铁路工程（chéng）专业众多，涉及（jí）20余个（gè）专（zhuān）业，而各个专业（yè）根据本专业的特（tè）点往往选择不同（tóng）的（de）BIM设计软件，不（bú）同的（de）设计软件必然导致软件（jiàn）间数据交（jiāo）互的困（kùn）难。即使（shǐ）存在一（yī）个超（chāo）级软件(实际上不可能)能解决各专业的（de）问题，由（yóu）于（yú）铁路工（gōng）程体量巨大，直接采用原始（shǐ）模型协同仍然存在（zài）很大的障碍，而且在不同设计院或（huò）部门协同设计时存在知识产权的隐（yǐn）患。

理想的方法是（shì）通过（guò）IFC实现各软件的数据交换。事实（shí）上（shàng）从IFC发布的第一个版本到现在，已经过（guò）去了二十多年，IFC标准（zhǔn）在实施过程中仍然存在（zài）各种问题，包括颜色缺失、属性缺失、关系缺失（shī）、几（jǐ）何缺失、构件类型不一致以及（jí）导出的IFC文件过大。而对于铁（tiě）路（lù）工程，铁路IFC标准（zhǔn）尚未成为国际标准，软件厂商支持的动（dòng）力不（bú）足，当前阶段（duàn），采用IFC标准实现铁路工程BIM协同设计（jì）并不（bú）现实。

结合铁路工程特（tè）点和当前BIM技术（shù）水（shuǐ）平，本文提出铁路工（gōng）程多平台BIM协同技术路线:协同设计（jì）分成两个层次（cì），数据层面的协（xié）同和模型层面的协（xié）同（tóng）。首先各专业根（gēn）据专业间协作的特点，共同创建协同（tóng）共享数据库。基于共享数据库，各专业（yè）根（gēn）据数（shù）据协同标（biāo）准和专业（yè）数据标准开发本专业的（de）BIM设（shè）计软（ruǎn）件。然后统筹各专业不同需求（qiú），利用合适的图形引（yǐn）擎将（jiāng）不同数据源的BIM设计（jì）模型转换为统一的（de）模（mó）型数据格（gé）式，并（bìng）根据铁路工（gōng）程的项目特点建立企（qǐ）业级协同设计（jì）平台。最后基于协同设计平台开展专业间的模型层面的协（xié）同设计工作。技术（shù）路线如下图所示。

图形引擎

合适（shì）的图形引（yǐn）擎是协同设计（jì）平台的核心。目（mù）前（qián）铁路工程BIM设计主（zhǔ）要采用三（sān）大（dà）主流设计（jì）平（píng）台：Autodesk、Bentley、Dassault。三大（dà）设计平台侧重点各（gè）不相同，各有所（suǒ）长，均拥（yōng）有广大的用户群。因此（cǐ），协同平台的图形引擎必须可以（yǐ）兼容（róng）三大主流平（píng）台软（ruǎn）件格（gé）式。

本（běn）文采用兼容（róng）Catia、Revit、Bentley、Inventor、Civil3D、Tekla、IFC 等软件格式的图形引擎，在保留原始模型的（de）几何（hé）、结（jié）构（gòu）及属性等（děng）信息的（de）基础（chǔ）上（shàng），将模型转换成轻量（liàng）化格式文件，基本能（néng）满足铁路设计不同专业（yè）的需求。图形引擎配备（bèi）的转（zhuǎn）换器采用（yòng）“一次转换”技术（shù）路线，针对每种软件（jiàn）单独开（kāi）发转（zhuǎn）换器，解决了轻量化（huà）模型“变形、信息丢失”的问题。

具体（tǐ）的方（fāng）法为:采用C++/ CAA/ C#等语（yǔ）言(不同模型格式需采（cǎi）用不同的（de）技术路线)开发，解析原始模型的构件组织（zhī）结（jié）构，找（zhǎo）到构（gòu）件（jiàn）最小单元，分析模型单元的顶点、面、实体（tǐ）几何数据（jù），对（duì）其进（jìn）行Tessellation处理，获得构件的三角面片数据（jù），通（tōng）过控制Tessellation处理参数(边线步（bù）长、曲线弦高等)，可获（huò）得模型不同（tóng）精度（dù）的三角面片数据结果，从而获得（dé）不同（tóng）的（de）轻量化模（mó）型几（jǐ）何数据（jù）。

平（píng）台框架

平台采用B/S和（hé）C/S混合架构，可以分为数据管理层、基础（chǔ）支持层、持久（jiǔ）层、业务层、控（kòng）制层、表示层，如下图所示。

功能设计

按铁路工程（chéng）协（xié）同设（shè）计需求，平台（tái）功能包括用户信息（xī）管理、项目（mù）管理、知（zhī）识库管理、项目资料、任务管理（lǐ）、资料（liào）互提、成果提交、设（shè）计（jì）管理、资料归（guī）档等（děng）。详细功能如下图所示（shì）。

项（xiàng）目（mù）概况

羊台（tái）山隧道（dào）群是赣深高铁的控制性工程，场区地（dì）貌以丘陵为主，地形起伏，局部陡峭（qiào），隧道穿越花岗岩（yán）地层。该（gāi）段线路复杂，羊台山隧道进口段为一般（bān）双线隧道，受深圳北（běi）联络线（xiàn）接入影响（xiǎng），隧（suì）道中部先后（hòu）出岔引出两条联络线（xiàn），正线隧道由普通断面过渡为大跨断（duàn）面，再由大跨断（duàn）面过渡为燕（yàn）尾分（fèn）离式断（duàn）面（miàn）。隧道大跨（kuà）段（duàn）部分地段四线并行，最大跨度达25. 7 m，最大开挖断面面积达370 ㎡。隧道燕尾（wěi）分岔小间距并行段（duàn）长（zhǎng）度大;上（shàng）行联（lián）络线DK430+653. 81~ DK430+868段为小间距并行段、两隧道间中间岩柱厚（hòu）1. 76~8. 00 m;下（xià）行联络线DK431+211. 66 ~ DK431+292段为小间距并行段，两隧道间中（zhōng）间岩柱厚1.73~8. 00 m。赣深高铁羊台山隧道群包含羊台山隧道、羊（yáng）台山1号隧道（dào）、羊台山2号隧道、 伯公（gōng）坳2号（hào）隧道、羊（yáng）台山中桥等工点，其中羊台山隧道全长3 524. 57 m，最大埋深约345 m。

羊台山隧（suì）道（dào）群工（gōng）程复杂，参与专业较多，是（shì）一个理想的协同设计研究（jiū）对（duì）象（xiàng）。本文依托羊台（tái）山隧道群工程研究铁路工程BIM协同设计。

协（xié）同设计平台工（gōng）作流程

协（xié）同设计平台的工作流（liú）程如下：首（shǒu）先项目管理员在后台web端设置项目（mù），包括新（xīn）建项目、人（rén）员安排（pái）、权（quán）限（xiàn）设置、审核流程类（lèi）型设置等（děng）。前端项目总体及专（zhuān）册根据项目时间节点要求（qiú）和专业（yè）分工分配（pèi）设计任务，包括成果任务和互提资料任（rèn）务分配。设计人员（yuán）完成分配任务后，提交模型至协同设计平台。校审（shěn）人员（yuán）在（zài）线校审成果模型，包括专业（yè）内校审和专业间校审，校审意见反馈和模型（xíng）调整交叉进行，直至完成所有的（de）模型校审（shěn）及修改。最（zuì）后交付最终成果，资料自动（dòng）归档（dàng）。整体（tǐ）流程（chéng）如下图所示。

设计（jì）任务（wù）分解与工作流程

设计任务可以分为成果任务和资料互提任务。成果任务为模型（xíng）及图纸任务；资料（liào）互提任务为设计（jì）过程中需（xū）要的其他专业资料。羊台山隧（suì）道群BIM设（shè）计成果任务以专（zhuān）业（yè）和空间（jiān）位置为（wéi）原则分（fèn）解，分解尽量避免任务耦合，涉（shè）及的主要专业包括线路（lù）、航测、地质、隧（suì）道、桥梁、轨道和接触网等。主（zhǔ）要专业（yè）成果任务分解如下图所示（shì）。

根据成果任务分解,在协同设计平台上设置任务（wù）结构（gòu）树（shù），然后完成（chéng）每个任务的人（rén）员分配、时间节（jiē）点安排、工作流程（chéng）配置（zhì）等工（gōng）作。

除了成果任务，各（gè）个专业在（zài）设（shè）计过程中还（hái）需要提（tí）供（gòng）或接受其他专业的一些资料来完成设计工作，这部分任（rèn）务我们（men）称之为资料（liào）互提。根据数据的流转方式，在协同平台上设置资料互提任（rèn）务，包（bāo）括任务（wù）名称、任务描述、时间节点（diǎn）、指定上传人员和（hé）接收人（rén）员。互提资料（liào）可能是（shì）图纸、文档或者模型，但是最重要的是数据互提，各个专（zhuān）业的数据互提如下图（tú）所示（shì）。

专业BIM设计软件及模型提交

本项目（mù）旨在（zài）研究多（duō）源数据协同平台，因此未限（xiàn）制专业使用某一种软件（jiàn），各（gè）专业根据自（zì）身特（tè）点选择合适的软件（jiàn）开展BIM设计。线路、地形、地质（zhì）专业采（cǎi）用Civil3d软件建立各（gè）专业模型：桥梁、隧道专业采（cǎi）用CATIAV6平台建立（lì）隧道专业模型：轨道专业采用Bentley平台（tái）建立轨道模型：接触网（wǎng）专业采用了（le）Revit软（ruǎn）件建立接触网（wǎng）专业（yè）模型。

地质模型

隧（suì）道专业模（mó）型（xíng）

接触网专业模（mó）型

各专业通过开发图（tú）形转换（huàn）软（ruǎn）件，将BIM模型转换为轻量化模型，然后根据（jù）设计管（guǎn）理平台任务树，提交至协同设计管理平台，设（shè）计管（guǎn）理平台任（rèn）务（wù）树及总装模型如（rú）下图所示。

模型校审管理

在线（xiàn）校（xiào）审（shěn）分为（wéi）专业（yè）内（nèi）成果校审和专业间成（chéng）果会审。专业内成果校审在设计成果提交后即（jí）触发，校（xiào）审人员将在移（yí）动端APP上（shàng）接（jiē）收到校审任务，校审人员（yuán）可以（yǐ）选择在移动端（duān）浏览模型、批注，也（yě）可以在（zài）电脑端借助更（gèng）多样（yàng）化（huà）的校审工具审阅提交的（de）成果，最后签（qiān）名（míng）提交审查文档驳（bó）回或（huò）提交下（xià）一环节。

专业间成果会审在任务结构树（shù）节点任（rèn）务提交后触发。各（gè）专业通过测量工具、剖切工具、碰撞检（jiǎn）测工具等会审专业间的（de）模型问题,通过（guò）互提资料的方式,提出成果会审意见。专业间成果（guǒ）会审,不是一个串行的协（xié）作（zuò）流程,而是一个并行往复的过程,专业间会有意见的来往,各专业模型不断（duàn）调整并（bìng）提交至平台。此时如（rú）果遇到无法（fǎ）协调的（de）问题,总体应将（jiāng）冲突的意见通过平台提交至院（yuàn）总工程师,由院总工程师裁定（dìng）解决。会（huì）审流程结束后,提交最（zuì）终成果（guǒ）,关闭任务结构树编（biān）辑功能。

模型校审管理

结合铁路工程（chéng）特点和（hé）当前BIM协同设计（jì）难（nán）点,提出铁路工程多平台BIM协同技术路线（xiàn）,并进一步提出了数（shù）据与模（mó）型两（liǎng）个（gè）层次（cì）的协同（tóng）方法。

基（jī）于铁（tiě）路工程多平台BIM协同技术路线,从图形引擎、平台（tái）框架、功能设（shè）计3 个方面（miàn）详述了基（jī）于多（duō）源数据的（de）铁路（lù）工程BIM协同设计平台。

以赣（gàn）深高（gāo）铁羊台山隧（suì）道群为试点项目,从工作任务分解（jiě）、数据互提（tí）、模型提交、模型校（xiào）审等方（fāng）面验（yàn）证了铁路（lù）工程BIM协（xié）同设计平台。

该技术（shù）路线摆（bǎi）脱（tuō）了（le）对单一平（píng）台的依赖,具有很强的可（kě）复（fù）制性（xìng）,目（mù）前（qián）已经顺利应用（yòng）至江阴靖江（jiāng）长（zhǎng）江隧道BIM设计和福厦高（gāo）铁BIM设（shè）计。

基于（yú）多源数据的铁路工程BIM协同（tóng）设计平台具有兼容多平台、模型轻量（liàng）化、保（bǎo）护（hù）各（gè）专业知识产权等优点，还可以直接转换（huàn）到施工管理平台。结合当前的任务形势，平台下一（yī）步（bù）的研（yán）究工作重点如下。

(1)协同模型标（biāo）准。目前的模（mó）型标准主要是（shì）面向交付的标准（zhǔn），如LOD3. 5 是（shì）面向（xiàng）施工图阶段的（de）交付精度（dù），但（dàn）是对于协同的模（mó）型（xíng），采用这一标准不一（yī）定合适，因为协同设计的关注点往往在（zài）于专业接口（kǒu），涉（shè）及专（zhuān）业接（jiē）口的模型（xíng）应做细（xì）致，而（ér）其他模型达（dá）到LOD2. 0 可能就足够（gòu）了。因此，有（yǒu）必要研究（jiū）协同（tóng）模型标准，使BIM协（xié）同设计（jì）更高效（xiào）。

(2)知识库管理（lǐ）。目前的知识管理模块包括图（tú）纸、文档、模型资源库、案例分析、经验教（jiāo）训等静态知识管理。有（yǒu）必要进一步研究知识自主推（tuī）送（sòng）、模（mó）型智能检

查、图（tú）档自动审（shěn）核等（děng）动态知识（shí）管理。

(3)与铁路工程运维管理平台（tái）接口（kǒu）研究。目前的建设管理模（mó）式宜分（fèn）为两级，一级为全路的运维（wéi）管理平台，二级为工（gōng）点级的（de）施工管理。工（gōng）点（diǎn）级施（shī）工平台包含（hán）最基础的海量数据（jù），宜由设计、施工单位完成。现有的（de）协同设计平台数据可以直接进入到（dào）二级平台即我院开发的施工管（guǎn）理（lǐ）平台，但是与一（yī）级（jí）平台即铁路工程运维管理平台的数据（jù）接口需要进一步研究。