摘要：随着社会经济的发展，科学技术水平也得到了很大的提高。BIM技术在建筑行业中的应用越来越广泛，也促进了建筑行业的发展。BIM技术凭借高效率、高质量等特点，使铁路隧道建造克服了复杂性，减小了工程的难度。
关键词：铁路隧道设计；BIM；应用
引言
如果说“甩图板”以高效、高精度的CAD代替了手工绘图的传统制图方式是中国工程建设行业的一次信息化革命，那么BIM（BuildingInformationModeling）的出现就是工程建设行业的第二次革命。BIM利用计算机三维软件工具，创建包含工程项目中完整的数字模型，并在该模型中包含了详细的工程信息。随着铁路建设的规模和形态愈加复杂，以AutoCAD为主的二维设计面临着多专业配合不到位（协同设计），潜在的设计问题难以查出等问题，基于BIM平台建立铁路隧道数据三维模型，探索铁路隧道对复杂空间对象的处理和应用，解决了传统手段所难以实现的分析、评价问题。BIM以其可视化、协同化以及强大完善的工程信息越来越受到工程建设行业的青睐。
1铁路隧道设计中存在的问题
1.1目前我国铁路隧道设计中常见的图纸是二维图纸，作为一种交付的依据，但是二维图纸这种交付依据在体现三维实体工程全貌时具有局限性，加之在铁路隧道施工中施工人员若是出现差错，误解设计图纸中包含的意思，最后会直接影响施工的合理开展，降低工程质量。
1.2铁路隧道工程是一项具有复杂性以及特殊性的工程。铁路隧道设计牵涉到许多复杂的知识，需要设计规划人员在铁路专业知识方面要足够丰富并且可以娴熟运用。此外还需要掌握许多边缘知识，这些知识是设计时常常需要运用的。
2BIM中的Revit平台
目前在工程领域内创建BIM模型的工具主要有3个平台，即AutodeskRevit系列、Dasault Catia的Digital Project以及Bentley系列。Catia系列主要针对汽车、航空航天、船舶制造等机械制造，且对专业技术人员的要求较高，不易掌握。Autodesk、Bentley平台主要针对土木工程行业，在铁路行业中都有应用。Revit是Autodesk公司三维产品中的一部分。Revit平台环境中，工程师可以快速地表达设计意图、创建三维BIM模型，并且可以将三维模型赋予工程信息，还可以在Revit中生成图纸、表格、工程量清单。由于所有这些信息都源自于模型，所以当设计发生变更时，Revit会更新相关信息。Revit功能强大，且易学易用，已经被越来越多的企业和部门采用，成为使用最广的三维参数化BIM设计平台。综合考虑，选择Revit作为BIM设计平台。
3铁路隧道的BIM应用模式
3.1BIM模型参数驱动设计
铁路隧道根据设计原则和设计标准有各速度目标值的标准参考图，各工点根据工程地质条件、水文地质条件以及气候特征等条件进行修改设计。参数化驱动设计就是将各速度目标值隧道断面形式设置几何参数，通过修改几何参数控制隧道断面的轮廓。
3.2BIM模型单元划分设计
铁路隧道IFC单元划分首先要考虑铁路隧道设计的传统思维习惯，按最小施工单元进行分解，且要层次清晰、易用、具有可拓展性，这样才能满足IFC编码发挥信息化工程量的清算。参照IFC标准，信息模型按照新奥法设计与施工划分隧道组成单元。
3.3BIM模型信息附加
BIM其核心就是模型+信息，只有将模型赋予了信息，BIM才能显现出自身的优势。信息包括几何信息和非几何信息。
4基于BIM的铁路隧道施工管理平台
结合铁路隧道BIM施工管理技术，基于BIM铁路隧道施工管理平台的研发。该平台基于三维数字技术，基于BIM建模模型，将施工过程中产生的各种信息反馈给模型，从而形成隧道施工综合管理环境。基于国际金融公司的BIM数据集成管理，实现数据集成，共享和交换之间的不同应用，支持项目数据累积，扩展，集成和应用的施工阶段。平台系统框架如图1所示。
该平台使用三层架构。数据层用于存储和管理所有BIM数据信息。数据库使用SQLServer，支持大量数据存储和分发异构数据协调，一致性和共享。其中，数据转换接口用于转换进度，监控等非IFC格式数据，IFC文件解析器用于导入和分析BIM建模软件来创建IFC格式模型。模型层根据不同的应用需求进行BIM数据集成管理和3D显示，生成相应的子信息模型，包括4D构建模拟，监控和测量警告。应用层以管理进度为主线，重点关注风险控制，考虑到其他管理业务，包括4D施工模拟，4D进度管理，可视化管理，4D安全管理，4D质量管理和项目管理等功能。同时考虑到隧道施工点宽，网络环境广泛，携带电脑不方便，本研究基于移动终端轻量查询和安全性，质量信息提交支持现场施工管理人员通过安卓系统智能手机，实时访问模型及相关技术质量信息，以及实际拍摄的现场进度，质量，安全性等图片，上传相关组件，自动存储BIM数据库。
图1隧道施工管理平台系统构架
5BIM技术在铁路隧道设计中的具体应用
BIM技术在建筑，机械，电子等行业变得更加成熟，带来了创新的变化。近年来，中国铁路建设行业也取得了飞速发展，新技术，新技术研发和应用，但铁路行业的BIM技术还处于起步阶段。随着中国社会经济的稳步推进，铁路隧道工程已经开始低碳化，环保，可持续发展，BIM技术将应用到铁路隧道工程的整个生命周期中是必然趋势。目前，中国正在加紧开展铁路行业三维设计和BIM技术应用研究工作，尽快BIM技术真正应用于铁路建设行业。与BIM技术应用较为成熟的建筑行业相比，BIM技术在铁路行业的应用主要包括以下几点：
（1）BIM技术规范投资。《中长期铁路网规划（2008年调整）》到2020年铁路运营里程达12万km以上，目前和未来长期以来铁路建设将达到高峰，近年来铁路年均投资预算突破6000亿元人民币，中型客运铁路项目投资超过500亿元。
（2）BIM技术保证专业协作。铁路建设项目需要站在站前，线路，地图，路基，桥梁，隧道，车站，牵引供电，牵引变电站，悬链线，供电段，维修，车辆，机械，给排水，通讯信息，电磁兼容，信号，电力，施工，结构和暖通空调等20多个专业合作完成，所以专业内部，专业的合作需要使用BIM技术来完善和保证。
（3）BIM技术控制持续时间。铁路工程施工期一般为3~10年，项目建设期10年以上，铁路线路总长度受控制期限限制。因此，利用BIM技术来控制项目，预测和控制的总时间尤为重要。
（4）BIM技术提高施工安全性。铁路建设项目具有施工技术复杂，不可预见的风险因素和复杂多样的媒介特点，是高风险建设项目。因此，BIM技术应用于加强铁路建设项目施工安全管理工作，确保施工安全。根据铁路建设项目的特点，铁路建设行业的BIM将继续大力推进项目投资，节约国家成本，同时实现多专业，多单位项目信息一致性，加快项目进度，完善项目质量和安全，从而推动中国铁路行业进一步向前迈进。
结语
总结，铁路隧道施工需要专业技术人员施工，设计工作可能会引进专业技术。BIM技术在铁路隧道中的应用是一个大趋势，有利于提高中国铁路隧道的质量，提高铁路隧道的质量。未来需要继续推进BIM技术的应用，铁路项目建设具有跨越式的影响，提高铁路隧道设计质量。
参考文献
[1]何关培．BIM总论[M]．北京：中国建筑工业出版社，2011．
[2]朱江．BIM在铁路设计中的应用初探[J]．铁道工程学报，2010，145（10）：104~107．
[3]卢祝清．BIM在铁路建设项目中的应用分析[J]．铁道标准设计，2011（10）：4~7．
论文作者:陈默
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第22期
论文发表时间:2018/1/2
标签：铁路论文; 隧道论文; 模型论文; 技术论文; 信息论文; 行业论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2017年第22期论文;