轨道交通工程Revit快速建模工具集开发

丁建洋+付后国+应宇垦

摘要：城市轨道交通工程设计专业多，模型复杂，空间小，该文对Revit软件及参数化技术进行研究，通过Revit API二次开发实现轨道交通工程快速建模工具集，提供承台、轨枕、支吊架等复杂模型的快速建模和模型检查，提高设计的质量与效率。该工具集已在实际工程中得到良好应用。

关键词：建筑信息模型；Revit；二次开发；建模工具集

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）10-0237-02

近年来，BIM技术在我国工程建设中也得到了越来越多的应用，一些知名的设计单位已经在项目设计中开始应用BIM技术，一些大型施工企业也已将BIM技术应用于项目管理。

城市轨道交通工程建设规模大、周期长、涉及专业众多，除了建筑、结构、风、水、电之外，还涉及线路、限界、轨道、通信、信号、牵引供电、AFC、综合监控、PIS、屏蔽门等10多个专业的20多个设备系统，但工程建设线路长、空间小、施工工期紧。地下工程沿线的各种外部接口繁杂，施工空间的局限给设备管线综合带来了很多困难，设计及现场的接口协调消耗了大量的人力与时间；后期设备安装调试时间短；建成运行后，运营管理安全标准高、全年运行、维护要求高[1-2]。

BIM通过三维可视化为主导的设计手段，使得设计的建筑构件带有价格、时间、型号和规格等工程信息，这些信息相互关联并被重复利用，经过各种深入的再分析，在施工、运营等建造过程的各个阶段传递。

Autodesk的Revit是目前全球建筑市场上最为常用的BIM软件平台，它拥有强大的功能和丰富易用的二次开发接口（API）。基于Revit软件，针对轨道交通的特点进行快速建模工具集的开发，可大大提高设计的质量与效率，也为模型在全生命周期中的应用奠定了良好的基础[2]。

1 Revit与参数化设计

参数化，指的是建立特定的关系中某个基本元素发生变化时，其他元素也跟随变化，参数化建立了彼此元素之间的关联性。在可变的参数作用下，参数设计可以使系统自动对所有不变的参数进行维护，这对模型生成与修改的速度有很大的帮助。

参数化建筑建模能够实现内部一致、高质量、可靠、协调的以及可计算的建筑信息整合[2]。其能够很方便地对非图形数据、图形数据进行协调，包括日程安排、视图以及图纸等等。其还可以通过深化管理模型元素之间的相互联系来共同的描述模型以及设计模式，从而将全套设计文档与建筑模型放在一个全部都是和参数相互关联的综合数据库内。参数化模型建筑要了解组件间的特性和两者之间的作用关系，对元素之间的一致性关系能够很好地保持，在应用实践当中已经被证实是一种高效的重要的嵌入领域专业知识的建筑建模手段。

Revit是Autodesk公司专为建筑信息模型（BIM）开发的参数化建模软件，是一个以构件为集合的建模软件，所有基于Revit的产品都是参数化建筑信息模型工具。Revit允许用户在3D视图下设计建筑物及其各组件，以2D绘图元素注解模型，通过建筑模型数据库访问建筑信息模型[1]。参数化建筑图元是Revit的核心。Revit提供许多便捷人性化的图元构件供用户使用，同时允许用户通过自定义“族（family）”灵活实现创新要求。

2 Revit二次开发

Revit API在最原始的功能上进行伸展，并且不同版本的API都具有很大的扩充以及优化的空间。Revit通过连续不断的强化补充已经逐渐变成了一个非常强大的体系。通过用户编程定义，可以实现一些Revit之外的功能，还可以完成通过Revit现有交互界面不能完成的工作。Revit为Revit API提供了很多的库类以及命名空间，这样可以为用户在Revit平台上扩充相应功能或者定义新的功能提供便捷。结合程序控制以及交互操纵的各自的有点，再合理利用API通过编程方式对规律性强、数据量大的建模工作进行开发，可以明显提升用户的建模效率[4]。

3 系统设计与开发

为了适用于轨道交通项目和申通地铁集团BIM标准，此BIM应用工具包具有以下特点：

1） BIM应用工具包与申通地铁集团BIM标准紧密结合。工具包的应用成果满足集团BIM标准；

2） BIM应用工具包具有明确的针对性，适用于轨道交通项目各主要专业的日常工作；

3） BIM应用工具包采用模块化设计，用于面向不同的使用对象和任务。

4） BIM应用工具包兼具易用性和高效性，并便于维护和升级。

根据轨道交通工程地铁模型建设的特点，本项目将轨交工程BIM模型建立分为创建、检查、修改和提交四个阶段。各阶段主要工作为：

5） 创建模型

在设计图纸基础上，通过手工、族库和自动化三种方式创建工程的BIM模型，同时基于轨交的特点在建模中建立特有的模型轨交信息。

6） 检查模型

开发相应插件，对创建的模型进行自动检查。检查的内容可包括：族及模型的规范性检查、模型干涉分析及修改建议、净空高分析等。

7） 修改模型

针对检测出的错误，通过手工和插件两种方式，对模型进行修改、优化直至通过检查。

8） 提交模型

通过以上步骤，得到族库、各类模板、轨交BIM模型的各类规范要求、几何模型及属性齐备准确的BIM模型，提交至以Vault Server为资料管理核心、以分布式Web系统为平台的集成系统中进行管理和利用。

同时，为了与其他系统的集成，提供BIM模型与其他系统的集成的接口模块，实现模型的重复利用及各系统的无缝连接。

针对这四个阶段的划分，本项目开展相应的工具包开发，包括：

1） 建模/修改工具包

① 创建模型：族库创建；快捷创建（如吊支架）；图纸拾取等。

② 修改模型：批量、按规则进行模型的修改。

③ 基于隧道院已经应用的明细表工具（Schedule Sync），后期可以根据轨交模型的特点进行进一步的开发，实现Revit模型与更多外部数据的交互，进而进一步提高建模的效率。

2） 检查工具包

① 构件、模型命名检查、构件设计参数检查、轨交标准规范等检查

② 净空、管道/管线干涉及避让等检查

③ 可施工、运营信息检查

3） 提交工具包

① 对完成的模型进行资产清单、明细表、交付报告的生成。

② 通过提交工具包模型可以提交至Vault数据库或其他数据库。

③ BIM模型可以转化成其他系统支持的数据实现与其他系统的无缝连接。

系统架构如图1所示，通过Revit API访问Revit模型、族、族实例等，提取几何信息、族实例信息、族属性信息，并进行一定的几何计算，进行构件生成、构件检查、构件标注、交汇扣减等，并最终实现梁柱门窗创建、轨道创建、支吊架创建、干涉检查等功能。

图2、图3所示为插件的部分功能效果。

4 结论

轨交工程涉及专业多，系统复杂，本工具集基于Revit平台，在多个阶段针对多个专业的多种需求进行深入分析开发，实现了多种轨交构件的快速建模和检查，切实帮助设计人员提高了设计、建模效率。

BIM应用工具包开发完成之后，既可以在申通地铁集团内部推广使用，也可以提供给参与申通地铁集团项目的设计、施工和监理企业，或推向整个轨道交通行业。

参考文献：

[1] 何关培. BIM 和 BIM 相关软件[J]. 土木建筑工程信息技术， 2010，2（4）： 110-117.

[2] 薛忠华， 谢步瀛. Revit API 在空间网格结构参数化建模中的应用[J].计算机辅助工程， 2013 （1）： 58-63.

[3] 王珺. BIM 理念及 BIM 软件在建设项目中的应用研究[D]. 成都：西南交通大学， 2011.

[4] 欧特克（中国）软件研发有限公司，Autodesk Revit 二次开发基础教程[M].上海：同济大学出版社，2015.