BIM在铁路、轨道交通工程全生命周期的应用.pptx

1、BIM 在铁路、轨道交通工程全生命周期的应用交 融 天 下 建 者 无 疆2019 年 3 月铁路、城市轨道交通工程 BIM 技术专题研讨会目 录一BIM 技术现状及铁道总院发展思路BIM 模型及平台BIM 在铁路、轨道交通工程中的应用二四三BIM 技术应用展望五铁道总院 BIM 团队BIM 技术现状及铁道总院发展思路一铁路设计阶段施工阶段(局部工点）运营管理阶段侧重方面细节设计过程模拟可视化管理与分析追求目标专业协同与设计质量施工工艺与进度管理管理绩效与科学决策侧重技术CAD 交互设计、GIS 空间可视化3 可视化建模MIS 信息化、GIS 空间分析统一空间方案上追求整体性、设计上侧重度量性

2、个体空间必须要求统一的系统空间数据来源整体方案、基础地形数据局部工点数据整体方案、基础地形数据我国铁路行业于 2013 年启动 BIM 技术研究工作，目前 BIM 技术在铁路工程建设中的应用还处于探索阶段，主要特点表现为 BIM 技术单点单专业的应用研究，如：宝兰客专石鼓山隧道、北盘江特大桥、西成客专江油北站路基和海西线东方站等。2018 年 8 月，铁道系统才开始开展京雄高铁 BIM+GIS 课题研究工作、京沈客专的 BIM 项目。1、铁路及轨道交通工程 BIM 的技术现状专业间信息沟通不及时、不通畅，融合不够，造成推诿扯皮；专业设计人员与做 BIM 软件人员表达理解不充分，存在两张皮；各专

3、业软件自成一派，数据无法有效整合，导致基础数据重复录入等冗余工作量增大；建模标准化程度不高，一旦数据调整，建模几乎需重头再来；BIM 设计成果仍然以阶段展示为主，没有从源头（设计）贯穿于工程全寿命期，还不能真正有效地服务于施工、运营、维护和管理。2、铁路 BIM 专业特点和面临的困难根据集团的战略定位，打造中交铁路、轨道交通工程数据和技术中心；以现有服务器和存储设备为主，进行升级改造，打造铁道总院云平台；基于云计算技术，整合现有各相关计算软件，建立智能铁路设计BIM 平台；基于多学科优化设计（MDO）的新理念，建立多方、多人协同工作机制，实现勘察、设计、施工、运维等多方实时交互；以工程项目为核

4、心，打造设计专家团队，服务于铁路、轨道工程全生命周期内的各关联方。3、铁道总院 BIM 技术发展思路BIM 模型及平台搭建二1、系统模型构成Building Information ModelingCivil3D&Revit桥墩、承台等下部结构标准简支梁特殊孔跨上部结构现场环境路基模型桥梁模型隧道模型GIS&Civil3D气象水文地形地貌地层岩性断裂褶皱地震分区Civil3D&Revit路基模型路线平面、纵断及横断路线中心轨迹线Civil3D&Revit洞口洞身明洞建筑模型Civil3D&Revit站场场坪房屋结构风水电综合管线四电模型Civil3D&Revit变电所电力线路接触网通信系统信号

5、系统2、平台功能分类3、平台搭建模型管理与维护 利用 Revit 等专业软件进行建模，并将模型文件保存至平台数据库中，便于各专业调用设计。3、平台搭建模型信息附加 信息是 BIM 模型的灵魂，附加的信息主要包括现场空天地和模型信息。工程量计算 在建立三维模型并设置好参数的基础上，实现各种建（构）筑物等工程量的自动统计与输出，可有效提高设计的效率和精度。属性附加信息铁路隧道洞口三维工程量统计4、专业协同各专业模型建立和整合 利用 revit 等软件，建立各个专业标准族库和工程特殊模型，实现 GIS、地质模型数据和各专业 BIM 数据整合。碰撞检查 基于各专业模型，应用 BIM 软件检查模型设计中

6、的冲突和碰撞，完成各种平面布置和竖向高程相协调的三维协同工作，检查建模错误并加以修正。BIM 在铁路、轨道交通工程全生命周期中的应用三 更高效 较传统设计，BIM 可引入时间轴和费用轴等多维度，既可实现项目虚拟建设及管理，又可实现工程计量和费用计算的自动化，极大地提高工作效率。专业协同 传统的 CAD 二维设计各专业按照作业指导书独立推进，易导致各专业间或不同阶段间信息难以及时共享、传递，容易形成信息孤岛，而 BIM 技术让各专业在同一平台同步进行，可实现多方协同设计与作业，保证信息的及时传递。降低成本 运用 BIM 进行设计，可以降低工程全寿命周期内各阶段的管理和时间成本。据斯坦福大学调研表

7、明，BIM 可以减少设计变更 40%，提高施工现场劳动率 20%30%。服务管理 BIM 平台通过结合现代 5G 技术可及时发送、传递大量信息，让距离不成问题。相比传统二维设计与施工运营管理阶段的割裂，BIM 交互平台很好地提供了有力的信息和技术服务支持。1、BIM 在铁路、轨道交通工程中的技术优势2、勘察阶段应用三维地质建模 利用计算机技术和现代各种探测、监测新设备、新方法和大数据分析方法，将空间信息管理、地质解译、空间分析和预测、地学统计、实体内容分析及图形可视化等工具结合起来，使得地质建模变得可行。地质建模是 BIM 技术首要环节，只有建立精准的三维地质模型，为后期路基建模以及 BIM

8、项目全生命期的应用打下基础。参数化建模：实现建模的智能化与动态更新三维地质建模路基建模3、设计阶段应用基于 google earth 平台和三维地质环境信息，运用 ansys 等力学相关计算软件，以 BIM 线、桥、隧、站等标准族库为支撑，让铁路、轨道设计变得智能、简单。3、设计阶段应用地铁、轻轨车站综合管线设计 可避免暖通、给排水、机电专业设备互相干扰；沟槽管洞的预留和预埋工作，可一次准确到位。3、设计阶段应用基于 BIM 的变电站设计 直观清晰，各专业可以实时链接、读取和显示其他专业的相关信息。自动创建各种设备材料清单，用于成本估算，及施工预算和施工后的工程量决算。3、设计阶段应用基于 B

9、IM 的接触网设计 接触网专业与其他专业接口较多，二维 CAD成果只能展示本专业设计内容，不能清晰表达与各专业配合，现场施工易出现碰撞冲突情况，造成返工和损失。4、施工阶段应用BIM 技术指导和管理施工 通过设计阶段 BIM 模型信息，实现生产过程控制管理的信息化。实现施工和设计方的交互，让施工配合变得更高效更专业，并大幅度降低现场相关费用。主要的业务功能有：1.生产控制：数据展示、控制、生产参数2.设备管理：设备的使用记录、保养提醒3.日志管理：使用日志、生产日志等4.演示视频：帮助用户更快上手的教学视频5.帮助文档：疑难解答文档4、施工阶段应用预制梁场的生产管理平台，可形象展示材料、工艺、

10、工序等生产要素和环节。基于 BIM 技，通工序梳理，生成梁三作术过场维业指和三精化导书维细BIM 模型，用于筋、埋件、留钢预预洞等的撞、材料、准确下料、指工精碰检查统计清单导职化作。细业BIM 在高铁车站施工进度管理中的应用4、施工阶段应用5、运维阶段应用计算模型读取模型参数，结合现场采集数据，传输至力学计算平台、ABAQUS 等计算软件中进行计算，通过计算确定铁路结构应力、沉降等各项运营状态是否符合要求。Abaqus 计算5、运维阶段应用预警交互模型 依据计算模型获得的结果判断现场监测数据，并将分析结果反映在模型中。沉降沉降超限超限桥梁位移监测反映监测数据平台组成5、运维阶段应用铁路沿线灾害

11、监测技术应用高陡边坡全生命期健康监测与预警铁路路基支挡结构变形监测铁路沿线桥梁、隧道变形监测铁路异物侵限监控基于北斗的边坡沉降位移监测监测基于北斗的边坡监测技术在大量监测数据的基础上，通过运用基于人工智能的神经网络与贝叶斯方法，考虑坡内土体与支护结构相互作用、降雨、冻融循环、地下水等多因素影响，对边坡沉降、位移发展趋势进行预测，实现边坡稳定性风险评估。5、运维阶段应用风险评估技术交通土建全生命期健康监测与安全评估预警系统架构5、运维阶段应用预警技术根据实时监测数据与情景数据库决策分析，计算现有情况下的工程现场危险信息，并与数据库中的情景库进行比对，最后发布预警信息。BIM 技术应用展望四理念：

12、不只是翻模，更注重贯彻项目全生命期的 BIM 正向设计BIM 技术应用展望目标：在设计阶段投入更多，从而极大地减少施工与运维的工作量，增强业主的运营收益协同：以集成化的 BIM 正向设计云平台，作为统领BIM 技术应用展望 BIM 正向化设计云平台基于 B/S 架构，客户端（Browser）仅做界面展示，绝大部分的数据处理，业务逻辑放在服务端（Server）进行处理，提高关键数据的安全性，系统升级简单。基于组件的架构风格，整个平台按功能分为可重用的逻辑组件，贯穿 BIM 的整个生命周期。数据库设计采用关系数据库 MySql 加非关系数据库Redis，保证数据存取的高性能、数据的一致性，业务的可

13、扩展性。模型计算：融入更多的力学计算平台，与 BIM 模型相互支撑BIM 技术应用展望力学 分析计 算平台边坡 稳定性分析支挡结构设计计算动力学分析天然地基沉降计算复合 地基设 计计算复合地基沉降计算复合地基承载力计算直线破裂面法瑞典条分法毕肖普法重力式挡土墙加筋挡土墙路基-轨道-车辆耦合动力学分析传递系数法平台名称功能模块详细功能二次开发：顶层设计与底层算法双管齐下，提升智能化水平基于.NET API 的 Revit 二次开发BIM 技术应用展望标准化交付：依照国际通用的 IFC 信息交互标准，实现标准化交付BIM 信息模型数据存储标准是以 building SMART 组织开发的 IFC（

14、Industry Foundation Classes）标准为基础，采用 EXPRESS 语言描述，此标准能够实现铁路 BIM 应用中跨平台、跨应用的信息存储。BIM 信息模型数据存储空间结构如下：IFC 标准 IfcSpatialStructureElement 类 IfcCivilStructureElementt（土木工程空 间结构）类 IfcSubgradeStructureElement（路基空间结构单元）、IfcSubgradeElement（路基构件单元）、IfcSubgradeElementAssembly（路基组合件单元）BIM 技术应用展望铁道总院 BIM 团队五 负责 B

15、IM 软硬件及平台搭建，人员来自行业内一流的科研院所及高校中国科学院软件研究所、西南交通大学，具有强大的建筑数字化设计开发实力和工程项目咨询管理经验。1、铁道总院 BIM 顾问团队中国科学院软件研究所西南交通大学专业技术人员涵盖线路、桥涵、隧道、房建、机电、暖通、给排水等全专业优秀人才，落实 BIM技术在各专业的发展应用，BIM 团队科研子课题攻关的中坚力量项目工程专家以国家一级注册结构师、建筑师等为指导，拥有丰富的项目工程实践经验，为 BIM研发提供合理的项目实际需求，确保 BIM 技术与工程实践的完美契合2、铁道总院 BIM 实施团队3、团队协同区别于其他传统铁路大院，我院所有各专业设计师

16、全程参加 BIM 设计团队拥有一批既懂专业又在软件行业的顶尖编程人员以 BIM 战略规划师和项目工程专家为指导，铁路、轨道交通工程的全部 42 个专业工 程技术人员全程参与 BIM 设计，可承接中交集团内部铁路轨道交通工程的BIM 正向设计项目工程专家专业技术人员BIM 战略规划师中科院软件研究所铁道总院BIM 团队西南交通大学4、打造创新型 BIM 设计院BIM 平台建设 2016 年成立 BIM 平台，并下沉至各生产处，面向铁路与城市轨道交通两大领域，统筹设计工具研发与全员培训，推动公司整体向 BIM 设计院转型。设计工具开发 开发具有自主知识产权的 BIM 正向设计平台。对接中国交建全生

17、命期开放式协同共享平台，解决 BIM 应用过程中的数据传递、工作协同、成果共享等问题，对工程建设项目进行全生命周期管控，为企业转型升级、提质增效提供平台支撑。政产学研用紧密合作单位内部科研与生产部门联动推进 BIM 应用，避免科研生产脱节。与系统内部、行业内部各单位开展常态性的技术联合攻关与学术交流。加入中国铁路 BIM 联盟，跟踪全行业最新技术动向。取得阶段性成果阶段性正向设计方法已在北京市地铁项目“昌平线南延线”学清路站成功应用。公司“城市轨道交通设计阶段的 BIM 应用及管理”项目荣获“全国交通企业管理现代化创新成果二等奖”。参加青岛八号线BIM模型评比参加中国交建BIM技术交流会阶段性成果荣获省部级二等奖世界更通让畅生活更美好让城市更宜居让谢谢