IFD标准在铁路桥梁BIM设计中扩充的类型与编码研究

沙培洲

(轨道交通工程信息化国家重点实验室〈中铁一院〉,西安 710043)

1 概述

《铁路工程信息模型分类和编码标准》简称是铁路IFD标准，是为规范铁路工程信息的分类、编码与组织，实现铁路工程全生命周期信息的交换、共享，推动铁路工程信息模型的应用发展而制定的标准。铁路工程信息模型分类表可分为三类，一类是引用国家标准，一类是在国家标准基础上扩充铁路工程内容，最后一类就是铁路工程独立编制的分类表。

为了探索、验证铁路IFD标准的适用性，发现并完善该标准的内容，先后在西成高铁、银西高铁和黔张常铁路等试点项目中对信息模型分类和编码进行了研究。研究后认为，为了满足铁路桥梁数据化的需求，满足不同软件平台间、不同设计阶段和不同专业间信息的交换、共享，须对铁路桥梁工程构件、工项、产品以及桥梁用混凝土等级、桥梁钢结构材料和桥梁几何等工程信息的分类及编码进行扩充。铁路IFD标准的组成架构及扩充内容导图如图1所示。

图1 IFD标准组成架构及扩充导图

2 桥梁工程构件IFD编码扩充

桥梁构件在设计中，多按截面类型进行分类，桥梁族库创建时也多按构件的截面类型来进行分类。所以为了使IFD编码能更好地符合铁路桥梁的设计习惯和满足信息模型创建的分类要求，特对“表53-铁路工程构件”中桥梁相关的构件类型和编码进行扩充，扩充后桥梁构件类型达到了146项。因篇幅限制，本文仅从扩充后的桥梁工程构件IFD编码表中节选了第三级至第五级墩台的编码，其内容详见表1。

表1 桥梁墩台构件IFD编码

3 桥梁工程工项IFD编码扩充

工程工项又称工作成果，是指在工程施工、改造、维修、拆除活动中得到的建设成果。这部分的内容与《铁路工程实体结构分解指南(EBS)》有较紧密的联系。《铁路工程实体结构分解指南(EBS)》是为满足工程造价分析而制定的标准，工程工项的分类和编码在信息模型中多用于工程数量的统计。因此，将以EBS标准为基础，对桥梁工程工项进行扩充，实现利用编码就能进行桥梁专业与工程造价专业的信息交互。扩充完成的桥梁桩基础工项IFD编码详见表2。

表2 桥梁桩基础工项IFD编码

另外，在现行IFD标准的“表54-铁路工程工项”中发现编码为“54-05 40 00”中表述的内容与编码为“54-04 30 00”中表述的内容重复，设计时建议采用“54-04 30 00”中表述的内容，即在查找基础工程的支挡、防护及围堰时采用本字段内的相关编码。对于编码为“54-05 40 00”的字段内的相关编码，可在IFD标准的后续版本修定时给予删除。

4 桥梁工程产品IFD编码扩充

桥梁用工程产品主要包括钢筋、钢板、钢管、钢丝和钢绞线等品种。钢筋、钢丝和钢绞线不仅要按不同的强度等级进行分类，还须按不同的公称直径进行分类。在研究过程中分别制定了两套编码方案，一种方案是将钢筋强度等级和公称直径分开编码，然后用“+”将其合并在一起使用；另一种方案是在强度等级下面直接列举出不同的公称直径，通过使用比较，认为最后一种方案较为方便。

不同的产品有不同的国家标准，每一套国标所包含的种类也很多，而一些类型对于桥梁工程来说可能是用不到的，因此桥梁用工程产品的分类和编码将以现行桥梁规范和标准为基准，并预留后期的扩展条件进行扩充。

IFD编码长度一般为15位6级，为了满足这一限制条件，在进行钢丝编码时，须将预应力结构用钢丝提高一级，改为第四级。扩充完成的桥梁用工程产品类型达到了272项，而这些也仅包括桥梁用钢筋、钢丝、钢绞线的IFD编码，对于其他方面的桥梁用工程产品将在后续的设计应用中逐一完善。

因篇幅限制，本文仅列举了桥梁用钢筋的分类和编码，且第六级中，也仅列举了“HPB300”公称直径类型，在引用本文表3的内容时注意须根据自身需要按国标进行扩充。

表3 桥梁用钢筋IFD编码

5 桥梁工程属性IFD编码扩充

工程属性是指工程实体可以测量和检测的物理或理论上的特征。颜色、宽度、长度、厚度、深度、直径、面积、质量、强度、防火性能、耐久性能、防潮、防水、防腐性能等，属性只对特指的工程实体有实际意义。铁路IFD标准对工程属性的解释非常清楚和具体，在使用过程中会发现铁路工程的属性与建筑工程的属性相比有许多不同点，须扩充的内容较多。对于铁路工程属性，铁路IFD标准俱未在国家标准分类表适当类目下扩充，也没单独设置铁路工程分类表，只单独设置有铁路工程特性表59。现行铁路IFD标准中只对“工程属性”作了术语解释，而并未对“工程特性”作术语解释，因此对于“工程特征”与“工程属性”在现行的铁路IFD标准是否可理解为一致，还是有着本质区别，本文不作研究。鉴于现行IFD标准的组织架构以及工程属性与工程特征的相似性，将桥梁工程属性须扩充的IFD编码放入表59中。

在进行桥梁用工程属性的分类和编码扩充时，也将以现行桥梁规范和标准为基准，并预留后期的扩展条件。本次重点扩充的内容包括混凝土等级、桥梁钢结构材料特性和桥梁本体几何属性等工程属性。为了便于后期其他专业对“表59-铁路工程特性”的扩充，桥梁扩充的分类和编码将从第40节开始，即从“59-40 00 00”字段开始。

桥梁扩充的“混凝土等级IFD编码”包括混凝土强度等级、混凝土抗冻等级、混凝土抗渗等级、混凝土抗硫酸盐等级和混凝土环境类别及作用等级，其中混凝土环境类别及作用等级详见表4。

桥梁扩充的“桥梁钢结构材料IFD编码”包括钢梁主体结构、桥梁辅助结构、连接型钢、铆钉、螺栓、螺母及垫圈、铸件、销、铰、辊轴等，其中钢梁主体结构材料类型及编码详见表5。表5中的“第四级”内容因篇幅限制，仅列出了“牌号Q345q”和“牌号Q420q”的质量等级，其中除“牌号Q370q”的质量等级与“牌号Q345q”相同外，余均与“牌号Q420q”的质量等级相同。因此，未列举的类型及编码，引用时请仿照相关字段进行扩充。

表4 混凝土环境类别及作用等级IFD编码

表5 钢梁主体结构材料IFD编码

扩充的“桥梁几何属性IFD编码”主要列举的是桥梁本体结构的几何属性信息。研究后认为，桥梁的几何属性不可能完全用编码来表述，因为桥梁几何属性IFD编码与桥梁几何参数是有区别的，桥梁几何属性IFD编码可以用来定义桥梁几何参数，但桥梁几何参数不能脱离特定几何实体。所以桥梁的几何信息以模型表达为主，编码为辅。从扩充完成的“桥梁几何属性IFD编码”表中节选的“基础几何属性分类及编码”详见表6。

表6 桥梁基础几何属性IFD编码

6 桥梁涉及的地理信息分类与编码规则

在铁路桥梁设计中，不但会涉及地质信息，而且还涉及桥渡水文、水文地质和工程环境等信息。通过对《地理信息分类与编码规则》的学习研究后认为，《地理信息分类与编码规则》作为国家标准，内容丰富、面广，但涉及的深度、细度有限。对于铁路桥梁设计所需的水位、流量、冲刷、地震参数和环境耐久性等信息的分类与编码并未涉及，须在铁路IFC标准中扩充相关信息的编码。

《地理信息分类与编码规则》是采用线分类法将要素型分为门类、亚门类、大类、中类和小类5个层次。根据地理信息的来源和使用的普遍性划分为3类，即基础要素类、专业要素类和综合要素类，然后将3个门类进一步细分为16个亚门类，共划分为77个大类，465个中类。铁路桥梁工程设计可能涉及到基础地理要素、基础地质要素、遥感遥测要素、环境与生态要素、灾害与灾难要素和基础设施要素等亚门类信息。

本着方便、实用的原则，可将地震参数信息放入表60→“灾害与灾难要素”→“地质灾害分布区划地质灾害类型”→“地震液化”中；将桥渡水文信息放入表60→“灾害与灾难要素”→“洪涝灾害区划与风险分析”中；环境耐久性要求作为桥梁工程的耐久性能特征放入表59内，即扩充的字段“混凝土环境类别及作用等级”所表述的相关内容。

7 结语

笔者把在工程实践中扩充的IFD编码整理出来，供大家学习讨论。文中的一些表述可能因设计习惯不同而与读者存在分歧，而这些分歧也正是研究铁路IFD标准的价值所在。所以希望通过本文的发表，引导更多的工程技术人员参与铁路IFD标准的研究，使其更加完善，更加实用。通过后期对铁路IFD标准的修编，将与已发布的《铁路工程信息模型数据存储标准(IFC)》、《铁路工程实体结构分解指南(EBS)》、《铁路工程信息模型表达标准》和《铁路工程信息模型交付精度标准》等标准构建起BIM设计标准体系，必将促进铁路BIM技术的进步、发展。