摘要：基于Revit软件平台，通过我院的研究积累，实现了区间工程的全专业BIM正向设计，形成了完整的设计体系，主要包括：建立参数化的设计方法，形成生长性的设计成果；并且通过对BIM正向设计问题的总结和梳理，形成了BIM成果质量控制体系。为城市轨道交通工程的信息化发展奠定了基础，创造了条件。

    关键词：区间工程参数化设计BIM质量体系

    0前言

    近年来，随着城市轨道交通工程的迅猛发展，信息技术也逐渐改变着行业的供需条件，引发行业内工作模式的调整，带动整个行业的信息化发展。BIM技术作为工程行业的信息化模式，概念已深入人心，相继列入建筑行业发展“十二五”规划和住建部、科技部“十三五”规划，极大的助推BIM技术落地应用。地铁区间工程是典型的线性工程，同时又需要全域统筹考虑车站、区间和场段等工程的相互关系。为了便于车站与区间工程全线串接，以及工程设计模型与环境信息模型的结合，同时充分考虑城市轨道交通工程以及Revit软件自身的特点，须从全线域角度考虑BIM设计的设计方式、效率、定位等问题。

    1技术路线

    1.1软件平台选择

    城市轨道交通工程又是一个车站单体工程和区间线性工程深度融合的项目工程，涉及到的专业非常多，系统接口非常复杂，特别是众多设备系统所包含的设备、线缆、管道等都横跨车站和区间才能成为一个完整的体系。综上，就要求区间和车站必须基于一个统一的基础模型设计平台，才能实现车站和区间模型整合，最大限度的提升设计质量和设计效率。

    行业内目前，主流的BIM软件是AutoDesk（Revit）和Bently。两者各有优势，比较如下表：

    表1软件平台比较表

    通过对比，发现Revit的开放性、二维可出图性均优于Bently；Bently的模型库更为完整，专业协同性更好。但对轨道交通行业的大部分构件，两种软件均需要单独创建。

    同时对比两款软件的适用性，Revit更适用于点式工程；Bently在线性工程中的应用更为广泛。

    轨道交通工程兼具点式工程和线性工程的特点，是二者的有机结合。经过两款软件的对比，选择了开放性、兼容性更好的Revit平台。统一的软件平台为车站、区间、场段等区域工程的模型信息集成提供基础。针对Revit基础平台的不足，本项目研究了城市轨道交通工程在Revit平台下开展线性工程正向设计的技术手段。

    1.2工程项目定位

    Revit中能输入坐标、进行坐标控制的只有两个点：项目基点和测量点。测量点是坐标的原点，测量点的坐标代表世界坐标系的坐标。项目基点关联项目模型，影响模型的相对位置。

    还有一个虚点“项目原点”，也就是项目文件中模型的原点。要理解这个点，需要知道一个概念“建模范围”。

    建模范围是Revit软件的限制，建模范围是20英里（约33公里）的一个圆。

    软件做了这个限制主要是因为理想平面和实际地表的差距。Revit模型是建立在一个理想的平面上，但是地球是一个不规则的球体；当模型占据的场地足够大，Revit中的坐标系就会与世界坐标系产生不可忽视的误差。为避免这个误差，软件设定了这个建模范围。建模范围的圆心就是项目原点。图形或者模型可以超出这个范围，但会有误差，建模时捕捉不准。

    图2误差显示状态

    “项目基点”这个虚点无法直接捕捉，但是可以通过项目原点进行标定和控制。

    图3项目基点移动操作

    具体做法：解锁项目基点“修改点的裁剪状态”，右键“移动到启动位置“，项目基点即与项目原点重合。锁定此时的项目基点，通过输入项目基点的坐标值、高程和角度，即可调整此项目文件内所有模型的数据。Revit项目文件链接时的“原点”，就是指这个点。

    结合Revit软件的合格特点，可对城市轨道交通工程进行全线域的准确定位

    1.3设计体系框架

    建立设计活动的过程模型，对BIM正向设计周期内的数据信息进行分类，解释设计生产过程中的各信息的位置及相互关系。

    图4三维协同设计体系框架

    2参数化的设计方法

    目前行业内通用的区间模型定位方式是对设计后的线路，通过软件翻模为“空间曲线”；通过对空间曲线的拆分，落定区间构件坐标进行线路定位。这种建模方式，设计数据均经过“坐标到空间曲线，空间曲线再到坐标”的二次迭代，数据存在累计误差；同时区间建模未考虑“线路曲线偏移”等设计因素带来的模型影响。

    通过对线路设计内容的结合，提出由线路的设计方案直接出具坐标数据，根据限界专业要求，对线路数据进行调整，将线路偏移量反馈于区间的定位坐标，进而达到实现线路曲线偏移的设计目标。

    2.1区间线路精细化定位

    线路曲线偏移是由于曲线外轨超高，引起车辆对垂直位置的倾斜[1]；在地铁区间工程中，通过调整隧道中心与线路中心的相对位置关系来实现。关系如图5所示。

    图5曲线加宽示意图

    图6线路数据

    在圆曲线段，线路中心与隧道中心有固定的偏移值d；在缓和曲线段，线路偏移值是线性插值。常规的线路数据如图6所示。

    根据曲线线路特点和模型定位需要，需要增加线路曲线的偏移计算内容；因此对曲线范围内（包括缓和曲线和圆曲线）的坐标点进行标定。通过线路数据的标定信息，并分段计算线路偏移值。最后将各段算法整合，为坐标赋值定位，实现曲线偏移计算。

    图7曲线数据标定范围示意

    图8曲线偏移分段计算结果（以色阶体现数据梯度变化）

    图9曲线偏移算法整合（节选）

    经过对线路数据和参数化编程的优化，定位方式采用线路的直接坐标定位，提高了模型精度，流畅了信息流转、深化了信息利用。

    2.2参数化建模

    Revit作为一款成熟的BIM软件，面向的对象主要是楼宇、场馆等点式工程，对地铁车站、场段的支持程度非常高。但对线路问题的处理和线性工程的建模等内容，Revit无法做到。虽然软件的功能有局限，但是提供了Dynamo的内置插件，可以实现其扩展功能。Dynamo是可视化的编程平台，能实现过程与结果的同步。

    参数化建模的主要思路是：基于Dynamo程序开发平台编制参数化建模程序，延续成熟的工程设计思路，导入完整精确的线路设计数据，使用Revit软件构建参数化的构件族，借助于程序，用数据驱动模型，快速建立区间工程全息模型，并利用模型开展图纸导出等各项深入应用[2][3]。

    以结构专业的盾构管片为例，详细说明利用Dynamo程序，以数据驱动模型生成过程。其他专业流程以此参照编写程序。主要程序分5个部分：

    （1）数据导入

    根据线路专业的设计成果，经过偏移计算后，形成的数据表格，导入Dyanmo。

    图10数据导入节点组

    （2）数据归类

    将导入的数据，根据其属性不同，进行归类集成。

    图11数据归类节点组

    （3）曲线圆心及偏移数据处理

    通过计算临近点的差值，计算曲线圆心位置，并对偏移数据进行处理。

    图12数据处理节点组

    （4）坐标转化

    将上述数据结果，对应实际坐标位置，进行坐标转换；形成真实位置坐标的数据列表。

    图12节点转换节点组

    （5）构件赋值

    将上述真实坐标值、里程值、角度、坡度等设计成果，赋值入参数化构件；形成最终模型。

    图12构件赋值节点组

    图13区间管片结构模型

    图14区间设备模型

    4结论

    车站工程以及车辆段工程的BIM设计已经基本成熟，区间模型的建立目前多数处于线路空间曲线结合自适应管片模型相结合的阶段，模型仅仅作为一个空间示意，无法开展深入应用。通过我院的研究积累弥补了业界空白，真正开创性的实现了区间的全息模型建立，解决了区间结构曲线加宽、道床及轨面超高、疏散平台、接触网建立等模型设计难题，为后期城市轨道交通工程全面的BIM推进创造了条件。

    通过我院的研究积累，实现了区间工程全专业的参数设计，利用Dynamo程序开发平台针对各专业设计编制了十几个程序实现了全专业的参数化设计，直接通过数据驱动自动生成模型，充分发挥了区间作为线性工程规律性强的特点，结合特殊节点处的人工建模，完善了整个区间模型的设计，同时，参数化设计将重复性的数据处理工作交由计算机自动实现，大大节省了人力，提高了设计质量，增加了设计效率。

    参考文献

    [1]郑中天等.隧道手册[M].中国铁道出版社:北京市,1995年:16-20.

    [2]吴生海等.基于Dynamo可视化编程建模的BIM技术应用于分析[J].工业建筑,2018,48(2):35-38.

    [3]车冠宇,毛伟栋.Revit+Dynamo参数化隧道模型构件系统探析[J].公路交通科技,2018,4(160):246-248.

    第一作者简介

    郑广亮 男，工程师，本科，现在北京城建设计发展集团股份有限公司任职，主要从事地下结构研究与设计，BIM技术研究与设计等相关工作。

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