铁路工程（chéng）专业众多，涉及20余个专业，而各个专业根据本专业的特点往往选择不同的BIM设（shè）计（jì）软件，不（bú）同（tóng）的设计软件必然导致软件间数据交互的（de）困难（nán）。即使（shǐ）存在一个超（chāo）级软件(实（shí）际上不可能)能解决各（gè）专业的（de）问题，由于铁（tiě）路工（gōng）程体量巨大，直接采用原始模型协同仍然（rán）存在很大的障碍，而（ér）且（qiě）在不同设计院或部门协（xié）同设计时存在知识产权的（de）隐患。

理想的方法是通过IFC实现各软件的数据交换。事（shì）实上（shàng）从（cóng）IFC发布的第一个版本到现在，已经过去了二十多（duō）年，IFC标（biāo）准在实施（shī）过程中仍（réng）然存在各种问题（tí），包括颜色缺（quē）失（shī）、属性缺失、关系（xì）缺（quē）失、几何缺失、构件类（lèi）型不一致以及（jí）导出的（de）IFC文件过大。而对于铁（tiě）路工程，铁（tiě）路IFC标（biāo）准尚未成为国际标准（zhǔn），软件厂商支持的动力不足，当前阶段，采用（yòng）IFC标准实（shí）现铁路工程BIM协同设计并不（bú）现（xiàn）实。

结合铁路（lù）工程特点和当（dāng）前BIM技术（shù）水平，本文提（tí）出铁路工程多（duō）平台BIM协同技术路线:协同设（shè）计分成两个层（céng）次，数据层（céng）面（miàn）的协同和（hé）模（mó）型层面的协同。首先各专业（yè）根据专业间协作（zuò）的特点，共同创建（jiàn）协同（tóng）共享数据库。基于共享数据库，各专业根据数据协同标准和专业数据标准开发本专业（yè）的BIM设计软件。然后统（tǒng）筹各专业（yè）不同需（xū）求，利用合适（shì）的图形引擎（qíng）将（jiāng）不同（tóng）数据源的BIM设计（jì）模型转换（huàn）为统（tǒng）一的模（mó）型数据格式，并（bìng）根据（jù）铁路（lù）工（gōng）程的项（xiàng）目特点建立企业级协同设计平台（tái）。最后基（jī）于（yú）协同设计平台（tái）开展专业间的模型层面的协同（tóng）设计工作（zuò）。技术路线如下图所示。

图形（xíng）引擎

合适的图形引擎是协同设计平台的核心。目前铁路工程BIM设计主要采用三（sān）大主（zhǔ）流设（shè）计平台：Autodesk、Bentley、Dassault。三大（dà）设计平台侧重点各不相同，各（gè）有（yǒu）所长，均拥有（yǒu）广（guǎng）大（dà）的用户群。因此，协同平台的图形引（yǐn）擎必须可以兼容三大主流（liú）平台软（ruǎn）件格（gé）式。

本文采用兼容Catia、Revit、Bentley、Inventor、Civil3D、Tekla、IFC 等软（ruǎn）件（jiàn）格（gé）式的（de）图形引（yǐn）擎，在保留原（yuán）始模型的几何、结构及属性等信息的基础（chǔ）上，将模型（xíng）转换成（chéng）轻（qīng）量化格式文件，基本能（néng）满足铁路设计（jì）不同专业的需（xū）求（qiú）。图形（xíng）引擎配备的转换器采（cǎi）用“一次转换”技术路（lù）线（xiàn），针对每种软件单独开发转（zhuǎn）换器（qì），解决了轻量（liàng）化模（mó）型“变形、信息丢失”的（de）问题。

具体的方法为:采（cǎi）用C++/ CAA/ C#等语言(不（bú）同模（mó）型（xíng）格（gé）式需采用（yòng）不（bú）同的技术（shù）路线)开发（fā），解析原始模型的构件组织结构，找到构件最小单元，分析模型（xíng）单元（yuán）的顶点（diǎn）、面、实体几何数据，对其进行Tessellation处理，获得构（gòu）件的三角面片数据，通过控制Tessellation处理参数(边线步长（zhǎng）、曲线弦高等)，可获（huò）得模（mó）型不同精度的三角面片（piàn）数据结果（guǒ），从而（ér）获得不同的轻量化模型几何数据。

平台（tái）框架（jià）

平台采（cǎi）用（yòng）B/S和（hé）C/S混（hún）合架构，可以（yǐ）分为数（shù）据（jù）管理层（céng）、基础支持层、持久（jiǔ）层、业务层、控制层、表（biǎo）示层，如下图所示。

功（gōng）能设计

按铁路工（gōng）程协同设（shè）计需求（qiú），平台功能包括用户信息管理、项目管理（lǐ）、知识库管理、项目资料、任务管理、资料互提、成果（guǒ）提交、设（shè）计管理、资料归档等。详细功能如下图所示。

项目概况

羊台山隧道群是赣深（shēn）高铁的控制性工程，场区地貌以丘陵为主，地（dì）形起伏，局部（bù）陡峭，隧（suì）道穿越花岗岩地层。该段（duàn）线路复杂，羊（yáng）台山隧道进口段为一般双线隧道（dào），受深（shēn）圳北联络线接入（rù）影（yǐng）响，隧（suì）道（dào）中部先后出岔引出两条联（lián）络（luò）线，正线隧道（dào）由普通断（duàn）面（miàn）过渡为大跨断面，再由大跨断面过（guò）渡为燕尾分离式断面。隧（suì）道大跨段部分地段（duàn）四（sì）线并行，最大（dà）跨度达25. 7 m，最大开（kāi）挖断面面积达370 ㎡。隧（suì）道燕尾分岔小（xiǎo）间距并行段长度大;上（shàng）行联络线DK430+653. 81~ DK430+868段为小间距并行段、两隧道（dào）间中间岩柱厚1. 76~8. 00 m;下行联络线DK431+211. 66 ~ DK431+292段为小间距并行段，两隧道（dào）间中（zhōng）间岩柱厚1.73~8. 00 m。赣深（shēn）高铁羊（yáng）台山隧道群包含羊台山隧道、羊台（tái）山1号隧（suì）道、羊台山2号隧道、 伯公坳2号隧道、羊台山中桥等工点，其中羊（yáng）台山隧（suì）道（dào）全长（zhǎng）3 524. 57 m，最大埋（mái）深约345 m。

羊台山隧道（dào）群（qún）工（gōng）程复杂（zá），参与专业较多，是一个理想的协同设（shè）计研（yán）究对象。本文依托羊台山隧（suì）道群工程研究铁路工程BIM协同（tóng）设计。

协（xié）同（tóng）设计平台工作流程

协同设计平（píng）台的工作流程如下（xià）：首先项目管（guǎn）理员在后台web端设置项目（mù），包（bāo）括新（xīn）建项目（mù）、人员安（ān）排、权限设置、审（shěn）核流程类型（xíng）设（shè）置等。前端项（xiàng）目总体及（jí）专册根据项（xiàng）目时间节点（diǎn）要求和专业分工（gōng）分配设计任务，包括成果任务（wù）和互（hù）提资料任务分配。设计人员完（wán）成（chéng）分配任务后，提交（jiāo）模（mó）型至协同设计平台。校（xiào）审人员（yuán）在（zài）线校审成果模（mó）型，包括专（zhuān）业内校审和专业间（jiān）校审，校审意见反馈和模（mó）型调整交叉（chā）进行，直至完成（chéng）所有的模型校审及（jí）修改。最后交付最终成（chéng）果，资料自动归档。整体流程如（rú）下图所示（shì）。

设计（jì）任（rèn）务分解与工作流程

设计任（rèn）务可以（yǐ）分（fèn）为成果任（rèn）务和（hé）资料互提任务。成果任务为模型及图纸任（rèn）务；资料互提任务为设计过程中（zhōng）需要的（de）其（qí）他专（zhuān）业资料。羊台山隧道群（qún）BIM设计成果任务以（yǐ）专业和空间位置（zhì）为（wéi）原则分解（jiě），分解尽量避免任务耦合，涉及的主要专业包括线路（lù）、航（háng）测、地质（zhì）、隧道（dào）、桥梁（liáng）、轨（guǐ）道和接触网等。主要专业成（chéng）果（guǒ）任务（wù）分解如下图所示。

根据成果任务分解,在协（xié）同设计平台（tái）上设置任务（wù）结构树，然后完成（chéng）每（měi）个任（rèn）务的人员分（fèn）配、时间节点安排、工作流程配置（zhì）等（děng）工作。

除了（le）成果任务，各个（gè）专业（yè）在设计（jì）过程中还需要提供或接受其他专业的一些资料（liào）来完成设计工作，这部分任务我们称之（zhī）为资料互提。根据（jù）数据的流转方（fāng）式，在协同平台上设置资料互提（tí）任务（wù），包括任务名（míng）称、任（rèn）务描述、时（shí）间节（jiē）点、指定（dìng）上传人员和接（jiē）收人员（yuán）。互提资料可能是（shì）图（tú）纸、文档或（huò）者（zhě）模型，但是最重（chóng）要的（de）是数据互提，各个（gè）专业的数据互提如下（xià）图所（suǒ）示（shì）。

专业（yè）BIM设计（jì）软件及模型提交

本项目（mù）旨在研究多源数（shù）据协同平台，因此未（wèi）限制专业使用某一种（zhǒng）软件（jiàn），各专业根据自身特点选择合适的软（ruǎn）件开展BIM设计。线路、地形（xíng）、地（dì）质专业采用Civil3d软件建立（lì）各专业模型：桥梁、隧道专业（yè）采用CATIAV6平台建立隧道专业模型（xíng）：轨道专业采用Bentley平台建（jiàn）立（lì）轨道（dào）模型：接触（chù）网（wǎng）专业采用了Revit软件建立接触网（wǎng）专业模型。

地质（zhì）模型

隧（suì）道（dào）专业（yè）模型（xíng）

接触网专业模型

各专业通过开发（fā）图形转换软件（jiàn），将BIM模型转换为轻量化模型（xíng），然后根据设计管（guǎn）理平台任务树，提交至协同（tóng）设计管（guǎn）理平台，设计管理平台任务树及总装（zhuāng）模型如下图所（suǒ）示（shì）。

模型校（xiào）审管理

在线校审分为专业内成（chéng）果校（xiào）审和专业间成果会审。专业（yè）内（nèi）成果校审（shěn）在设计成果提交（jiāo）后即触（chù）发，校审人员将在移动端APP上接（jiē）收（shōu）到校审任务，校（xiào）审人员可（kě）以选择在移动端浏览模型、批注，也可以在（zài）电脑（nǎo）端借（jiè）助更多样化的校审工具审（shěn）阅（yuè）提交的成果（guǒ），最后签名提交审查文（wén）档驳回（huí）或提交下一环节。

专业间成果会（huì）审在任务结构树节点任务提（tí）交后触发（fā）。各专业通过测量（liàng）工具、剖切工（gōng）具、碰（pèng）撞检测工（gōng）具等会审专业（yè）间的模型问题,通过互提资（zī）料的方式,提（tí）出成果会审（shěn）意见。专（zhuān）业间成果会（huì）审,不是一个串行的协作流（liú）程,而是一个并行往复的过程,专业（yè）间会（huì）有意见的来往,各专业模型不断调整并提交至（zhì）平台。此时（shí）如果（guǒ）遇到无（wú）法协调的问题,总（zǒng）体应将冲突的意见通过（guò）平台（tái）提交至院总工程师,由院（yuàn）总（zǒng）工程师裁（cái）定（dìng）解（jiě）决。会审（shěn）流程结束后,提交最终成果,关闭任务结构树编辑（jí）功（gōng）能。

模型校审管理

结合铁（tiě）路工程（chéng）特点和（hé）当前BIM协同设（shè）计难（nán）点,提出（chū）铁路工程（chéng）多平台BIM协同技术路（lù）线（xiàn）,并进一（yī）步（bù）提出了数据与（yǔ）模型两个层次的协同方（fāng）法。

基于铁路工程多平台BIM协（xié）同（tóng）技（jì）术（shù）路线,从图形引（yǐn）擎、平（píng）台（tái）框架、功能设计3 个方（fāng）面详（xiáng）述（shù）了基于多源数据（jù）的铁路（lù）工程BIM协同设计平台。

以赣深高铁（tiě）羊台山隧道（dào）群为（wéi）试点项目（mù）,从工作任务分解、数据（jù）互提、模型（xíng）提交、模型校审等方面验证了铁路工程（chéng）BIM协同设计平台（tái）。

该技术路线摆脱了对单一平台的依赖,具有很强（qiáng）的可复制性,目前已经顺利（lì）应（yīng）用（yòng）至（zhì）江阴靖江（jiāng）长（zhǎng）江隧道BIM设计和福（fú）厦高铁BIM设计。

基于多（duō）源数（shù）据的铁路工（gōng）程BIM协同设计平（píng）台（tái）具有兼容多（duō）平台、模型轻量化、保（bǎo）护各专业知识产权等优点，还可以直接（jiē）转换到施工管理平台（tái）。结合当前的任务形（xíng）势，平台下一步的研（yán）究（jiū）工作重点如下（xià）。

(1)协同（tóng）模型标准。目前的模型标准（zhǔn）主要（yào）是面向交付的（de）标（biāo）准，如（rú）LOD3. 5 是面向施工图阶段的交付精度，但是对于（yú）协同的模（mó）型，采用这一（yī）标准不一定合适，因（yīn）为协同设计的关（guān）注（zhù）点往（wǎng）往在于专业接口，涉及专业接口的模型应做细致，而其他（tā）模型达到（dào）LOD2. 0 可能就足够了。因（yīn）此（cǐ），有必要研究协同模型标（biāo）准，使BIM协同设计（jì）更高效。

(2)知识库管理。目前的知识（shí）管理模块包括图纸、文档、模型（xíng）资源（yuán）库、案例（lì）分析、经（jīng）验教训等静态（tài）知识管理（lǐ）。有必要进一步研究知识自主推送、模（mó）型（xíng）智能（néng）检

查、图档自（zì）动审核等（děng）动态知识管（guǎn）理。

(3)与铁路工（gōng）程运（yùn）维（wéi）管理平台接口研究。目前的建设管理模式宜分为两（liǎng）级，一级为全路的运维管理平台，二级为工点（diǎn）级的（de）施工管理。工点级（jí）施工平台包含（hán）最基础的海量（liàng）数据，宜由（yóu）设计、施工单位完（wán）成。现有（yǒu）的协同设计平台数据可以直接进入（rù）到二级（jí）平（píng）台即我院（yuàn）开发的施工管理平台（tái），但（dàn）是与一级平台（tái）即铁（tiě）路工程运维（wéi）管理平台的数据（jù）接口需要（yào）进一步研究。