历时三年,我国首部铁路BIM标准发布!即将全球推广!

导读:

近日,我国首部铁路行业BIM标准《铁路工程信息模型统一标准》(TB/T 10183-2021)由国家铁路局发布,将于2021年6月1日起实施。

据了解,《铁路工程信息模型统一标准》编制工作自2017年开始,2019年9月公开征求意见,整个编制工作历时三年。目前,标准英文版翻译工作已经启动,计划2021年年内完成,将全球推广。

通知原文

历时三年,我国首部铁路BIM标准发布!即将全球推广!

近日,国家铁路局发布《铁路工程信息模型统一标准》《铁路客站结构健康监测技术标准》等2项铁路工程建设标准,为推动铁路工程BIM技术应用、提高客站结构健康监测技术水平和促进新技术发展提供重要标准支撑。

《铁路工程信息模型统一标准》(TB/T 10183-2021)系统总结铁路工程BIM技术研究成果和工程应用经验,明确基于信息模型的铁路数字工程应用模式和基本规则,是推动铁路工程BIM技术应用的基础性标准。

《铁路客站结构健康监测技术标准》(TB/T 10184-2021)系统分析铁路客站结构特点和安全风险,全面总结相关研究成果和工程实践经验,明确健康监测的监测对象及监测指标,提出结构预警和状态评估的确定原则,对确保铁路客站结构健康安全具有重要规范作用。

以上两项标准将于2021年6月1日起实施。公众可登陆国家铁路局政府网站主页《标准规范》栏目查询相关信息。

国家铁路局
2021年3月10日

我国建筑业紧跟世界潮流,接连出台文件推动BIM应用。住建部2015年下发《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》,明确到2020年末,重点项目勘察设计、施工、运营维护中,集成应用BIM的项目比率达到90%。

铁路BIM研发应用的意义

铁路工程投资庞大、专业多、技术复杂、建设周期长、参与方众多。铁路BIM必将有力支撑铁路优质设计、高标准建设、乃至智慧运营管理。中国铁路大规模、高标准建设方兴未艾,特别是当前中国高铁已成为国家亮丽的名片,并积极实施“走出去”战略的大背景下,铁路BIM研发意义重大。

2013年中国铁路总公司发文将BIM确立为铁路信息化的主要技术框架,牵头成立中国铁路BIM联盟,强力推动铁路BIM研究与应用。2014年铁总安排了17个BIM试点项目。

基于BIM的协同设计是设计理念重大革新、设计手段的重大升级,是新形式下精细化设计、信息化交付核心技术。BIM成果为智慧铁路建设与管理提供数据基础。

中国铁路设计集团有限公司(简称中国铁设,CRDC)于2014年成立“BIM研发项目部”,集中专业人员54人,集BIM标准编制、协同设计研究、生产应用“三位一体”,按照“标准先行、平台支撑、试点验证”的技术路线,依托工程项目大力推进BIM研发应用。

标准制定与国际化

为保证铁路BIM信息模型能够在工程全生命周期内有效共享和传递,必须建立一个完备的铁路BIM标准体系。

 

(一)标准编制

在中国铁路总公司和铁路BIM联盟的领导下,积极参与铁路BIM标准制定。

一是中国铁设主持制定了《中国铁路BIM标准体系框架》,明确了:中国铁路BIM标准体系包括技术标准和实施标准两大部分。技术标准分为信息语义标准、数据存储标准、信息传递标准。实施标准主要从资源、行为、交付物、协同管理四方面指导和规范BIM应用。

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图1 中国铁路BIM技术标准体系

二是牵头编制的《铁路工程信息模型分类和编码标准》(IFD)已由铁路BIM联盟批准发布实施(铁路BIM联盟推荐标准)。标准在ISO 12006-2体系框架下扩展,与建筑和地理信息领域国际标准兼容。

 

三是牵头编制的《铁路工程信息模型数据存储标准》(IFC)已由铁路BIM联盟批准发布实施(铁路BIM联盟推荐标准)。该标准用于指导、规范铁路BIM软件开发、实施标准编制,涵盖线路、轨道、路基、桥梁、隧道、站场、地质7个专业。

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图2 铁路BIM标准系列

四是编制了《铁路工程结构分解及命名标准》《铁路工程协同设计骨架及命名标准》《铁路BIM模型配色标准》《铁路工程协同设计信息传递标准》等系列企业BIM实施标准,用于指导和规范BIM设计。

 

(二)标准国际化

为扩大在国际上的影响力,提升中国铁路软实力,服务于中国铁路“走出去”战略,推动铁路BIM标准国际化,铁路BIM联盟多次组织参加国际标准化组织(buildingSMART)会议,持续发布中国铁路BIM标准研究和应用成果,主动承揽国际标准编制任务。

中国铁路BIM标准得到了国际标准化组织的高度认可,《铁路工程信息模型数据存储标准》(IFC)已发布为国际公开规范(bSI SPEC)。

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图3 中国铁路BIM标准国际发布

2017年4月,中国铁路BIM联盟在国际标准化组织下,牵头成立铁路IFC国际标准编制项目组,成员包括德、法、瑞、奥等国铁路组织,拟将铁路IFC标准纳入到IFC5标准中,继而进一步成为ISO16739标准。

 

铁路BIM平台研究与搭建

以铁路工程全寿命周期BIM应用为目标,中国铁设统一规划,将BIM技术应用平台分为三部分研发,相互协调,同步推进。一是自主研发铁路三维协同设计系统,完成快速规划和方案设计;二是引进领先的BIM设计平台,通过开发实现铁路BIM设计和交付;三是引进领先的3D GIS系统,开发实现铁路BIM建设管理系统。

 

(一)自主开发三维协同设计平台

中国铁设从2009年开始铁路三维协同设计技术研究,针对铁路长大干线特点,研发具有完全自主知识产权的铁路三维协同设计平台,将勘察设计模式从二维串联流水线式设计,转变为三维并行协同设计。

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图4 中国铁设三维协同设计系统框架

铁路三维协同设计系统架构分为数据库、中间层服务器、客户端设计平台三大部分。基于网络数据库实现多专业设计数据的统一存储和访问。客户端设计平台为自主研发的三维图形平台,具有大数据管理能力和交互设计能力。

 

目前,已经能够使用该系统完成线路选线设计,路、桥、隧、站专业工点设计,四电和给排水设备管线布设,段所基站选址和系统总图展示。系统在多个铁路工程中应用,多专业协同设计,提高了整体效率;三维场景直观生动,突破了二维图纸视觉局限;设计成果集成,提高了系统性设计质量。

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图5 线路选线设计

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图6 路基工点设计

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图7 桥梁工点设计

(二)引进领先的BIM设计平台

为实现BIM精细化设计与交付,中国铁设引进全球领先的BIM设计平台,经开发,基于同一数据库,实现了全专业全过程的协同设计。

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图8 系统架构图

在多专业协同设计和构筑物冲突检查、排水工程深化设计、隧道洞口位置比选、工程接口系统设计、室内管综设计、站场管线设计、防雷分析、通信无线覆盖范围分析、管道水力分析、功能空间检查、有限元分析等方面优势突出,数据信息在全专业间高度共享。

 

1.搭建协同设计BIM平台

平台采用多层B/S架构,将数据层、逻辑链路层、操作层分开,能够负载均衡和外延扩展,并建设了BIM专用机房,满足BIM大信息量数据存储、管理、传输的需要。

 

支持全专业同步开展BIM设计,设计数据分构件保存于同一数据库,各构件之间保持关联关系,构件之间可相互驱动更新。

 

制定了铁路BIM标准实施策略,通过开发将铁路IFC标准植入平台,模型能够承载BIM标准所规定的非几何信息,支持BIM模型的分类应用和计算分析。

 

2.创新“工程结构树+骨架驱动”协同设计理念

创造性通过设计骨架、设计模型、交付模型3棵不同的“结构树”组织设计全过程模型,随设计进展树不断生长。

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图9 设计骨架树

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图10 设计模型树        图11 交付模型树

各专业共同设计和维护骨架树,并通过该树传递信息,骨架间保持关联关系,一处更新处处更新;设计模型引用骨架结构树及其参数信息,经专业模板或软件实例化为模型,受骨架驱动,并以标准结构树统一管理;通过开发,由平台自动将模型拆分成标准构件,并以交付标准结构树进行组织对外交付。

 

3.设计模型、设计审核、设计管理紧密结合

设计任务管理依据工程结构树创建,并分级派发;设计完成后在管理平台中提交,通过审核流程后,由管理平台将任务推送至完成状态,将设计模型推送至发布状态,并自动归档。

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图12 BIM协同设计管理

(三)开发3D GIS+BIM的应用平台

将BIM与3D GIS技术融合,实现研究多源异构数据高效管理,充分发挥GIS的海量地形管理能力和BIM构件化精细模型构建优势,开发新一代铁路信息模型建设管理平台(CRDC_RIM),围绕工程进度、投资、质量、安全,实现工程建设过程信息化、规范化管理。

平台按照“一个门户,五个系统”建设,一个门户即统一认证、统一鉴权、一点接入和全网服务;五个系统:综合管理系统、技术管理系统、现场管理系统、范围管理系统和监控量测系统。突破BIM与GIS融合、多源异构数据管理关键技术。

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图13 CRDC_RIM平台主界面

 

BIM应用探索

(一)设计阶段应用

完成了京沈客专BIM试点、阳大铁路、印尼雅万高铁先开段等项目BIM设计。应用BIM模型,进行工程设计系统性、合规性和冲突检查,优化设计方案,提高了设计质量。部分专业实现了基于BIM信息的工程量计算。

 

1.在京沈客专BIM试点项目实现站前专业协同的BIM设计

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图14 京沈客专BIM模型

2.在阳大铁路实现全专业协同设计,全面支持IFC标准

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图15 阳大铁路BIM模型

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图16 阳大铁路阳泉北站站房与桥梁主体结构模型

3. 在雅万高铁项目上应用开发的专业软件,设计效率大幅提升

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图17 雅万高铁BIM模型

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图18 雅万高铁洞口BIM模型

(二)BIM在施工中的应用

在多个项目中应用CRDC_RIM平台开展施工阶段BIM应用。在阳大总承包项目中,实现了施工过程控制的精确管理、BIM施工仿真、为保障施工进度和质量、减少返工,发挥了积极作用;在济青客专青阳隧道和京沈客专望京隧道BIM项目中,开展基于BIM的技术交底、进度填报、安全风险、视频监控系统、变形监控管理与预警等管理。

 

1. 施工过程控制的精确管理

平台以图形化的施工进度填报为基础,实现了施工进度数据的快速和标准化采集,驱动工点BIM模型进行三维形象进度展示,同时结合工程量清单,可以自动进行验工计价和工程数量统计,以及对当前风险管理进行预警分析等。

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图19 进度填报

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图20 三维形象进度

2. BIM施工交底与仿真

基于BIM模型实现了可视化技术交底、精细化工序仿真,便于快速开展施工作业,指导实际施工,提高施工质量。

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图21 转体施工模拟

3. 多系统集成管理

在三维平台中实现多系统集成管理,如盾构姿态监控系统、视频监控系统、拌合站、试验室等监控量测系统等,对安全、质量、进度进行有效把控。

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图22 盾构姿态监控系统集成

 

 

展望

当前BIM在铁路领域应用已取得可喜成果,但仍处起步阶段,标准编制、平台搭建、应用探索等方面任重道远。

期待政府、行业出台纲领性文件,加强顶层设计,建立价值分配机制,形成市场化的应用BIM费用标准,更有力地指导和推进铁路BIM研究应用。

中国铁设将大力推进BIM技术研发工作,联合兄弟单位,牵头制订好国际铁路BIM标准,努力打造出世界先进的BIM协同设计平台,为数字铁路、智慧铁路发展和铁路“走出去”战略,贡献力量。

具体标准请在知识星球下载:

建筑工程设计BIM应用指南-目前国内最权威的BIM设计指南

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