查、仿真等等；第二，鐵路隧道中運(yùn)用BIM技術(shù)主要是按照施工細(xì)度來構(gòu)建全隧道模型，這里面設(shè)計(jì)明暗洞、防排水以及洞門等模型；第三，鐵路站房中運(yùn)用BIM技術(shù)構(gòu)建其三維模型、施工圖交付標(biāo)準(zhǔn)；第四，鐵路四電與路基中運(yùn)用BIM技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)可視化模型設(shè)計(jì)。

2.1 BIM技術(shù)在可行性研究階段運(yùn)用

針對BIM技術(shù)在鐵路勘察項(xiàng)目可行性研究階段運(yùn)用上，其是基于分析工程規(guī)模、投資以及運(yùn)營等實(shí)際來對可行性、設(shè)計(jì)方案予以驗(yàn)證，從而最大限度地確保方案科學(xué)合理以及具有較好經(jīng)濟(jì)性。具體體現(xiàn)在：1）借助于BIM數(shù)據(jù)集成和管理平臺集成鐵路工程項(xiàng)目中路基、橋梁、隧道、站房與四電集成等專業(yè)方案設(shè)計(jì)模型，研究鐵路項(xiàng)目和其沿線構(gòu)造物位置關(guān)系，以促使新建鐵路項(xiàng)目和鐵路網(wǎng)、地市發(fā)展建設(shè)同步；2）可進(jìn)行針對項(xiàng)目投資估算、地質(zhì)狀況、沿線景觀、征拆遷、噪音、建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)等等方面內(nèi)容運(yùn)用BIM技術(shù)開展分析。

2.2 BIM技術(shù)在初步設(shè)計(jì)階段運(yùn)用

鐵路工程初步設(shè)計(jì)階段可運(yùn)用BIM技術(shù)對設(shè)計(jì)方案或重大技術(shù)問題的解決方案進(jìn)行綜合分析，論證技術(shù)上的適用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)上的合理性。具體體現(xiàn)在：1）建立比選設(shè)計(jì)方案模型，從方案的可行性、功能性、美觀性等方面進(jìn)行分析，選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案；2）以往鐵路勘察作業(yè)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(shù)人員的理解。而三維可視化是BIM技術(shù)最重要的優(yōu)勢之一，它能夠利用計(jì)算機(jī)軟件對二維線條整合形成三維模型，同時(shí)，三維圖形能夠展示真實(shí)地質(zhì)環(huán)境，在很大程度上方便了技術(shù)人員之間的相互交流及協(xié)同工作，減少了工程風(fēng)險(xiǎn)。利用初步設(shè)計(jì)模型可視化展現(xiàn)設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行方案分析以及與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性檢查和環(huán)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(jìn)行方案溝通交流；3）可進(jìn)行施工工法模擬、工程量統(tǒng)計(jì)、管線碰撞檢查、限界優(yōu)化設(shè)計(jì)、工程管理等其他運(yùn)用。

2.3 BIM技術(shù)在施工圖設(shè)計(jì)階段運(yùn)用

鐵路工程施工圖設(shè)計(jì)階段可運(yùn)用BIM對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合模擬及檢查，進(jìn)一步優(yōu)化方案中的技術(shù)措施、工藝做法等，在初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上輔助編制可供施工和運(yùn)營維護(hù)階段使用的設(shè)計(jì)文件。具體體現(xiàn)在：1）利用BIM數(shù)據(jù)集成與管理平臺實(shí)現(xiàn)對設(shè)計(jì)圖紙和BIM交付成果的集中存儲與管理，進(jìn)行工程進(jìn)度與成本管理；2）利用施工圖設(shè)計(jì)模型，開碰撞檢查，輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)；3）利用施工圖設(shè)計(jì)模型輸出各清單子目工程量與項(xiàng)目特征信息，根據(jù)工程量清單中的分部分項(xiàng)優(yōu)化完善模型數(shù)據(jù)，輔助編制、校核工程量清單，提高各階段工程造價(jià)的效率與準(zhǔn)確性；4）可進(jìn)行建筑能耗分析、日照分析、結(jié)構(gòu)計(jì)算分析、鐵路分析等其他運(yùn)用。5）BIM技術(shù)在創(chuàng)建地質(zhì)模型構(gòu)件時(shí)能夠賦予構(gòu)件相關(guān)聯(lián)參數(shù)，如建立鉆孔模型時(shí)可輸入其深度、單價(jià)等信息。這樣能夠很大程度上減少項(xiàng)目信息的重復(fù)輸入，減小了信息輸入錯(cuò)誤的可能性。同時(shí)，在BIM模型中，某一項(xiàng)信息因存在問題需要修改，則與之相關(guān)聯(lián)的信息就會自動(dòng)更新，大大提高了巖土勘察人員的工作效率及準(zhǔn)確性。

3 在鐵路勘察設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的運(yùn)用現(xiàn)狀分析

目前BIM在鐵路勘察設(shè)計(jì)方面的運(yùn)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(shè)計(jì)所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，定測獲取初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，為項(xiàng)目的方案比選提供依據(jù)和參考。但是BIM在鐵路工程勘察設(shè)計(jì)方面的大力推廣和運(yùn)用還存在一定的難度。具體存在以下幾個(gè)方面的問題：

3.1 缺乏鐵路勘察設(shè)計(jì)方面的BIM技術(shù)人才

由于鐵路工程專業(yè)就業(yè)方向針對性較強(qiáng)，目前我國主要是原鐵道部直屬院校開設(shè)有鐵道工程專業(yè)，但是這些院校針對鐵路工程方面BIM技術(shù)人才的培訓(xùn)較少。鐵路勘察設(shè)計(jì)方面BIM技術(shù)的普及，人才是核心要素，需要既懂專業(yè)又精通軟件的復(fù)合型人才。因此，開設(shè)有鐵路工程專業(yè)的高等院校要大力開展BIM人才培養(yǎng)，積極開展和鐵路勘察設(shè)計(jì)企業(yè)之間的BIM技術(shù)交流培訓(xùn)，提高BIM技術(shù)人才的創(chuàng)新性和實(shí)踐性，以免學(xué)與用脫節(jié)，要培養(yǎng)一批綜合素質(zhì)和專業(yè)技術(shù)均較高的BIM技術(shù)人才。

3.2 缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和頂層設(shè)計(jì)，沒有形成針對中國鐵路工程的BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和完全本土化的BIM技術(shù)平臺

BIM譯為建筑信息模型，最先運(yùn)用在建筑工程方面，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和鐵路行業(yè)技術(shù)革命的不斷推動(dòng)，在鐵路工程勘察設(shè)計(jì)方面有了初步運(yùn)用，但是目前為整理、統(tǒng)一BIM技術(shù)在鐵路工程方面的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，BIM平臺門類繁雜，部分模塊尚未完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，和鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不匹配，缺乏頂層設(shè)計(jì)，導(dǎo)致不同鐵路勘察設(shè)計(jì)企業(yè)使用過程中溝通、交流、協(xié)作不暢，最終影響B(tài)IM技術(shù)在鐵路行業(yè)類的大力推廣使用。

3.3 BIM技術(shù)在鐵路工程全生命周期運(yùn)用的優(yōu)勢未體現(xiàn)

目前BIM技術(shù)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)各階段的運(yùn)用中各自為陣，完全割裂，無法進(jìn)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(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營維護(hù)都只停留在自發(fā)的層面，未形成統(tǒng)一的管理和體系。雖然，目前中國鐵路行業(yè)已形成了BIM聯(lián)盟，但是行業(yè)政策引導(dǎo)和激勵(lì)還不夠明顯，迫切需要從國家層面出臺鐵路工程BIM技術(shù)運(yùn)用的綱領(lǐng)性文件，引導(dǎo)和督促各勘察設(shè)計(jì)企業(yè)制定相關(guān)制度和政策，層層引導(dǎo)、激勵(lì)和推進(jìn)BIM技術(shù)在鐵路工程方面的運(yùn)用。

4 鐵路勘察設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的運(yùn)用發(fā)展淺談

我國作為建筑-工程-施工（architecture-engineering-construction，AEC）的大國，整個(gè)工程行業(yè)最終都會趨向一個(gè)高度信息化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、協(xié)同化的狀態(tài)。隨著當(dāng)前BIM技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，我國“一帶一路”戰(zhàn)略大力實(shí)施，鐵路“走出去”的步伐不斷加快的同時(shí)，鐵路工程行業(yè)也不可避免的要將BIM技術(shù)運(yùn)用到規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營維護(hù)等全生命周期，運(yùn)用BIM技術(shù)能建立以工程實(shí)體、時(shí)間和工序?yàn)橹黧w的多維度的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫，將項(xiàng)目數(shù)據(jù)精確細(xì)化到構(gòu)件級，在鐵路勘察設(shè)計(jì)階段充分利用其可視化性、協(xié)調(diào)性、模擬性、可出圖性、信息完備性等優(yōu)點(diǎn)，為整個(gè)勘察設(shè)計(jì)階段提供更好的數(shù)據(jù)和模型支持，保證勘察設(shè)計(jì)結(jié)果的優(yōu)化性和科學(xué)性，并為后續(xù)的施工和運(yùn)營維護(hù)工作提供支持和幫助，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)工作，從而可以提高鐵路工程建設(shè)的效率與效益。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，鐵路工程領(lǐng)域必將進(jìn)一步掀起B(yǎng)IM技術(shù)運(yùn)用的熱潮，不斷推動(dòng)我國鐵路行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和健康、持續(xù)和走出去的發(fā)展。