在铁路勘察设计中BIM技术的运用现状分析

任 申

（中国铁路设计集团有限公司，天津 300251）

近年来，随着我国社会经济的快速发展和“一带一路”战略的大力实施，BIM技术在我国铁路行业的运用逐步兴起。为了促进BIM技术在铁路勘察设计中的推广运用，该文从BIM理念入手，深入分析了BIM技术在铁路勘察设计3个阶段中的运用，并认真剖析了BIM技术在铁路勘察设计运用中主要存在的3个问题，探讨了BIM技术在铁路勘察设计中的发展展望，从而给有关企业工作开展提供一定参考，并且对于推动BIM技术在铁路勘察设计阶段的运用具有很好的引导和探讨价值。

1 BIM概述

BIM（buildinginformationmodeling）概念源自美国，译为建筑信息模型。针对美国BIM 国家标准对BIM的含义的解释，可以理解为BIM是工程建设项目全生命周期所有信息的数字化表达，集成工程建设项目全生命期数据的工程数据模型，可以通过共享手段为工程建设所有参与方提供高效、可靠的决策依据，促使各参与方高效、协同、一体化地完成建设作业。主要具有可视化性、协调性、模拟性、优化性、可出图性、一体化性、参数化性以及信息完备性8个特点。

2 在铁路勘察设计中BIM技术的运用分析

铁路勘察设计BIM技术的运用主要体现在3个阶段：1）工程可行性研究阶段；2）初步设计阶段；3）施工图设计阶段。铁路工程BIM 运用主要体现在路基、桥梁、隧道、站房以及四电与路基这几个方面设计。第一，铁路桥梁中运用BIM技术通常涉及的内容有参数化建模、三维协同设计、碰撞检查、仿真等等；第二，铁路隧道中运用BIM技术主要是按照施工细度来构建全隧道模型，这里面设计明暗洞、防排水以及洞门等模型；第三，铁路站房中运用BIM技术构建其三维模型、施工图交付标准；第四，铁路四电与路基中运用BIM技术则是实现可视化模型设计。

2.1 BIM技术在可行性研究阶段运用

针对BIM技术在铁路勘察项目可行性研究阶段运用上，其是基于分析工程规模、投资以及运营等实际来对可行性、设计方案予以验证，从而最大限度地确保方案科学合理以及具有较好经济性。具体体现在：1）借助于BIM数据集成和管理平台集成铁路工程项目中路基、桥梁、隧道、站房与四电集成等专业方案设计模型，研究铁路项目和其沿线构造物位置关系，以促使新建铁路项目和铁路网、地市发展建设同步；2）可进行针对项目投资估算、地质状况、沿线景观、征拆迁、噪音、建设风险等等方面内容运用BIM技术开展分析。

2.2 BIM技术在初步设计阶段运用

铁路工程初步设计阶段可运用BIM技术对设计方案或重大技术问题的解决方案进行综合分析，论证技术上的适用性、可靠性和经济上的合理性。具体体现在：1）建立比选设计方案模型，从方案的可行性、功能性、美观性等方面进行分析，选择最优设计方案；2）以往铁路勘察作业往往采用二维图纸来展示勘察成果，但并不直观，不利于工程技术人员的理解。而三维可视化是BIM技术最重要的优势之一，它能够利用计算机软件对二维线条整合形成三维模型，同时，三维图形能够展示真实地质环境，在很大程度上方便了技术人员之间的相互交流及协同工作，减少了工程风险。利用初步设计模型可视化展现设计方案并进行方案分析以及与周边环境的协调性检查和环境影响分析，直观、可视化展示模拟视频和控制要素，以利于进行方案沟通交流；3）可进行施工工法模拟、工程量统计、管线碰撞检查、限界优化设计、工程管理等其他运用。

2.3 BIM技术在施工图设计阶段运用

铁路工程施工图设计阶段可运用BIM对设计方案进行综合模拟及检查，进一步优化方案中的技术措施、工艺做法等，在初步设计的基础上辅助编制可供施工和运营维护阶段使用的设计文件。具体体现在：1）利用BIM数据集成与管理平台实现对设计图纸和BIM交付成果的集中存储与管理，进行工程进度与成本管理；2）利用施工图设计模型，开碰撞检查，辅助优化设计；3）利用施工图设计模型输出各清单子目工程量与项目特征信息，根据工程量清单中的分部分项优化完善模型数据，辅助编制、校核工程量清单，提高各阶段工程造价的效率与准确性；4）可进行建筑能耗分析、日照分析、结构计算分析、铁路分析等其他运用。5）BIM技术在创建地质模型构件时能够赋予构件相关联参数，如建立钻孔模型时可输入其深度、单价等信息。这样能够很大程度上减少项目信息的重复输入，减小了信息输入错误的可能性。同时，在BIM模型中，某一项信息因存在问题需要修改，则与之相关联的信息就会自动更新，大大提高了岩土勘察人员的工作效率及准确性。

3 在铁路勘察设计中BIM技术的运用现状分析

目前BIM在铁路勘察设计方面的运用仍处于起步阶段，目前主要是通过初测获取可行性研究设计所需的相关数据，定测获取初步设计和施工图设计所需的相关数据，为项目的方案比选提供依据和参考。但是BIM在铁路工程勘察设计方面的大力推广和运用还存在一定的难度。具体存在以下几个方面的问题：

3.1 缺乏铁路勘察设计方面的BIM技术人才

由于铁路工程专业就业方向针对性较强，目前我国主要是原铁道部直属院校开设有铁道工程专业，但是这些院校针对铁路工程方面BIM技术人才的培训较少。铁路勘察设计方面BIM技术的普及，人才是核心要素，需要既懂专业又精通软件的复合型人才。因此，开设有铁路工程专业的高等院校要大力开展BIM人才培养，积极开展和铁路勘察设计企业之间的BIM技术交流培训，提高BIM技术人才的创新性和实践性，以免学与用脱节，要培养一批综合素质和专业技术均较高的BIM技术人才。

3.2 缺乏统一标准和顶层设计，没有形成针对中国铁路工程的BIM技术标准和完全本土化的BIM技术平台

BIM译为建筑信息模型，最先运用在建筑工程方面，随着社会经济的快速发展和铁路行业技术革命的不断推动，在铁路工程勘察设计方面有了初步运用，但是目前为整理、统一BIM技术在铁路工程方面的统一标准，BIM平台门类繁杂，部分模块尚未完全实现国产化，和铁路行业标准不匹配，缺乏顶层设计，导致不同铁路勘察设计企业使用过程中沟通、交流、协作不畅，最终影响BIM技术在铁路行业类的大力推广使用。

3.3 BIM技术在铁路工程全生命周期运用的优势未体现

目前BIM技术在项目设计、施工、运营维护各阶段的运用中各自为阵，完全割裂，无法进行有效的信息共享与沟通交流，没有有效的融汇贯通在全生命周期。设计、施工以及运营维护都只停留在自发的层面，未形成统一的管理和体系。虽然，目前中国铁路行业已形成了BIM联盟，但是行业政策引导和激励还不够明显，迫切需要从国家层面出台铁路工程BIM技术运用的纲领性文件，引导和督促各勘察设计企业制定相关制度和政策，层层引导、激励和推进BIM技术在铁路工程方面的运用。

4 铁路勘察设计中BIM技术的运用发展浅谈

我国作为建筑-工程-施工（architecture-engineering-construction，AEC）的大国，整个工程行业最终都会趋向一个高度信息化、标准化、集成化、协同化的状态。随着当前BIM技术的不断发展和完善，我国“一带一路”战略大力实施，铁路“走出去”的步伐不断加快的同时，铁路工程行业也不可避免的要将BIM技术运用到规划、勘察、设计、建造和运营维护等全生命周期，运用BIM技术能建立以工程实体、时间和工序为主体的多维度的结构化数据库，将项目数据精确细化到构件级，在铁路勘察设计阶段充分利用其可视化性、协调性、模拟性、可出图性、信息完备性等优点，为整个勘察设计阶段提供更好的数据和模型支持，保证勘察设计结果的优化性和科学性，并为后续的施工和运营维护工作提供支持和帮助，实现各环节的协调工作，从而可以提高铁路工程建设的效率与效益。随着社会经济的不断发展，铁路工程领域必将进一步掀起BIM技术运用的热潮，不断推动我国铁路行业的转型升级和健康、持续和走出去的发展。