铁路工程信息模型交付精度标准研究

张 毅

中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031

随着BIM技术在铁路工程建设行业的稳步推进，参建方在设计施工阶段的BIM应用越来越多。但不同阶段、不同专业需向项目干系方提交何种精度的BIM模型，尚未有统一的规定。由于项目不同参与方对所交付的BIM模型认识不一致，导致BIM模型在模型单元划分、几何精度表达、信息附加等方面存在差异，不利于BIM模型从设计向施工，乃至运维管理进行信息传递和解析，制约了BIM技术在我国铁路行业的应用和推广。因此，为规范 BIM 模型在不同专业和不同阶段的共享与提交，必须建立一套可行的交付标准，对铁路工程建设各阶段、各专业BIM模型的交付精度进行有效约定。这对于完善和健全我国铁路工程 BIM 标准体系具有重要意义。

1 国外发展现状

BIM是从美国的建筑业发展起来，逐渐扩展到欧洲、日韩等发达国家[1]。从配套标准编制上看，英、美等国已经逐步建立了各自的BIM应用标准体系，从命名规定、数据格式要求、交付规则等方面进行了系统的约定。建立了较为全面的标准体系。特别是buildingSMART组织从数据存储标准（The Industry Foundation Classes，简称IFC）、信息分类与编码标准（International Framework for Dictionaries，简称IFD）和信息交付标准（Information Delivery Manual，简称IDM）三方面，构建了其BIM应用的三大支柱[2]，为相关行业的BIM应用和标准制定，提供了重要借鉴。

图1 IFC/IDM/IFD关系

2 国内发展现状

近年来，BIM技术在中国的建筑、水电、城市轨道交通等行业得到了迅猛发展，有诸多大型勘探设计企业和施工企业开展了一系列BIM的研究工作，并启动了企业级BIM实施标准和指南的编制工作。住建部“关于印发2012年工程建设标准规范制订修订计划的通知”宣告了中国BIM标准制定工作的正式启动[3]，其中包含五项BIM相关标准：《建筑工程信息模型应用统一标准》、《建筑工程信息模型存储标准》、《建筑工程设计信息模型交付标准》、《建筑工程设计信息模型分类和编码标准》、《制造工业工程设计信息模型应用标准》。上海、广州等城市轨道交通建设单位也开展了城市轨道交通BIM系列标准的编制。

目前，铁路工程建设行业已经制定出了中国铁路BIM标准体系框架，相关设计院、施工单位、科研院所等参与了具体的标准研究及编制工作。本文结合铁路工程建设实际需求，提出铁路工程信息模型交付精度标准的整体架构和基本约定，重点对模型精度、几何精度和信息深度进行详细定义，并结合隧道专业进行说明。

3 标准总体架构

铁路工程信息模型交付精度标准的制定，主要是为确保铁路工程建设过程中，工程设计参与各方所交付的铁路工程信息模型几何精度和信息深度科学合理、满足实际工程需求。涉及到铁路工程设计和建造过程中的站前站后主要专业。其总体结构关系如图2所示。

图2 交付精度总体结构关系

（1）根据铁路（TB 10504—2007）《铁路建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制办法》所定义的各个阶段，划分铁路工程信息模型精度等级从LOD1.0到LOD5.0。

（2）在不同的模型精度下，各个专业对应划分出不同的模型单元，它是承载模型信息的实体及其相关属性的集合，是信息输入、交付和管理的基本对象。

（3）每个模型单元由几何精度和信息深度共同定义。

（4）通过不同项目实际要求，对具体专业进行模型单元划分，并附加对应的几何精度和信息深度，从而完成对BIM模型交付精度的完整定义。

常规情况下，随着模型精度的递增，模型单元几何精度和信息深度应按照项目应用需求从低几何精度、低信息深度向高几何精度、高信息深度递进。

而对特别关注信息附加的应用场景中，如模型以轻量化方式进行项目建设管理，允许模型单元以低几何精度和高信息深度存在；对特别关注几何造型的应用场景中，如项目精细模型展示、施工进度模拟等场景，允许模型单元以高几何精度和低信息深度存在。

4 模型精度规定

模型精度基本等级的划分结合（TB 10504—2007）《铁路建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制办法》所定义的各个阶段执行，具体划分如下：

（1）1.0级精度对应规划阶段、预可阶段，英文简称LOD1.0；

（2）2.0级精度对应可研阶段，英文简称LOD2.0；

（3）3.0级精度对应初步设计阶段，英文简称LOD3.0；

（4）3.5级精度对应施工图设计阶段，英文简称LOD3.5；

（5）4.0级精度对应施工深化设计阶段，英文简称LOD4.0；

（6）5.0级精度对应竣工、运维阶段，英文简称LOD5.0。

每个模型精度等级，规定了具体专业的模型单元划分，如隧道专业，其LOD1.0至LOD3.5不同模型精度下的模型单元划分参照表1的规定。

表1 隧道模型单元划分

在满足铁路工程建设项目需求的前提下，铁路工程信息模型宜采用较低的模型精度，并应满足工程量的计算要求和现行有关工程文件编制深度的规定，且符合施工工法和措施，为施工深化预留条件。对于典型工点项目，其铁路工程信息模型可采用更高等级的模型精度。

5 几何精度规定

几何精度是模型单元实体几何表达真实性和精确性的衡量指标。几何精度与模型精度规定的相应等级对应，划分为G1.0到G4.0。并从建模内容和对应几何精度要求两方面分专业进行了定义。模型单元实体的几何精度等级的划分应符合如下规定：

（1）1级精度能够满足符号化识别需求的几何精度，英文简称G1.0；

（2）2级精度能够满足空间占位等粗略识别需求的几何精度，英文简称G2.0；

（3）3级精度能够满足真实外观等精细识别需求的几何精度，英文简称G3.0；

（4）4级精度能够满足结构施工、产品制造等高精度识别需求的几何精度，英文简称G4.0。

每个模型精度等级，对应了具体专业的几何精度要求，如隧道专业。LOD3.0模型精度下的几何精度要求：

（1）洞口：根据地质、地形情况，建立满足要求的洞门混凝土结构模型，不需要对钢筋进行建模，建模几何精度宜为1mm，定位精度以线路、地质等其他专业提供的模型精度为准。

根据地质、地形情况，建立满足要求的洞口防护工程，不需要针对防护类型建立防护详细模型，建模几何精度宜为1mm，定位精度以线路、地质等其他专业提供的模型精度为准。建立洞口防排水简化模型。

（2）明洞：根据地质、地形情况，建立满足要求的明洞洞门及明洞衬砌混凝土结构模型，不需要对钢筋进行建模，建模几何精度宜为1mm，定位精度以线路、地质等其他专业提供的模型精度为准。

根据地质、地形情况，建立满足要求的洞口防护工程模型，不需要针对防护类型建立防护详细模型，建模几何精度宜为1mm，定位精度以线路、地质等其他专业提供的模型精度为准。建立明洞回填及防排水简要模型。

（3）暗洞：根据地质、地形情况，分段建立满足要求的初期支护、二次衬砌、沟槽混凝土结构模型，不需要对钢筋进行建模，建模几何精度宜为1mm，定位精度以线路、地质等其他专业提供的模型精度为准。

表2 隧道模型基本信息

建立初期支护锚杆、钢筋网、钢架简化模型，但应包含锚杆长度、钢筋间距、钢架间距、钢筋类型、钢架类型、锚杆类型等信息。建立超前支护简化建模，但应包含按超前支护长度、超前支护间距、超前支护类型等信息。

6 信息深度规定

信息深度是模型单元几何、非几何信息详细程度的衡量指标。信息深度与模型精度规定的相应等级对应，划分为N1.0到N4.0。并从模型单元对应的几何信息、非几何信息、IFD编码等方面，分专业进行了定义。模型单元属性的信息深度等级的划分应符合如下规定：

（1）1级信息深度宜包含信息模型的基本信息、身份描述、项目信息、组织角色等信息，英文简称N1.0；

（2）2级信息深度宜包含和补充N1.0等级信息，增加实体系统关系、组成及材质、性能或属性等信息，英文简称N2.0；

（3）3级信息深度宜包含和补充N2.0等级信息，增加生产信息和安装信息，英文简称N3.0；

（4）4级信息深度宜包含和补充N3.0等级信息，增加资产信息和维护信息，英文简称N4.0。

每个模型精度等级，对应了具体专业的信息深度要求，如隧道专业，表2列出了其部分模型单元对应的几何、非几何信息要求。

7 结语

通过研究国内外BIM 交付标准成果，我们结合铁路工程建设行业特点和 BIM应用实际需求，提出了由模型精度、信息深度、几何精度三个要素组成的铁路工程信息模型交付精度标准框架，并分别定义了各部分在框架中承担的角色及任务。后续将结合铁路BIM试点项目对本标准进行验证、优化和完善。