站場是鐵路運輸的基本生產單位，是連接站前和站后專業的紐帶，牽扯面廣，涉及專業多，對各專業信息集成、更新、共享要求高，而BIM技術的使用能夠實現面向三維模型和工作過程的信息實時處理，可有效解決專業間的協作、協同問題，提升設計效率。鐵路站場所占空間類似建筑，可以在歐式空間下采用工程坐標來表達，保障空間的一致性，下面，和大家分享一個BIM在中間站中的設計應用研究。
一、基元模型建模
1.建立基元模型
依據鐵路項目不同階段的不同需求，搭建族庫與鐵路站場相關專業模型間的對應關系，對鐵路站場的各部分進行樹形分類，分別建立基元模型，各基元模型中包括不同型號模型。將具有多種型號的基元模型作為Revit的族文件添加至系統中，實現中間站設計過程中的實時調用，避免重復建模。在模型庫中設立接口，以支持各專業對基元模型的設計，并將模型及信息添加至相應的基元模型庫中，以此實現各專業之間的協同設計。
圖1 部分基元模型展示
系統主要采用Revit軟件創建基元模型，設置可變尺寸為特征參數，實現復操作性。較復雜的基元模型通過RevitAPI二次開發創建，以Revit軟件為開發平臺，在Visual Studio2010編譯器C#中編寫程序，添加RevitSDK提供的RevitAPI.dll和RevitAPIUI.dll接口，調用庫類函數編寫系統程序，生成動態庫，使用RevitSDK附加程序中的外部工具加載程序，通過讀取Access數據庫中數據以實現基元模型自動創建。
2.附加消息
BIM技術核心在于信息的添加及處理，除實體的三維圖形信息、尺寸信息，需附加工程中用到的所有信息，因此基元模型中包含大量的信息及讀取信息的接口。為了實現BIM模型的輕量化，針對不同工程階段和不同專業的需求，系統支持用戶調用基元模型的不同信息。在系統中設有界面以供用戶者輸入信息及讀取信息。
圖2 生成道岔
二、參數化站型庫與設備布置
1.數據庫管理
創建Access數據庫，形成中間站標準站型庫，數據庫中包含車站、道岔、站臺等信息表，為中間站各設備的布置信息。用戶在設計時通過訪問站型庫中數據實現中間站標準站型的布置，在此基礎上通過添加刪除設備修改模型以滿足設計要求，將修改后的數據信息反饋到數據庫，形成最終設計成果，保存至設計庫中，以用于項目數據資料的輸出。
圖3 中間站模型
2.布置方式
在足夠的基元模型與詳細的信息支撐下，以Revit軟件為平臺二次開發具有統一數據格式的中間站設計系統，保證模型與信息的通用性。
添加各設備的基元模型，并進行基元模型庫管理；
創建中間站設計標準站型庫，使用基元模型拼接而成，并附有基元模型信息與各設備之間的關聯信息；
通過人機交互界面選擇需要實現的功能，輸入基本的設計信息，根據設計原則與技術標準進行平面計算，確定各設備之間的關聯約束實現中間站的布置；
添加相應的約束參數和關聯信息，對中間站進行參數化描述，實現各設備的協同作用，對創建完成的中間站設計可進行基元模型的修改；
采用數據庫對工程數據進行管理，支持信息的互用、修改與更新，設置信息權限與安全性，可根據需求設置選擇性的信息讀取以實現BIM模型輕量化。
圖4 中間站渲染
3.設計成果輸出
中間站設計輸出成果為BIM模型、二維設計圖紙與工程數量表。在設計階段系統設置接口，允許各專業完善設計和添加信息，各專業完成設計后將模型、圖表提交系統進行儲存，系統將完整BIM模型交付下一階段使用。系統還需交付設計的二維圖紙，平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖和工程量表至下一階段，根據中間站各基元模型的坐標信息與BIM模型，可直接生成中間站布置的平縱橫圖紙，避免再次進行二維設計并反復修改，結合輸入的布置信息、設計信息和站型庫信息，分析各設備數據，推算工程量并輸出表格，系統同時將各專業的詳細設計信息、圖表依據權限與需求提交給施工方。
圖5 站房段
4.模型后續利用
中間站設計系統中包含客運、貨運和線路等各個模塊，平面布置圖設有各專業的接口，通過系統預留的接口將設計結果添加至系統中，設計結果包括三維模型的創建、模型屬性信息、參數信息和關聯信息等的添加。需要將系統設計的成果應用于整個項目全生命周期中，包括三維模型的運用和模型中附加信息的使用。使用BIM技術進行中間站設計最直觀的作用在于項目展示，除此外，將BIM模型導入至Autodesk Navisworks系列軟件中可實現三維漫游、碰撞檢測與施工進度模擬。利用系統設計成果BIM模型與信息可以實現信號系統檢測、管道系統分析等各項后續功能，滿足不同專業、不同階段之間的協同作用，以實現最終的鐵路BIM技術。
圖6 中間站的布置
●碰撞檢測依據設計與施工需求，設置各聯結構件之間的距離允許誤差，可在進行施工前發現設計失誤。
●在Navisworks軟件中進行設置施工時間表與進度條，可模擬施工的過程以及可能遇到的問題。
●利用BIM模型的附加信息，可進行工程量分析與造價概算，根據基元模型種類、尺寸信息可統計各構件設備的數量等信息，根據屬性中附加的制造商、材質與造價信息，結合數量可計算整個工程的造價。
5.結構流程
系統的總體結構流程如圖7所示。
圖7 中間站總體結構流程
結合BIM技術特點和鐵路中間站設計特點，探索基于BIM技術的新型鐵路中間站設計系統。通過開放的基元模型庫管理系統，實現各專業的設計信息共享和實時更新，利用Revit二次開發工具實現參數化基元模型的創建和屬性信息的附加；融合Revit平臺、Aceess站型庫和基元模型庫三大模塊，實現在鐵路中間站設計系統自動快速建模；結果可輸出二維設計圖紙、工程量清單和造價表；使用第三方軟件對模型及附加信息處理可實現碰撞檢測和施工模擬等功能。該系統研究思路還可用于鐵路其他類型車站、樞紐以及正線的BIM設計系統研究中。
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本文標題：鐵路中間站的BIM三維設計
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