公路隧道BIM技术软件平台比选

2019-02-27张兆杰田志宇林国进

北方交通 2019年2期

张兆杰，郭鹏，田志宇，林国进

(1.四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院成都市 610041； 2.中铁十局集团第四工程有限公司南京市 210000)

近年来，BIM技术在建筑、水电、铁路、机械、电子等行业的应用日趋成熟，起到了提高效率、提升质量、缩短工期、降低风险、控制成本等重要作用。但由于公路工程的复杂性，BIM技术目前在公路行业中的应用尚处于起步和探索阶段。随着我国公路建设的快速发展和交通运输部对BIM技术的推动，BIM技术在公路隧道工程全寿命周期中的应用已是大势所趋。

1 BIM技术简介

BIM即建筑信息模型(Building Information Modeling)，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。美国国家BIM标准(NBIMS，National Building Information Model Standard)对其定义为：BIM是一个设施(建设项目)物理和功能特性的数字表达；BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关该设施的信息，为该设施从建设到拆除的全寿命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。

2 软件平台比选

软件平台的选择是开展BIM工作的基础。目前国际上主流的BIM软件平台主要有三种：欧特克(Autodesk)、奔特力(Bentley)和达索(Dassault)。这三种软件系统针对不同的领域，各有特点，也有各自的解决方案。

2.1 Autodesk平台

Autodesk平台广泛应用于建筑、铁路等行业，其BIM系列常用软件见表1。

表1 Autodesk平台BIM系列常用软件

Autodesk系列软件中经典的AutoCAD在国内的二维绘图领域占据了主导地位，国内针对土木各行业开发的绘图软件大多基于AutoCAD。但是AutoCAD的三维能力较差，Autodesk系列中适用于公路工程的BIM软件是Civil 3D。Civil 3D可以进行道路设计，包含形成数字地形模型、路线平纵横设计、土方计算、场地设计、道路出图等功能。Autodesk平台的BIM解决方案为：在Civil 3D中做路线和地质→在Revit中做隧道→在Navisworks中进行碰撞检查。

Autodesk平台的优势：功能完整全面，具有交通行业全寿命周期解决方案，可基本完成设计、分析、出图的整个流程；用户界面友好，便于推广，易学易用；具有完整的生态圈、开放的平台和纬地、金思路等行业合作伙伴，本地化较好，细节定制比较丰富；具备由第三方开发的海量对象库(Object libraries)，方便工程项目参与方多用户操作模式。Autodesk平台的劣势：公路工程项目BIM设计需要在多种软件中进行，文件格式不统一；大体量模型支持能力差，数据支持量小，硬件要求高，处理效率低。

目前国内采用Autodesk平台的案例主要有铁一院的西成客专清凉山隧道[1]、铁四院的福平铁路新鼓山隧道[2]和中交二院的港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道[3]等。

图1 清凉山隧道BIM模型

图2 新鼓山隧道BIM模型

2.2 Bentley平台

Bentley系列软件适用于大型基础设施，尤其是特大复杂工程，是目前专业覆盖最全面的软件服务商。Bentley平台的BIM系列常用软件见表2。

表2 Bentley平台BIM系列常用软件

Bentley系列软件的底层平台为Microstation，从在国外的普及程度和绘图能力上来说，该软件和AutoCAD齐名，但该软件三维能力较AutoCAD更加强大。但由于Bentley对中国市场不重视、本地化弱以及技术支持薄弱等原因，导致二维绘图时代在中国几乎不见影踪。

Bentley系列软件中与Civil 3D功能相近的是PowerCivil，PowerCivil是一款专业的道路设计软件，可以进行道路BIM设计，而且该软件是目前唯一一款能够做市政隧道的软件。一般来说，公路隧道断面除紧急停车带外基本不变，而市政隧道经常会有各匝道进出，主匝道断面宽度或高度变化频繁，导致出图工作量更大。因此，PowerCivil完全能够满足公路隧道BIM技术需求。

Bentley平台的优势：功能完整全面，具有交通行业全寿命周期解决方案，尤其在公路隧道领域领先于其它BIM软件；真正做到了“一个平台，一个模型，一个数据源”，采用统一的平台MicroStaion和统一的文件格式dgn，保证数据互用共用，无需多种软件，无需转换数据格式；大体量模型支持能力强，数据支持量大，硬件要求较低，处理效率高；具有完整的生态圈、开放的平台和北京跨世纪软件技术有限公司等行业合作伙伴，收购了桥梁大师、路线大师软件；PowerCivil提供了国内常用的道路软件如路线大师、纬地、EICAD等的数据接口，可将PowerCivil中设计的路线与国内常用道路软件进行数据转换；其数据格式dgn可与Autodesk平台的数据格式dwg进行相互转换。Bentley平台的劣势：国内用户多习惯于Autodesk平台，需要从头学习Bentley系列软件的使用和开发；该系统软件有着大量不同的用户界面，不易上手，很难短时间掌握；本地化相对Autodesk平台较差。

目前采用Bentley平台的案例国内主要有中电建华东院的杭州市紫之隧道等，国外主要有英国的Crossrail地铁、巴西的桑托斯瓜卢嘉隧道等。

图3 紫之隧道BIM模型

2.3 Dassault平台

达索平台在航空、航天、汽车、大型机械、精密仪器等领域应用广泛，该软件的应用典型项目案例就是北京奥运会主会场鸟巢，其BIM系列常用软件见表3。

表3 Dassault平台BIM系列常用软件

Dassault系列软件的平台软件为CATIA，其参数化能力出色，在制造业应用普遍，但面向工程业的专业应用相对较少。

Dassault平台的优势：强大完整的建模能力；表现能力和信息管理能力都比传统的建筑软件有着相当明显的优势；参数化能力出色。Dassault平台的劣势：其与工程建筑行业的项目特点和从业人员的特点对接适应问题是其最大的问题，没有针对路桥隧专门的软件，没有平纵横的概念，没有缓和曲线；大体量模型支持能力差；掌握需要大量的时间，上手慢；软件价格高昂。

目前国内采用Autodesk平台的案例主要有铁二院的宝兰客专石鼓山隧道[4]等。

图4 石鼓山隧道BIM模型

2.4 比选结果

从使用习惯来说，Autodesk平台和Bentley平台同属土木工程类软件，本地化较好，较符合公路行业的使用习惯；Dassult平台的操作主要基于机械工程的习惯和术语，对公路行业使用人员的要求较前两款软件要高，不易掌握。

从BIM建模能力来讲，Autodesk平台虽然应用范围广、软件全面、价格低廉，但对异型结构的建模能力较弱、软件之间无缝互导尚未实现，大体量模型支持能力差；Bentley平台虽然做到了“一个平台，一个模型，一个数据源”，大体量模型支持能力强，在市政隧道领域具有优势，但对于信息属性的添加、参数化的控制相对较弱，后期需要做大量二次开发；Dassult平台建模和参数化能力都很强、软件之间基本互通，但解决全寿命周期前端与后端的能力弱。

从软件购买和引进成本来看，Dassult平台最高，其次是Bentley平台，Autodesk平台最低。

综合比较可知，公路隧道BIM技术软件平台可根据如下原则选取：

(1)对于二次开发能力较强的设计单位，建议采用Bentley平台；

(2)对于二次开发能力较弱的设计单位，建议采用Autodesk平台。