中铁设计：铁路项目BIM设计管理与应用案例赏析

一. 项目概况

中铁工程设计咨询集团有限公司(以下简称“中铁设计”)作为新建深惠城际铁路(前保至坪地)项目的勘察设计总体总包单位，以铁路BIM联盟标准、深圳市地铁集团BIM标准为实施依据，以提高设计质量、施工应用效率为核心，依托内部BIM协同设计平台与构件库，在项目的可行性研究、初步设计、施工图阶段开展了全线BIM设计管理与应用工作。

项目起于深圳市前保站，止于深圳市坪地站，途经深圳市前海合作区、宝安区、南山区、龙华区、龙岗区，东莞市凤岗镇，正线长度59.380 km(深圳市53.326km，东莞市6.054km)，设站11座，全线采用地下敷设方式。

项目车站全部位于城市核心区，由于沿线建(构)筑物密集，下穿大量建筑物、既有及在建地铁、运营铁路、市政及高速公路(路基、桥梁和隧道)、河渠，沿线控制点及风险源多，穿越电力、给排水、燃气管线等重大管线，市政管线复杂，导致线站位方案设计稳定难度大。

图1 项目概况

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二. BIM应用情况

2.1实施思路

项目实施过程中，结合国铁集团制定的以BIM技术为核心的全生命周期信息化管理的顶层规划，本项目采用“一套标准体系、一套数据、一个平台”的实施技术路线，开展BIM设计与管理工作，推动深惠城际铁路工程的信息化、智能化建设。

图2 项目实施思路

2.2 BIM技术综合应用

1.协同设计平台应用

通过建立本项目的协同设计平台，将贯穿于项目设计过程中的信息以三维模型为载体进行集中、有效的管理，让各专业设计人员在集中统一的环境下工作，随时获取所需的项目信息。在充分利用各专业设计软件的基础上，实现各设计专业之间信息顺畅沟通、实时统一，使各专业设计工作的数据文件一致、上下专业间的设计工作衔接协同有序，节省工作时间，提高工作效率，确保设计工作合理、有序、高效地完成。

图3 协同设计流程图

2.全线无人机航拍

利用无人机航拍技术，将深惠城际铁路全线无人机航拍，将航拍结果与GIS相结合，综合分析沿线控制点、风险源等内容。

图4 无人机航拍

3.线站位比选

通过创建并整合本项目线站位模型，并集合周边环境模型，可视化分析设计方案线路所穿越的地层、地下水与不良地质情况，展现站点设计状况，探索合理的线路走向，以供决策。利用BIM与GIS相结合的方式可比选不同的线站位方案，提高设计方案的合理性和适用性。

图5 线站位比选

4.管线迁改模拟

项目沿线存在给水管道、截污管涵、电力管线、高压燃气管道等，对管线的调查、勘测以及迁改是项目前期顺利推进的关键。通过建立既有管线模型、道路现状模型与各阶段交通疏解模型，实现交通疏解和管线迁改方案的优化和模拟，辅助交通管理部门和周边相关单位进行沟通协调，合理选择疏解道路路径。

5.设计接口检查

创建工程BIM模型及其周边影响模型，开展三维设计接口检查工作，针对设计方案与既有工程、沿线地上和地下道路工程进行设计接口检查。通过新建工程BIM模型与周边工程模型的定位整合、可视化检查和仿真漫游，验证接口处工程设计的可行性与合理性，提高设计质量。

6.工程量计算

在BIM正向设计的背景下，搭建土建BIM模型，通过应用土建算量系统，设计人员利用BIM模型在统一的计算规则下自动导出相应的工程量，可节省大量时间，避免重复劳动，实现设计算量一体化，从而使得工程量计算更快速、精准，同时对于后续施工过程中的变更计量、验工计价以及进度款支付提供可靠的工程量数据，打通设计阶段到计量阶段的数据共享道路。

图6 基于BIM的车站土建算量系统

7.换乘仿真

本工程枢纽车站数量较多，交通网络结构复杂，与多条铁路、城际、地铁线路交叉衔接，对于线路间的换乘要求较高。以深圳北站为BIM换乘仿真工作切入点，模拟乘客换乘走向，验证新建深惠城际车站与深圳北站及既有地铁4、5、6号线换乘方案的可行性和便利性，为车站布局的优化、换乘方案比选提供参考依据，提高车站运营安全可靠性和乘客服务水平。

8.客流模拟

本工程枢纽车站比例高，换乘客流较大，基于BIM客流模拟软件，结合收集的行人特性、客流参数、环境特征等参数，进行枢纽车站客流仿真模拟，三维可视化高峰时段、平峰时段下的客流状况，明确乘客走行路线，避免客流组织的交叉混乱。

图7 客流模拟

9.参数化设计

本项目区间工程采用中铁设计自主研发的CECBIM软件进行设计，该软件是在Bentley公司Openrail建模软件的基础上，进行了二次开发，以“参数化驱动”的理念，提升三维设计效率。车站采用Revit进行设计。以标准化车站的总体设计思路，根据车站的特点，对出入口楼梯、加腋梁等部位进行参数化设计。针对车站中的机电管线设计，探索BIM+AI技术，通过设定设计参数，自动布置三维管线。在生成管线中，根据规则和定义，实现自动避让与翻弯，大幅提升设计效率。在设计过程中，探索三维正向出图，开发快速标注工具完善图纸细节，按照图册目录开发快速出图，可快速生成分层平面图、剖面图等。

三. BIM应用效果

通过BIM技术应用在项目的设计质量、效率、综合管理等多方面得到提升，实现了项目的创优创效。

3.1设计质量效率

(1)区间建模辅助工具：通过应用轨道、隧道、接触网等专业快速建模工具，在模型精细度、建模速度等方面有了较大提升，初步统计可提高建模效率30%。

(2)车站快速建模辅助工具：通过应用车站轴网布置、构件定位、构件查询等专业快速建模工具，可提高车站建模速度10%。

(3)模型审核辅助工具：通过应用车站模型自动审核、问题清单导出工具，在车站模型审核效率上有较大提升，可提高审核效率20%。

(4)出图辅助工具：通过应用车站出图属性标注等工具，在车站模型出图标注效率上有较大提升，可提高出图标注效率40%。

(5)设计校核：通过将车站重点区域的设计审核、设计校核，发现设计问题建筑专业57处、结构专业11处，提高设计出图质量。

(6)数字化交付：按照交付标准进行成果归纳，形成设计成果交付目录树;所有成果在协同设计平台中归档，形成数字资产。

3.2综合管理效益

(1)线站位方案比选：全线无人机航拍，核查项目范围内红线、绿线、河道蓝线、高压黄线以及周边既有建、构筑物间的空间关系，辅助方案汇报、沟通。

(2)车站建筑方案比选：基于BIM模型的可视化、可模拟等特点，直观展示车站空间布局、文化景观艺术，开展建筑设计方案比选，辅助方案汇报、沟通。

(3)客流模拟与换乘仿真：模拟高峰时段、平峰时段下，客流特征及造成拥堵情况，基于BIM模型进行车站客流、换乘情况展示，直观仿真换乘方案，并形成相应方案比选报告，为车站布局的优化、换乘方案比选提供依据，提高车站运营安全可靠性和乘客服务水平。

(4)基于BIM模型的工程量计算：基于BIM模型精细化的特点，相对于传统模式大幅度提高了计算的速度和准确度，降低工程量计算偏差，可为概预算编制、招标工程量清单校核、计量支付、竣工结算等提供工程量数据支撑。

四. 项目获奖情况

依托深惠城际BIM综合应用成果，中铁设计在参加的省级、行业、股份公司的BIM大赛中陆续取得优异成绩，包括2021年中国图学学会第十届“龙图杯”全国BIM大赛设计组“一等奖”、2022年第四届广东省BIM应用大赛设计组“一等奖”、2022年铁路BIM联盟第四届“联盟杯”铁路工程BIM应用大赛设计组“一等奖”、2022年第三届中国中铁“卓越杯”BIM大赛成果赛综合类“金奖”等奖项。

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