铁路工程（chéng）专业众多，涉及（jí）20余（yú）个专业，而（ér）各个专业根据本专业的特点往往选择不同的BIM设计软件，不同（tóng）的（de）设计软件必然导致软件间数据交（jiāo）互的困（kùn）难。即使存在一（yī）个超级软件(实际（jì）上不可能)能解决各（gè）专业的问题，由于铁路工程体（tǐ）量巨大，直接采用原始（shǐ）模（mó）型协同（tóng）仍然存（cún）在很大的障碍（ài），而且在不同（tóng）设（shè）计院或部门协同（tóng）设计时存在（zài）知识产权的隐（yǐn）患。

理想的方法是通过IFC实现（xiàn）各软件的数据交换（huàn）。事实上从IFC发布的第一个版本到现在，已经过去了二（èr）十多年，IFC标准在实（shí）施过程中仍然存在各种问题（tí），包括颜色（sè）缺失、属性缺失、关系缺失（shī）、几何（hé）缺失、构件类（lèi）型不一致（zhì）以及（jí）导（dǎo）出（chū）的IFC文件过（guò）大。而对于铁路工程，铁路IFC标准尚（shàng）未成为国际标准，软件厂商支持的（de）动（dòng）力不足，当前（qián）阶段，采（cǎi）用（yòng）IFC标准（zhǔn）实现（xiàn）铁（tiě）路工（gōng）程BIM协同设计并（bìng）不（bú）现实。

结合铁路（lù）工程（chéng）特点（diǎn）和当（dāng）前BIM技术水平，本文提出铁（tiě）路工程多（duō）平台BIM协同技术路（lù）线:协同设（shè）计分（fèn）成两个层次，数据层面的协同和模型层面（miàn）的协（xié）同。首先各专（zhuān）业根据专业间协作的（de）特点，共同创建协同共享数（shù）据库（kù）。基于共（gòng）享数（shù）据库，各专业根据数据协同（tóng）标准和专业数据标准开发本专业的BIM设计软件（jiàn）。然后统筹各（gè）专业（yè）不同需求（qiú），利用合（hé）适的图形引（yǐn）擎将不（bú）同数据（jù）源的BIM设计（jì）模型转（zhuǎn）换为统一（yī）的模型数据格式，并根据铁路工程的项目特点（diǎn）建（jiàn）立企业级协同（tóng）设计平台（tái）。最（zuì）后基于（yú）协同设计（jì）平台开展专业间（jiān）的模型层面的协同设计工作。技术路线如下图所示（shì）。

图形引擎

合适的（de）图形引擎（qíng）是协同设计平（píng）台的（de）核心。目前（qián）铁（tiě）路工程BIM设计主（zhǔ）要采用三大（dà）主流设计平（píng）台：Autodesk、Bentley、Dassault。三大设（shè）计（jì）平台侧重点各不（bú）相（xiàng）同，各有所长，均拥有（yǒu）广大的（de）用户群。因此，协同平台的图形引擎必须（xū）可以（yǐ）兼（jiān）容三大主流平台软（ruǎn）件格式（shì）。

本文采用兼（jiān）容（róng）Catia、Revit、Bentley、Inventor、Civil3D、Tekla、IFC 等软（ruǎn）件格式的图（tú）形引擎，在保（bǎo）留原（yuán）始模（mó）型的几（jǐ）何（hé）、结构及属性等信息的基础上，将模型转换成轻量化格式文件，基本（běn）能满足铁路设计不同专（zhuān）业的（de）需求（qiú）。图形引擎配备的转换器采用“一次转换”技术路线，针对每种软件（jiàn）单独开发转换器（qì），解决了轻量化（huà）模型“变形、信（xìn）息丢失”的问题。

具体（tǐ）的方法为:采用C++/ CAA/ C#等语言(不同模（mó）型格式需采用不同的技术路线)开发，解析原始模型的构件（jiàn）组织结构，找到构件最小单元，分析模型单（dān）元的（de）顶（dǐng）点、面、实体几何数据，对其进行（háng）Tessellation处理，获得构件的三角面片数（shù）据（jù），通过控制Tessellation处理参数(边线（xiàn）步长、曲（qǔ）线（xiàn）弦高等)，可获（huò）得模型不同精度的三（sān）角面片数据结果（guǒ），从而获得不同的（de）轻量（liàng）化模（mó）型（xíng）几何数（shù）据。

平（píng）台（tái）框（kuàng）架

平台采用B/S和C/S混合架构，可以分为数（shù）据管理层、基础支（zhī）持层（céng）、持久层、业务层、控制层、表（biǎo）示层，如（rú）下图所示。

功（gōng）能（néng）设计

按铁路（lù）工程协同设计需求（qiú），平台功能包括（kuò）用户信息管理、项目（mù）管理、知识库管理、项（xiàng）目资料、任（rèn）务管理、资料互提（tí）、成果提交（jiāo）、设计管理、资料归档等（děng）。详（xiáng）细功能如下（xià）图所示。

项目概况

羊台（tái）山隧道（dào）群是（shì）赣（gàn）深高（gāo）铁的控制性工程，场区地貌以（yǐ）丘（qiū）陵为主，地形起伏，局部（bù）陡峭，隧道穿越花（huā）岗岩地层。该段线路复杂，羊台（tái）山隧道进口段（duàn）为一（yī）般双线隧道，受深圳北联络线接（jiē）入影（yǐng）响，隧（suì）道中部（bù）先（xiān）后出岔引出两条（tiáo）联络线，正线隧道由普通断面过渡为大跨断面，再由大跨断面过渡为燕尾分离式断面。隧道大跨段部分地段四线并行，最大（dà）跨度达25. 7 m，最（zuì）大开（kāi）挖（wā）断面面积达370 ㎡。隧道（dào）燕尾（wěi）分（fèn）岔小间距并（bìng）行段（duàn）长度大;上（shàng）行联络线DK430+653. 81~ DK430+868段为小间距并行段、两隧道间中间岩（yán）柱厚1. 76~8. 00 m;下（xià）行联络线DK431+211. 66 ~ DK431+292段为小间距并行段，两（liǎng）隧道间中间岩柱厚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（hào）隧道、羊台山2号隧道、 伯公坳2号隧道、羊台山中桥等工点，其（qí）中羊台山隧道全长3 524. 57 m，最大（dà）埋深约345 m。

羊台山（shān）隧（suì）道群工程复杂（zá），参与专业（yè）较多，是一个理（lǐ）想的协同设计研究（jiū）对（duì）象（xiàng）。本文依托羊台山（shān）隧道（dào）群工程研（yán）究（jiū）铁路工程（chéng）BIM协（xié）同设计。

协同设计平台工（gōng）作流程

协同设计平（píng）台的工作流程如下：首（shǒu）先项目管理（lǐ）员在后台web端设置项目，包（bāo）括新建项目、人员安排（pái）、权限设（shè）置、审（shěn）核流程（chéng）类型（xíng）设置等。前端项目总体及专册根据项目时间（jiān）节点（diǎn）要求（qiú）和专业分工分配设（shè）计（jì）任务，包括成果任（rèn）务和互（hù）提资（zī）料任务（wù）分（fèn）配（pèi）。设计（jì）人员完成分配（pèi）任（rèn）务后，提交（jiāo）模型（xíng）至协同（tóng）设计平台。校（xiào）审人（rén）员在（zài）线校（xiào）审成果模（mó）型（xíng），包括（kuò）专业内校审和专（zhuān）业间校审，校审意（yì）见（jiàn）反馈（kuì）和（hé）模型调整交叉进行，直至完成所有的模型校审及（jí）修改。最后交付（fù）最终成（chéng）果，资料自动归档。整体流程如（rú）下图所示。

设计（jì）任务分解（jiě）与（yǔ）工作流程

设计任务（wù）可以分为成（chéng）果任（rèn）务和资料互提任务。成果任务为模型及（jí）图纸（zhǐ）任务（wù）；资（zī）料互提（tí）任务为设计（jì）过（guò）程中需要（yào）的其他专业（yè）资料。羊（yáng）台山隧道群BIM设计成果任务以专业和空间位（wèi）置为原则分解，分解尽量避免任务耦合，涉及的主要专业包括线路、航测、地质（zhì）、隧道、桥梁、轨道和（hé）接触网等。主要专（zhuān）业成果任务分解如下图所（suǒ）示。

根据成果任务（wù）分解（jiě）,在协同设计平台上设置任务结构树，然后完成每个任务的人员分（fèn）配、时间节点（diǎn）安排（pái）、工作流（liú）程配置等工作。

除了（le）成（chéng）果（guǒ）任务，各个专业（yè）在设计过程中还需要提供或接受其他专业的一些资料来完成（chéng）设计工作，这（zhè）部（bù）分任务（wù）我们称之（zhī）为资料（liào）互提。根据数据的（de）流转方式，在协同平台上设（shè）置资料互提（tí）任务，包括任务名称、任务描（miáo）述、时间节点、指（zhǐ）定（dìng）上传人员（yuán）和接收人员。互提资料可（kě）能是图纸、文档或者模型，但是最重要的（de）是（shì）数据互提，各个专业的数据（jù）互（hù）提如下图所示。

专业BIM设计（jì）软件（jiàn）及模型（xíng）提交

本项（xiàng）目旨在研究多源数据协同平（píng）台，因此未（wèi）限制专业使用某一种软件（jiàn），各专业根据自身特点选择合适（shì）的软件开展BIM设（shè）计。线路、地形、地质专业采用Civil3d软件建立各专（zhuān）业模型：桥梁、隧（suì）道专业采用CATIAV6平台建立（lì）隧（suì）道专业模型：轨道专业采用Bentley平（píng）台建立（lì）轨道模型：接触网（wǎng）专业采用了Revit软（ruǎn）件建立接触网专业模型。

地质（zhì）模型（xíng）

隧道专业模型

接触网专业模型

各专业通（tōng）过开（kāi）发图形转换软件，将BIM模（mó）型转换为轻量化模型（xíng），然（rán）后根据设（shè）计管理平台任务树，提交至协同设计管理平台，设计管理平台（tái）任务树（shù）及总装模（mó）型如（rú）下图所示。

模型（xíng）校审管理（lǐ）

在线校（xiào）审分为专业内成果校审和专业间成果会审（shěn）。专（zhuān）业（yè）内成果校审在设（shè）计（jì）成果（guǒ）提交后即触发，校审（shěn）人员将在移动端APP上接收到校审任务，校审人员可以选择在移动端浏览（lǎn）模型、批注，也可以在电（diàn）脑（nǎo）端借助更多样化（huà）的（de）校审工具审阅提交的成（chéng）果，最后签名提交审查文档驳回或提交下一环节。

专业间（jiān）成果会（huì）审（shěn）在（zài）任务结构（gòu）树节点（diǎn）任（rèn）务提（tí）交（jiāo）后触发。各专业通过测量工具、剖切（qiē）工具（jù）、碰撞检测工具等会审专业（yè）间的模型（xíng）问（wèn）题,通过互提资料的方式,提出成（chéng）果会审意（yì）见。专业间（jiān）成（chéng）果会（huì）审,不是一个串行的协作流（liú）程,而是一个并（bìng）行往复的过程,专业间会（huì）有意见的来往,各专业模型不断调整并（bìng）提（tí）交至平（píng）台。此时（shí）如果遇到无法协调的（de）问题（tí）,总体应将冲突的意见通过平台（tái）提（tí）交至（zhì）院总工程师,由院总工（gōng）程师（shī）裁（cái）定解决。会审（shěn）流程结束后,提（tí）交最终成果,关闭任务（wù）结构树编辑功能。

模型校审（shěn）管理（lǐ）

结合铁路工程特点和（hé）当前BIM协同（tóng）设计难点,提出铁路工（gōng）程多（duō）平台BIM协（xié）同（tóng）技（jì）术路线（xiàn）,并进一步提（tí）出了数据与模型两个层次的（de）协同方法。

基（jī）于铁路（lù）工程多平（píng）台BIM协同技术路线,从图形引擎、平台（tái）框架、功（gōng）能设计3 个方面详述了基（jī）于多源数据（jù）的铁路（lù）工（gōng）程BIM协同设计平台。

以赣深高铁羊台（tái）山（shān）隧（suì）道群为（wéi）试点项目,从工作任务分解、数据互提、模型提交、模型校审等方（fāng）面验（yàn）证了铁路工程BIM协同设计平台。

该技术路线摆脱了对单一平（píng）台的（de）依赖,具有很（hěn）强的可复制性（xìng）,目前已经（jīng）顺（shùn）利应用至江阴靖江长江隧道BIM设计和福（fú）厦（xià）高铁（tiě）BIM设（shè）计。

基于多（duō）源数据的（de）铁路工程BIM协同设（shè）计平台具有兼容多平台（tái）、模型轻量化、保护各专业知识（shí）产权等优（yōu）点，还可以直（zhí）接转换到施工管理（lǐ）平（píng）台。结合当前的（de）任务形势，平台下一步的研究工作重点如下。

(1)协同模型标准。目前的（de）模型标准主（zhǔ）要（yào）是面向交付的标（biāo）准，如LOD3. 5 是面向施（shī）工图阶段（duàn）的交付精度，但是对于协同的模型（xíng），采（cǎi）用这（zhè）一标准不（bú）一定（dìng）合适，因为协（xié）同设计的（de）关注点（diǎn）往往在于专业接口，涉（shè）及专业接口的模型应做细致，而其他（tā）模型（xíng）达到LOD2. 0 可能就足够（gòu）了。因此，有必要研究协同模型标准（zhǔn），使BIM协同（tóng）设计更（gèng）高效（xiào）。

(2)知识库管理。目前的（de）知（zhī）识管理模块包（bāo）括图纸、文档、模型资源库、案例分析、经验（yàn）教训等静态（tài）知识（shí）管理（lǐ）。有必要进一步研究知识自主推送、模型智（zhì）能（néng）检

查、图档自动审核等动态（tài）知识管理。

(3)与铁路工程运维管理平台接口研（yán）究（jiū）。目前的建设管理模式宜分（fèn）为（wéi）两级，一级（jí）为全路的运维管理平台，二级为工点级的施工（gōng）管理。工点级（jí）施工平台包含最基础（chǔ）的海量数据，宜由设计、施工单（dān）位完（wán）成。现有的协同设计平台数据可以直接进入到二级平台即（jí）我院开发的施工管理平台，但是（shì）与一级平（píng）台即铁路工程运维管（guǎn）理平台的数据接口需要（yào）进一步研究。