铁路工程专业众（zhòng）多，涉及20余个专业，而各个专业（yè）根据本专（zhuān）业的（de）特点往往选（xuǎn）择不同的BIM设计（jì）软件，不同的设（shè）计软件必然导致软件（jiàn）间数（shù）据交互的困难。即使存在一个超（chāo）级软件(实（shí）际上不可能)能解决各专（zhuān）业的问题（tí），由于铁路工程体（tǐ）量巨大，直接采用原（yuán）始模型（xíng）协同仍然（rán）存在（zài）很大的障碍，而且在不（bú）同设计院或部门协同设计（jì）时存在知识（shí）产权的隐患。

理想的方法是通过IFC实现各软（ruǎn）件（jiàn）的数据交换。事实上从IFC发布（bù）的第一个版本（běn）到现在，已经过去了二（èr）十多年，IFC标准在实施过程中仍然存在各种问题，包括颜色缺失、属性缺失、关（guān）系缺失、几何缺失（shī）、构（gòu）件（jiàn）类型不一致以及导（dǎo）出的（de）IFC文件过大。而对于铁路工（gōng）程（chéng），铁路（lù）IFC标准尚（shàng）未成为国际（jì）标准，软件厂商支持（chí）的动力不足，当前阶段，采（cǎi）用（yòng）IFC标准实现铁路工程BIM协同设计并不现实。

结合（hé）铁路工程特点和当前BIM技（jì）术水平，本（běn）文提出铁路工程多平台BIM协同技术路线:协同设计分成两个层次，数据（jù）层面的协同和模型层面的（de）协同。首先各专（zhuān）业根据专业间协作的特点，共同（tóng）创（chuàng）建协同共享数据库。基于共享数据库，各专业（yè）根据（jù）数据协同标准和专业数据标（biāo）准开发本（běn）专业（yè）的BIM设计软件（jiàn）。然后统筹各专业不同需求，利用合适的图形引擎将不同数（shù）据源（yuán）的BIM设（shè）计模（mó）型转换为统一的（de）模型数据格式，并根据铁路工程的项目特（tè）点建立企业级（jí）协同设计平台（tái）。最后基于协（xié）同设计平台开展专业间的模型层面的协同设计工作。技术路线如（rú）下（xià）图所示。

图形引擎（qíng）

合适（shì）的图（tú）形引（yǐn）擎（qíng）是（shì）协同（tóng）设计平台的核心（xīn）。目前铁路工程BIM设计主要采用三（sān）大（dà）主流设计平台（tái）：Autodesk、Bentley、Dassault。三大设（shè）计（jì）平台侧（cè）重点各不相同，各有（yǒu）所长，均拥（yōng）有广大的用户（hù）群。因（yīn）此，协同平台的图形引擎必须可以兼容三大主流平台软件格式。

本文采用兼容Catia、Revit、Bentley、Inventor、Civil3D、Tekla、IFC 等软件（jiàn）格（gé）式的图形引擎，在保留原始模型的几何、结构及属性（xìng）等信息的基础上，将模型转换（huàn）成（chéng）轻量化格式文件（jiàn），基本能满足铁路设计不同专业的需（xū）求。图形引擎（qíng）配备的（de）转换器采用“一次转换”技术路线，针对每种软件单独开发（fā）转换器，解决了轻量化模型“变形、信息丢失”的问题。

具体的方法为:采（cǎi）用C++/ CAA/ C#等（děng）语言(不同模型格式需（xū）采用不同的技术路线)开（kāi）发，解析（xī）原始模型的构（gòu）件组（zǔ）织结构，找（zhǎo）到构件最小（xiǎo）单元（yuán），分（fèn）析（xī）模型单元的顶（dǐng）点、面、实体几何数据，对其进行Tessellation处理，获（huò）得构（gòu）件的三角（jiǎo）面片数（shù）据，通过控制Tessellation处理（lǐ）参数(边（biān）线步长、曲线（xiàn）弦（xián）高等)，可获得（dé）模型不同精度（dù）的三（sān）角（jiǎo）面片数据结果，从而（ér）获得（dé）不同的（de）轻量化模型几何数据。

平（píng）台框架

平台（tái）采用B/S和C/S混合架（jià）构，可以分为数据管理（lǐ）层、基础支持层、持久层、业务层、控制层、表示层，如下图所（suǒ）示。

功能设计（jì）

按铁路工程协同设计需求，平台功能包括用户信息管理、项目管（guǎn）理（lǐ）、知识库管（guǎn）理、项（xiàng）目资料、任务管理、资料互提（tí）、成果提（tí）交、设计管理、资料归（guī）档等（děng）。详细功能如（rú）下图所示（shì）。

项目概况

羊（yáng）台山隧道群是赣（gàn）深高铁的控（kòng）制性工程，场（chǎng）区地貌以丘陵为（wéi）主，地（dì）形起（qǐ）伏（fú），局部（bù）陡（dǒu）峭，隧道穿越花（huā）岗岩地层。该段（duàn）线路复杂（zá），羊台山隧道进口段为一般双线隧道，受深圳北联络线接入影响，隧道中（zhōng）部（bù）先（xiān）后出岔引出两条联络线，正线（xiàn）隧道由普（pǔ）通断面（miàn）过渡（dù）为大跨断面，再（zài）由大跨断面过渡为燕（yàn）尾分（fèn）离式断面。隧道大跨段部分地（dì）段（duàn）四线并行（háng），最大跨度（dù）达25. 7 m，最大开（kāi）挖断面（miàn）面积（jī）达370 ㎡。隧（suì）道燕尾分（fèn）岔（chà）小间距并行段长度大（dà）;上行联络线DK430+653. 81~ DK430+868段为小间（jiān）距并行段、两隧道间中间岩（yán）柱厚（hòu）1. 76~8. 00 m;下行联络（luò）线DK431+211. 66 ~ DK431+292段（duàn）为（wéi）小（xiǎo）间（jiān）距并行段，两隧道间中间（jiān）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、羊台山1号隧道、羊台（tái）山2号隧道（dào）、 伯公坳2号隧道、羊台山中桥等工（gōng）点，其（qí）中羊（yáng）台山隧道全长（zhǎng）3 524. 57 m，最大（dà）埋深约345 m。

羊台山隧道群工程复杂，参与（yǔ）专业较（jiào）多，是一个理想的协同设计研究对象。本文依托羊台山隧道群工程研究铁（tiě）路工程BIM协同（tóng）设计。

协同（tóng）设计平台工作（zuò）流程

协同（tóng）设计平台的工作流程（chéng）如下：首先项目管理（lǐ）员（yuán）在后台web端设置项（xiàng）目，包括新建项目、人员（yuán）安排（pái）、权限设置、审核流程类型设置等。前端项目（mù）总（zǒng）体及专册根据项目时（shí）间节（jiē）点要求和专（zhuān）业分（fèn）工分配设（shè）计任务，包括成果（guǒ）任务和互提资料任务（wù）分配（pèi）。设计（jì）人员完成分配任（rèn）务（wù）后，提交（jiāo）模（mó）型（xíng）至协同设（shè）计平台。校审人员在线校审成果模（mó）型，包括专业内校审和（hé）专（zhuān）业间校审，校审意见反馈（kuì）和模型调整交叉进行，直（zhí）至完成（chéng）所有（yǒu）的模型校审及修改。最后交付最终成果，资料自动归档（dàng）。整体流程如下图所（suǒ）示。

设计任务分（fèn）解（jiě）与工作（zuò）流程（chéng）

设计（jì）任务可以分为成果任务（wù）和资料（liào）互提任务（wù）。成果任务为模型及（jí）图纸任务；资料（liào）互提任务为设计过程中需要的其他专业资（zī）料（liào）。羊台山隧道群BIM设计成（chéng）果任务以专（zhuān）业和空间位置为原则分解（jiě），分（fèn）解（jiě）尽量（liàng）避免任务耦合，涉及的主要专业包括线路、航测、地质、隧道、桥梁、轨（guǐ）道和接触网等。主要（yào）专业成果任务分解如下图所示。

根据成（chéng）果（guǒ）任务分解,在协同设（shè）计平台上（shàng）设置任务结构树（shù），然后完成每个（gè）任务的人员分配、时间节点安（ān）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提供或接受其他专业的（de）一些资料来完成设计工作，这部分任务我们称之为资料互提。根据数（shù）据的（de）流转方式，在协同平台上设置资料互提任（rèn）务，包括任务名称、任务（wù）描（miáo）述、时间节点、指定上传人员和接（jiē）收人（rén）员。互提资料（liào）可能是（shì）图纸、文（wén）档或（huò）者（zhě）模型，但是最重要（yào）的是（shì）数（shù）据互提，各个专业的数据互提如下图所示。

专业（yè）BIM设计软件（jiàn）及模型提交

本项目旨在研究多（duō）源（yuán）数据协同平台，因（yīn）此未限制专业使用某一种软件，各专业根据（jù）自身特（tè）点选（xuǎn）择合适的软件开展（zhǎn）BIM设计。线路、地形、地质专业采用Civil3d软件建立各专业模型（xíng）：桥梁、隧道专业（yè）采（cǎi）用CATIAV6平台建立（lì）隧道专（zhuān）业模型（xíng）：轨（guǐ）道专业采用Bentley平台建立（lì）轨道模型：接（jiē）触网专业采用了Revit软件建立接触网专业（yè）模型。

地质模（mó）型（xíng）

隧道专业模型

接触网专业（yè）模型

各专业通过开发图形转换软件，将BIM模型转换为轻（qīng）量化模型，然后根据设计管理平（píng）台任务树，提交（jiāo）至协同设计管理平台，设（shè）计管理平台任务树（shù）及总（zǒng）装模型如（rú）下图（tú）所示（shì）。

模（mó）型校审管理（lǐ）

在线校（xiào）审分（fèn）为专业内成（chéng）果校（xiào）审和专业间成（chéng）果会（huì）审（shěn）。专业内（nèi）成果校审在设计（jì）成果提交后即触（chù）发，校审人员将在移（yí）动端APP上接收到校审任务，校审人（rén）员可以选择在移动（dòng）端（duān）浏览模型、批注（zhù），也可以在电脑端（duān）借助（zhù）更多样化（huà）的校审工具审阅提交（jiāo）的成果，最后签名提交审查文档驳回或（huò）提（tí）交下一环节。

专业间成果会审在任务结构树节点任（rèn）务提交后触发。各专业通过测量工具（jù）、剖切（qiē）工具、碰撞（zhuàng）检测工具等会审专业间的模（mó）型问（wèn）题（tí）,通过互提资料的方式,提出成果会审意见。专（zhuān）业（yè）间成果会审,不是一个（gè）串（chuàn）行的协（xié）作流（liú）程,而（ér）是（shì）一（yī）个并行往复的过程,专业间会有意见的来往（wǎng）,各专（zhuān）业（yè）模（mó）型不（bú）断调（diào）整并提交至平台。此时（shí）如果遇（yù）到（dào）无法协调的问题,总体应将（jiāng）冲突（tū）的意见（jiàn）通过平台提交至（zhì）院总工程师,由院总工程师裁（cái）定解决。会审流程结束后,提交最（zuì）终成果（guǒ）,关（guān）闭（bì）任务结构树编辑（jí）功能。

模型校审管理（lǐ）

结合铁路工程特点和当前BIM协同（tóng）设计难点,提出铁（tiě）路工程多平（píng）台（tái）BIM协同技术路线,并进（jìn）一步提出了数（shù）据与模型两个层次的协同方（fāng）法（fǎ）。

基于铁路工程（chéng）多（duō）平台BIM协同技术路线,从（cóng）图形引（yǐn）擎、平台框架（jià）、功能设（shè）计3 个方（fāng）面详述了基于多源数据的铁（tiě）路（lù）工程BIM协同设计平台。

以（yǐ）赣深高铁（tiě）羊台山隧道群（qún）为试点项目（mù）,从（cóng）工作任务分解、数据互提（tí）、模型提交（jiāo）、模型（xíng）校审（shěn）等方面验证了铁路工（gōng）程BIM协同设计平台。

该技术路（lù）线（xiàn）摆脱了（le）对单一（yī）平（píng）台的依赖,具有很强的可（kě）复（fù）制性,目（mù）前已经顺利应用至江阴靖江长江隧道BIM设（shè）计和福（fú）厦高铁BIM设计。

基于多源数据的铁路（lù）工程BIM协同设计平台具有兼容多平（píng）台、模型（xíng）轻量化、保护各专业（yè）知识（shí）产权等（děng）优点，还可以直接转换到施工管（guǎn）理平（píng）台。结（jié）合当前的任务形势，平（píng）台下一步的研（yán）究工作重点如下。

(1)协同模型（xíng）标准。目（mù）前的模型标准主要是面向交付的标准（zhǔn），如LOD3. 5 是（shì）面向施（shī）工图阶（jiē）段的交付精度，但是对于协同的（de）模型，采用这一标（biāo）准不一定合适，因为协同设（shè）计的关注点往（wǎng）往在于专业接口，涉及专业接口的（de）模型应做细致，而其他模型达（dá）到LOD2. 0 可能就足够了。因此，有必要研究（jiū）协同模型标准，使BIM协（xié）同设计更高效。

(2)知识库管理。目（mù）前的知识管理模块（kuài）包括图纸、文档、模型资源库、案例分析、经验教训等静态知识管理。有必要进一步研究知（zhī）识自主推（tuī）送、模型智（zhì）能（néng）检（jiǎn）

查、图（tú）档自动审（shěn）核等（děng）动态知识管理。

(3)与铁路工程运维管理平台接口研究（jiū）。目（mù）前的建设管理模式宜分（fèn）为两级（jí），一（yī）级为全路的运维管理平台，二级为工点级的施工管理。工点级施（shī）工（gōng）平台（tái）包含（hán）最基础的（de）海量数据，宜由设计、施（shī）工单位完（wán）成。现（xiàn）有（yǒu）的协同设计平台数据可以直接进入到二级平台即我院开发的施工（gōng）管理平台（tái），但（dàn）是与一级平台即铁路工程运维管理平（píng）台的数据接口需要进（jìn）一步研究。