文章来源：铁路BIM联盟

    动车运用所专门针对动车组列车进行检查、测试、维修和养护等作业，属于铁路车辆检修基地的一种类型。室外综合管线指室外各个专业的管沟、管槽、管线、管廊等，其数量种类多、交叉点数量庞大、多专业设计内容又互为边界条件。综合管线设计一直是动车所工程的重难点。

    很多BIM模型是基于二维施工图翻模建立的，施工仍依靠传统二维管综图纸。本文提出基于BIM的三维正向设计方法，通过研究协同设计、重要基准导入、三维管线综合排布方法、复杂交叉点优化方法、管线碰撞检查和调整方法等，立体展现综合管线的空间排布位置，同时优化三维模型转二维施工图出图方法，合理规划出图内容，确保图纸表达完整。

    BIM正向设计方案

    Bentley软件平台基于MicroStation开发，模型格式统一，对铁路各专业支持度较好，符合铁路设计习惯，选取Bentley软件平台进行本次研究。

    设计流程

    动车所室外综合管线BIM正向设计是指利用BIM技术，以站场、房建、轨道等专业模型为基准设计，按照设计流程依次进行相关专业管线设计、室外管线总装、室外管线综合排布、碰撞检查调整。设计流程和常规二维设计流程相似，规定了正向设计的前后顺序，数据流则定义了BIM设计成果的传递方向。

    管线综合BIM正向设计流程

    协同设计管理

    动车所室外管线种类繁多，涉及电力、通信、信号、给排水、站场等数个专业，多专业设计内容又互为边界条件，设计阶段伴随着方案调整、节点控制等问题,协调难度大。要有序地开展如此复杂的设计工作必须要进行协同设计管理。在BIM设计中，协同设计管理不仅可以使各专业基于同一可视三维空间开展工作，也能够同步跨区域的数据，并有效追踪和管理BIM协同设计中的数据流。

    采用BentleyProjectWise协同设计管理平台，创建项目和专业配置，设定统一格式、坐标等，赋予不同专业设计人员不同的权限。设计人员利用ProjectWise平台在设计过程中获取统一数据源、完成BIM资料互提,同时平台也会对专业间的参考关系和文件版本进行记录和管理。使设计人员突破空间限制跨区域进行协同设计。

    室外综合管线模型建立

    相关专业管线设计

    各专业的室外管线设计应以站场专业设计成果为基础，导入房建、接触网、轨道等专业模型作为重要基准进行设计。设计人员应在协同设计平台下根据本专业设计要求排布室外管线,应考虑避开重要基准，包括房屋结构基础柱墩、承台、轨道、道砟、接触网支柱基础、既有管线等，并调整与其他设施间的净距。

    同时，室外管线的BIM设计为固定形式断面沿一定路径进行拉伸和组合，故使用BentleyMechanicalBuildingDesigner软件进行管线设计，能够快速根据管线类型和尺寸进行线性拉伸，其还包含各类专业管线族,满足管线BIM建模中的转弯变径、管线连通、阀门设置等需求。

    专业管线族

    管线综合排布

    将各专业室外管线在统一坐标下总装，进行室外管线综合调整、排布。在动车所室外综合管线的排布过程中，由于各类管线在性质和使用上各有不同，故不同系统的室外管线有其自身的排布要求和设计原则，应尽量保持各专业的提资位置。如管线需调整应既能满足各专业系统管线间距埋深等硬性的需求，也要设计美观实用,方便施工作业及后期运营维护。故提出综合管线三维排布优化方法，如下所述。

    在室外管线综合排布的过程中，应优先考虑重力流管线的排布。根据承压情况，有重力流管线和压力管线，压力管线应避让重力自流管线，特别是埋设较深的污水及雨水管道，其他管线应尽量避让或上跨的形式穿过它，使污水及雨水管道走管路径顺畅少阻碍，从而满足坡度和顺直要求。重力流管线应根据提资中管线高程、流向、坡度等信息进行调整、排布，避免盲目开展设计，后期如发现重力流管线高程冲突，造成大面积管线调整的现象，严重影响设计进度。同时强电井或管廊埋设也较深，故针对与重力流管线交叉冲突处应优先做局部调整，若无法改变交叉冲突，则与专业沟通后根据平面周边井室的布置情况，将冲突位置处的管沟调整为包封排管敷设。

    初步稳定重力流管线和强电井的布置后，进而对其他管线进行排布，其余综合管线排布遵循下列原则即可：临时管线避让永久管线；小管线避让大管线，而大口径的管线一般施工周期较长，在设计中应着重考虑工序因素；可弯曲管线避让不可弯曲管线，如地下缆线、给水管等与其他管线发生冲突时，应在满足埋深要求和与其他管线间距要求的情况下避让其他不可弯曲管线；道路两侧优先布置强弱电管线管沟，其次是压力流管线，其他管线如在道路两侧布置不下则调整至道路下敷设。

    碰撞检查

    碰撞检查用的是Bentley软件提供模型硬碰撞的检测、查看和管理功能。碰撞检查可以按检查规则対三维模型中的管线、管件、设备、墙体、结构基础、轨道等三维模实体进行碰撞检查。同时，软件将自动生成检查结果,并显示碰撞位置，以便设计人员能够快速查找到碰撞点，进行管线调整。碰撞检查步骤如下所述。

    检查的对象和范围可以在碰撞检查工具中进行设定。在室外综合管线碰撞检查时，通常将管线、管件、结构基础、墙、柱、轨道等模型勾选，设定为检测碰撞的内容。

    碰撞报告输出。碰撞检查完毕后会将碰撞的模型以及模型种类属性注释一并记录下来。选中报告中的碰撞点会切换到碰撞位置的具体视图,碰撞实体模型按照事先定义好的颜色进行标记，与其他管线构件相区别。调取碰撞检查结果，可以对每个碰撞项进行选择和原因分析，从而确认其是否为有效碰撞，确认后则进行调整和修改。

    应着重对复杂交叉点进行碰撞检查，根据碰撞检查报告进行优化调整，对调整后的管线进行二次碰撞检查，反复多次直至确认管线无碰撞冲突。

    二维图纸生成及图纸内容规划

    可在Bentley软件中完成对模型的尺寸标注、注释说明、标准图框创建、整体布局之后再导出DWG格式图纸。

    在出二维图纸前，应对图纸内容进行规划，考虑如何充分利用三维模型的空间立体属性、选取哪些内容可以将室外综合管线在二维图纸上表达清楚。首先，最重要的是室外管线综合总平面图，包含动车运用所全部管线的平面布置，管线之间的水平间距，管线的纵向高程，以及到道路边沿或构(建)筑物的距离。其次，对复杂交叉点内所有管线交叉点进行管线数据信息列表，对每一个管线交叉点进行编号并列表，在表格内记录交叉管线的信息，包含交叉管线的种类、管线敷设的数量、管径尺寸、两管线的绝对高程和相互间的垂直间距，其中垂直间距利用Excel根据绝对高程和管径列公式计算。

    管线数据信息列表表达形式

    利用这种列表形式可以清楚地表达出每一处管线的绝对高程信息和交叉管线，并在列表上方布置三维模型图和交叉点平面布置图，使图纸更加直观，更能理清复杂交叉点内各个管线直接的相互关系，方便施工单位理解，减少施工问题。其余交叉管线较少，不复杂的位置仅在设计说明中提供设计原则和规范。

    三维模型图和交叉点平面布置图表达形式

    通过一张室外综合管线总平面布置图，搭配部分复杂交叉点平面图，并补充信息列表、三维模型图的出图形式，克服传统二维设计图纸看图困难、表达信息不清晰、管线内容遗漏的问题，提高了动车所室外管线综合的设计准确性，减少施工错误和返工现象。

    室外综合管线BIM正向设计建议：

    动车运用所室外综合管线BIM正向设计不宜脱离上序专业独立研究，专业之间的数据交互是正向设计的关键。开展BIM正向设计工作应建立协同设计管理机制，统一设计数据格式，以便互为边界的专业间数据互通、协同设计。

    建议加速推进铁路工程设计由二维迈向三维BIM正向设计，将三维BIM模型成为设计院的主要设计成果，节省三维模型导出二维图纸的不必要时间，施工单位依据三维BIM模型进行施工指导将更直观清晰，简化读图难度，提高施工准确度，减少返工现象。

    BIM具有一个全寿命周期的特征，建议设计人员对室外综合管线进行详细的非几何属性赋值，为日后动车所运维提供数据支持，提高运营阶段对前期工程信息的利用率。

    展望

    BIM技术的应用能够覆盖建筑的全生命周期，它将是铁路信息化建设的发展方向，也为动车所的运维提供了新的思路。以动车所竣工后交付的室外综合管线模型和建筑设施模型为载体，将管线及其他设施的信息数据集成，进一步引入建筑的日常运维管理功能，利用BIM模型的可视化3D空间展现能力，建立三维视角下的动车所运维平台，实现动车所智能化运维管理，提高信息化管理、运维高效直观、信息数据充分利用，为铁路从数字化向智慧化发展进而形成新一代技术体系迈出坚实的一步。

    通过研究应用BIM技术,以BentleyProjectWise为协同设计管理平台,结合站场、房建、接触网、轨道等专业模型,电力、通信、给排水等相关专业协同设计本专业管线,通过管线总装模型的综合排布,优化复杂交叉点,碰撞检查调整,实现动车所室外综合管线正向设计。同时根据现行的铁路工程设计环境,研究三维模型转二维图纸的出图方法及图纸内容规划,提高设计准确性,减少施工错误和返工现象。

    主要内容来源：

    铁路BIM联盟成员单位——中铁工程设计咨询集团有限公司

    林耀,何勇.

    动车运用所室外综合管线BIM正向设计方法研究.铁道标准设计.

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