铁路工程专业（yè）众多，涉（shè）及20余个（gè）专业，而各个专业（yè）根（gēn）据本专业的特（tè）点（diǎn）往往选择（zé）不同的BIM设计软（ruǎn）件，不（bú）同的设（shè）计（jì）软件必然导致软件间数据交互的困（kùn）难。即使存在（zài）一个超（chāo）级软（ruǎn）件(实际上不可能)能解决（jué）各（gè）专（zhuān）业（yè）的问题（tí），由（yóu）于铁路工程体（tǐ）量巨大，直接采用原始（shǐ）模（mó）型（xíng）协同仍然存在很大的障碍（ài），而（ér）且（qiě）在不同设计院或部门协同设计（jì）时存在知（zhī）识产权的（de）隐患。

理想的方法是通过IFC实现各软件的（de）数据（jù）交换。事（shì）实上从IFC发（fā）布的第一（yī）个版本到现在，已（yǐ）经过去了二（èr）十多年，IFC标准在实（shí）施过程中仍（réng）然（rán）存在各种问题，包括颜色缺失、属性缺失、关系缺失、几何缺（quē）失、构件类型不一致以及导出（chū）的IFC文件过大。而（ér）对（duì）于（yú）铁（tiě）路（lù）工程，铁路IFC标准尚未成为国际标准，软（ruǎn）件厂商支持的动力（lì）不足，当前阶段，采用IFC标准实现铁路工程BIM协同设计并不现实。

结（jié）合铁路工程（chéng）特（tè）点和当前BIM技术水平（píng），本（běn）文提出铁路工程多平（píng）台BIM协同技术路线:协同设计（jì）分成两（liǎng）个层次，数据层面的（de）协（xié）同（tóng）和模型层面的协同。首先（xiān）各专业（yè）根据（jù）专业间协作的（de）特点（diǎn），共同（tóng）创（chuàng）建协同（tóng）共享数据库。基于（yú）共（gòng）享数据库，各专业根据数据协同标准和专（zhuān）业数据标准开发本（běn）专（zhuān）业（yè）的BIM设计软件。然后（hòu）统筹（chóu）各专业不同需求，利用合适（shì）的图形（xíng）引擎将不同数（shù）据源的BIM设计模型转换为统一的（de）模型数据格式，并根（gēn）据铁路（lù）工程的项（xiàng）目特点建立企业级协（xié）同设计平台。最（zuì）后基于协同设（shè）计平台开展专业间的模型层（céng）面的协同（tóng）设计工（gōng）作。技术（shù）路（lù）线如下图所示。

图形引（yǐn）擎

合适的图形引擎是协同设计平台的核心。目（mù）前铁路工程BIM设计主要采用三大主（zhǔ）流设计平台：Autodesk、Bentley、Dassault。三大设计平台侧重点各（gè）不（bú）相同，各有所长，均拥有广（guǎng）大的用户群。因此，协（xié）同平台的图（tú）形引擎（qíng）必（bì）须可（kě）以兼容三大主流（liú）平（píng）台（tái）软件（jiàn）格式。

本文（wén）采用（yòng）兼容Catia、Revit、Bentley、Inventor、Civil3D、Tekla、IFC 等软件格式（shì）的图（tú）形引（yǐn）擎，在保留原（yuán）始模型的（de）几何、结构及属性等信息的基（jī）础上，将（jiāng）模型（xíng）转换成轻量（liàng）化格（gé）式文件，基本能（néng）满（mǎn）足铁路（lù）设计不同专业（yè）的需求。图形（xíng）引擎配（pèi）备的转换器采用“一次（cì）转（zhuǎn）换”技（jì）术路线，针对每种软件单独（dú）开发（fā）转（zhuǎn）换（huàn）器，解决了轻量化（huà）模型“变形、信息丢（diū）失”的问（wèn）题。

具体的方法为（wéi）:采用C++/ CAA/ C#等语（yǔ）言（yán）(不（bú）同模型格式需采（cǎi）用不（bú）同的技术路（lù）线)开发，解析原始模型的（de）构件组（zǔ）织（zhī）结构，找（zhǎo）到构件最小单（dān）元（yuán），分析模型（xíng）单（dān）元的顶点（diǎn）、面（miàn）、实体几何（hé）数据，对其进行Tessellation处理，获得构件（jiàn）的三角面片数据，通过控制Tessellation处理参数(边线步（bù）长、曲线弦高（gāo）等)，可（kě）获得模型不同精度的三角面片（piàn）数据结果，从而获得不同的轻量化模型（xíng）几何（hé）数据。

平台（tái）框架

平台采用（yòng）B/S和C/S混合架构，可以分为数据管（guǎn）理层、基（jī）础支持层、持久层、业务（wù）层（céng）、控制层、表示层，如下图所示。

功能（néng）设计

按铁路工程协同设（shè）计需求，平台功能包括用户信（xìn）息管理、项目管理、知识（shí）库管理、项目资料、任务管理、资料互提、成果（guǒ）提交（jiāo）、设计管（guǎn）理、资料归档等。详细（xì）功能如下（xià）图所示。

项目概况

羊台山隧道群是赣深高铁（tiě）的控制性工程，场区（qū）地（dì）貌以丘陵为主，地形起（qǐ）伏，局部陡峭，隧道穿越（yuè）花岗岩（yán）地层。该（gāi）段线路（lù）复杂，羊（yáng）台山隧道（dào）进（jìn）口（kǒu）段为一般双线隧道，受深圳北联络线接入影响，隧（suì）道（dào）中部（bù）先后出岔引（yǐn）出两条联络线，正线（xiàn）隧（suì）道由普通断面（miàn）过（guò）渡为大跨（kuà）断面（miàn），再由大跨断面过（guò）渡为燕尾分离式断面。隧道大跨（kuà）段部分地段四线并（bìng）行，最大跨度达25. 7 m，最大开挖断面面积达370 ㎡。隧道燕尾分岔小（xiǎo）间（jiān）距（jù）并行段长度大（dà）;上行联络线DK430+653. 81~ DK430+868段为（wéi）小（xiǎo）间距并行段、两（liǎng）隧道间中间岩柱厚（hòu）1. 76~8. 00 m;下行联络（luò）线（xiàn）DK431+211. 66 ~ DK431+292段（duàn）为（wéi）小间距（jù）并行（háng）段，两隧道间中间岩（yán）柱厚1.73~8. 00 m。赣深高铁羊台山隧道群（qún）包含羊（yáng）台（tái）山隧道、羊（yáng）台山1号隧道、羊（yáng）台山2号（hào）隧（suì）道（dào）、 伯（bó）公（gōng）坳（ào）2号隧道、羊台（tái）山中桥（qiáo）等工点，其中羊台山隧道全长3 524. 57 m，最大（dà）埋（mái）深约345 m。

羊台山隧道群工程复杂，参（cān）与专业较多，是一个理想（xiǎng）的协同设计研究对象。本文依托羊台山隧道群（qún）工程研究铁路工程BIM协（xié）同（tóng）设计。

协同设计平台工作流（liú）程

协同设计平台的工（gōng）作流（liú）程如下：首先项目管理员在后台web端设置项（xiàng）目，包括新建项目、人员安排、权限设置、审（shěn）核流程类型设（shè）置（zhì）等。前端项目（mù）总体及专册根据（jù）项目（mù）时间节点要求和专业分工分（fèn）配设计任务，包（bāo）括（kuò）成（chéng）果（guǒ）任务和互提资（zī）料任务（wù）分配。设计人员完成分（fèn）配任（rèn）务后，提交模型至协同（tóng）设计（jì）平（píng）台（tái）。校审人员在线校审成果模型，包括专业内（nèi）校审和专业间校审，校审意见反馈（kuì）和模型调（diào）整交叉进行，直至完成所有的模型校（xiào）审及（jí）修改。最后交付最终成果，资料自动归档。整（zhěng）体流（liú）程如（rú）下图所示。

设计任务分解与工作流程（chéng）

设计（jì）任（rèn）务可以分为成果任务和资料互提任务。成果任务（wù）为模（mó）型及图纸任务；资料互（hù）提任务为设计过程中需要（yào）的其他专业资料（liào）。羊台山隧道群BIM设计（jì）成果任务以专（zhuān）业和空间位（wèi）置为原则分解，分（fèn）解尽量避免任务耦合（hé），涉（shè）及的主要专业包括（kuò）线路、航测、地质（zhì）、隧道、桥梁（liáng）、轨道（dào）和接触网等。主要专（zhuān）业成果任（rèn）务（wù）分解如下图所示。

根据成果任务分解,在协同设计平台上设置任（rèn）务（wù）结构树，然（rán）后（hòu）完成（chéng）每个任务的人员分配、时（shí）间节点安排、工作流程配（pèi）置等工作。

除了成果任务，各个专业在设计过程中还需要（yào）提供或接受（shòu）其他专业的一些资料来完成设计工作，这部分任（rèn）务我们称之为资料互提。根据（jù）数据的流转方式，在协同（tóng）平（píng）台上设置资料（liào）互提任务，包括任（rèn）务（wù）名称、任（rèn）务（wù）描述、时间节点（diǎn）、指定（dìng）上传人员和接收人员。互提资料可（kě）能是（shì）图纸、文档或者模型（xíng），但是最重要的是数据互提，各（gè）个专业的数据互（hù）提如下图（tú）所示。

专业BIM设计软（ruǎn）件及模（mó）型提交

本项目旨在（zài）研究多源数据（jù）协（xié）同平（píng）台，因此未限制专业使用某一种软件，各专业根据自身特点选择合适的软（ruǎn）件开展BIM设计。线路、地形、地（dì）质专业采用Civil3d软件建立各专业（yè）模型：桥梁、隧道专业采用CATIAV6平台建立（lì）隧道（dào）专业模型：轨道专业采用（yòng）Bentley平台建立轨（guǐ）道模型：接触网专业采用了Revit软（ruǎn）件建（jiàn）立接触网专业模型。

地（dì）质模（mó）型

隧道专业（yè）模型

接（jiē）触网专业（yè）模型（xíng）

各（gè）专（zhuān）业通过开发图形（xíng）转换软件，将BIM模型转换（huàn）为轻（qīng）量化模（mó）型，然（rán）后根据设（shè）计（jì）管理平台任务树，提（tí）交至协同设计（jì）管理平（píng）台，设计管理平（píng）台任务（wù）树及总装模型如（rú）下图所示。

模型校审管理

在线校审（shěn）分（fèn）为专业（yè）内成果校审（shěn）和专业间（jiān）成果会审。专业内成果校审在设计成果提（tí）交后即（jí）触发，校（xiào）审人员将在移动端（duān）APP上接收到校审（shěn）任务，校审人员可（kě）以选择在移动端浏（liú）览模型、批注（zhù），也可以在（zài）电脑端借助更多样化（huà）的校审工具审阅提交的成（chéng）果（guǒ），最后签名提交审（shěn）查文档驳回或提交下一环节。

专（zhuān）业间成果（guǒ）会审在任务（wù）结构树节点任务提交后触发。各专业（yè）通过（guò）测量工具、剖切（qiē）工（gōng）具、碰撞检测工具（jù）等会审专业间的模型问（wèn）题,通过互提资料的方式,提出成果会审意见。专（zhuān）业间成果会审,不（bú）是一（yī）个串行的协作流程,而是（shì）一个（gè）并（bìng）行往复的过程,专业间会（huì）有意见的来往（wǎng）,各专（zhuān）业模（mó）型不（bú）断调整并提交至平（píng）台。此时如果遇到无（wú）法协（xié）调的（de）问（wèn）题,总体应将冲突的意见通过平台提交至院总工程师（shī）,由院总工（gōng）程师裁定解决。会审流程（chéng）结束后,提交最终成（chéng）果,关闭任务结构（gòu）树编辑功能。

模型校审管理

结合铁路（lù）工程特点和当前BIM协同设计难点,提出（chū）铁路工程多（duō）平台BIM协同技术路线（xiàn）,并（bìng）进（jìn）一步提出了（le）数据（jù）与（yǔ）模型（xíng）两个层次的协同（tóng）方法。

基于铁路工（gōng）程多（duō）平台BIM协同技术路线,从图（tú）形引擎、平台（tái）框架、功能设计（jì）3 个方面详述了基（jī）于（yú）多源（yuán）数据的铁路工程BIM协同（tóng）设计平台。

以赣深高铁（tiě）羊台山（shān）隧道群为试（shì）点（diǎn）项（xiàng）目,从工作（zuò）任务分（fèn）解、数据互提、模型提（tí）交、模型校（xiào）审等方（fāng）面（miàn）验证了（le）铁路工程（chéng）BIM协同设计平台。

该技术路线摆脱了对单一平（píng）台的依赖,具有很强的可复（fù）制性,目前已经（jīng）顺利应用至江阴（yīn）靖（jìng）江长江隧道BIM设计和福厦高铁BIM设（shè）计。

基于（yú）多（duō）源数据的铁路工程BIM协同设（shè）计平台具有兼（jiān）容多平（píng）台（tái）、模型轻量（liàng）化、保护各专业知识产权等优点，还可以直接转（zhuǎn）换（huàn）到施工管理平台。结合当前的（de）任务形势，平台下一步的研究工作重点如下。

(1)协同模型标准。目前的模型标（biāo）准（zhǔn）主要是面向交付的标准，如（rú）LOD3. 5 是面向施工图阶段的交付精度（dù），但是对（duì）于（yú）协同的模型（xíng），采用这一标准（zhǔn）不（bú）一定（dìng）合适，因为协同设（shè）计的关注（zhù）点往往在于专（zhuān）业接口，涉（shè）及专业接口的模型应做（zuò）细致，而其（qí）他模型达到LOD2. 0 可能（néng）就（jiù）足够了。因此，有必（bì）要研究协同模型（xíng）标准（zhǔn），使（shǐ）BIM协同设计更高效（xiào）。

(2)知识（shí）库管理。目前（qián）的知（zhī）识管（guǎn）理模块（kuài）包括图纸、文档、模型资源（yuán）库（kù）、案例分析（xī）、经验教训等静（jìng）态知识（shí）管理。有必要进一步研究知识自（zì）主推送、模型（xíng）智能检（jiǎn）

查、图档自动审核等动态知识管理。

(3)与铁路（lù）工（gōng）程（chéng）运维管理平台接口研究（jiū）。目（mù）前的建设管理模式宜（yí）分为两（liǎng）级（jí），一级为全路的运维管理平台，二（èr）级（jí）为工点级的施工管（guǎn）理。工点级施工平台（tái）包含（hán）最基础的（de）海量数据，宜由（yóu）设计、施工单（dān）位完（wán）成。现有的协（xié）同设计平台数据可以直接进入到二级平台即我（wǒ）院开发的施工管（guǎn）理平台，但是（shì）与一（yī）级平台即（jí）铁路工程（chéng）运维管理平（píng）台的数据接口需要进一步研（yán）究。