第三讲基于BIM的铁路线路构造物快速建模方法

第14卷第4期铁道科学与工程学报Volume 14 Number 4 2017 年 4 月Journal of Railway Science and Engineering April 2017基于BIM的三维铁路道岔建模方法研究康峰'韩峰2(1.兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州730070;2.兰州交通大学测绘与地理信息学院，甘肃兰州730070)摘要：在我国大力推进铁路数字化过程中，BIM技术的研究与应用显得尤为重要，道岔三维数字化建模是铁路BIM化作 业中的一个重点和难点，目前却很少有人研究。

利用V BA开发AutoCAD平台，自主研究道岔各个组成部分和计算方法，设计可视化界面，并结合土木工程设计软件Civil3d，实现基于BIM不同型号的三维道岔建模。

研究结果表明：设计中重复，固定的过程由计算机系统自动完成，对道岔的设计效率、准确性和直观性都具有十分重要的意义，同时，道岔BIM模型是 铁路线路BIM模型的一个重要组成和补充，可以嵌入整个铁路项目BIM模型中。

关键词：B I M;道岔；三维模型；数字化；铁路项目中图分类号：U213.6 文献标志码： A 文章编号：1672-7029(2017)04-0716-05The research on method of three dimensional modeling withBIM technology in railway switchKANG Feng1, HAN Feng2(1. School of Civil Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China;2. Faculty of Geomatic, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China)A b s tr a c t:The research application o f BIM technology is im portant in the process o f prom oting the digital railway. The m ethod o f 3D digital m odeling is a difficult and im portant point in BIM technology o f railway project operation, and it has rarely been studied. This paper studied the switch components and calculation m ethod based on re-developm ent o f Auto CAD via V BA and Civi13d. Visual interface was designed to achieve the different types o f 3D switch based on BIM model. The experim ental results show that the repeatability and fixed process is autom atically accom plished by com puter system. It is m eaningful for switch efficiency, accuracy and intuition in the design. A t the same tim e, the switch BIM model, can be em bedded in the railway project BIM model, and it is an im portant com ponent o f railw ay BIM model.K e y w o r d s:BIM; railway switch; three dim ensional m odeling; digitization; the railway project我国铁路当前处在一个快速发展的阶段，并逐步向海外市场拓展，铁路设计单位面临着巨大的市场机遇和挑战。

提高给人的安全感。

图1复合式衬砌桥隧与隧道连接铁路中的各工程建筑物都是相互关联的，隧道也不可能只是一个独立的工程，需要与其它工程建筑进行对接。

甄家湾隧道中就存在桥隧连接的安全问题，为保证工程的缓坡地段需要在桥隧连接处放置隧道口过渡板，高列车通行时的稳定性。

陡坡地段往往存在卸载问题，防止后期运营时水平荷载引起的卸荷裂缝，施工时需将桥台延长跨过裂缝带，进入隧道内部，从而减小裂缝的影响。

建模建模方法研究图2建模流程洞门建模Revit进行建模之前，通常需要进行环境的选也就是根据各专业要求打开不同的样板文件，“结构样板”。

建模环境选择完成后，中，使用“拾取线”工具构建一个封闭的洞然后根据侧面图的具体参数要求，翼墙等模型的构建也是按上述方法进行操但要注意模型在左右立面的放置。

由于隧道排水孔比需要手动进行空心拉伸。

如图3所示。

图3部分模型洞身放样洞身模型的构建与前文中的方法不太一样，的隧道模型中含有曲线地段，如果使用拉伸功能则不能与实际线路走向相一致，所以为了满足线路走向的要求，利用原有的隧道路线进行二次路径绘制。

具体首先，新建族并在楼层平面的参照标高中插入线路图，注意单位为cm；然后，在右立面中载入隧道的放样轮廓进行编辑；最后，利用Revit中的“绘制路径”使用拾取线对已有线路上的各段路径进行拾取，在拾取时需要按住shift键，不然得不到一条完整的曲线线路。

最终洞身样式如图4所示。

图4洞身样式3.4模型参数化在模型构建过程中，需要按照设计要求进行各项参数的调整，参数主要分为两类，一种是几何元素间的连续几5所示。

图5隧道模型的放入4BIM模型的三维漫游Lumion作为一款强大实时表现软件，不仅能够制作3D动画，还可以导入已有模型进行材质和场景模型的更换。

Lumion其最大的优点在于它能短时间制造出惊人的建筑可视化效果，为设计者节省时间和金钱，使工程项目人员更直观、形象的了解工程物全貌。

具体操作如下：在制作三维漫游时需要注意，由于隧道长度达4km 计算机显卡、CPU难以承受，所以需要进行比例的缩小。

基于3D EXPERIENCE平台的铁路设备BIM模型轻量化技术研究随着铁路建设的不断发展，铁路设备的BIM（建筑信息模型）技术应用也日益普及。

面对复杂的铁路设备模型，如何实现模型的轻量化成为了一个重要的研究课题。

本文基于3D EXPERIENCE平台，对铁路设备BIM模型轻量化技术进行了研究，并通过实例分析，探讨了该技术在铁路建设领域的应用前景。

一、背景和意义BIM技术是近年来新兴的建筑设计与施工领域的重要技术，它可以将建筑、结构和设备等各个方面的信息集成到一个统一的模型中，实现设计、施工、运营和维护过程的信息共享与管理。

在铁路设备领域，BIM技术的应用可以提高工程的设计效率和施工质量，减少工期和成本，并为设备的运营和维护提供有力支持。

铁路设备BIM模型的复杂性和大尺寸使得其在实际应用中存在着诸多问题。

模型的轻量化是一个重要的技术难点。

铁路设备BIM模型通常包含大量的复杂几何结构和细节信息，导致模型文件过大，难以快速传输和加载，同时也会影响后续的工程操作和管理。

如何实现铁路设备BIM模型的轻量化成为了当前亟待解决的问题。

1. 3D EXPERIENCE平台概述3D EXPERIENCE是达索系统公司推出的一款集成化数字化平台，致力于构建全新的工程、设计、制造、运营和维护体验。

它通过统一的数据模型和用户体验，提供了全生命周期的数字化协同环境，增强了团队协作效率和产品创新能力。

在铁路设备BIM模型轻量化中，3D EXPERIENCE平台具有以下优势：- 统一的数据模型：3D EXPERIENCE平台提供了统一的数据模型，能够方便实现铁路设备BIM模型的集成、管理和共享。

- 强大的协同环境：3D EXPERIENCE平台为用户提供了强大的协同环境，能够支持多方共同参与铁路设备BIM模型的轻量化工作，提高工作效率。

- 全生命周期管理：3D EXPERIENCE平台支持铁路设备BIM模型从设计、施工到运营和维护的全生命周期管理，为铁路建设提供全方位支持。

BIM建模原理及操作BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）建模是一种先进的建筑设计与管理方法，通过数字化的建模工具和软件来创建、操作和维护建筑项目的全过程信息。

BIM建模原理及操作包括了建筑设计、施工和运营的各个方面，它的核心思想是通过整合并共享建筑项目的所有信息来提高效率、降低成本，并减少项目风险。

1.建立项目：首先，需要根据项目的需求和规模来确定建模的目标和范围。

同时，还需要收集项目相关的数据和文档，如设计图纸、规格说明和材料清单等。

2. 建立建筑模型：在建立建筑模型之前，需要确定使用的建模软件和工具。

常见的建模软件包括Revit、Archicad和Tekla等。

然后，根据项目需求和设计方案，开始建立建筑模型。

建筑模型需要包括建筑的几何形状、材料和构件等信息。

3.添加信息：在建筑模型中，需要添加各种相关的信息。

比如，构件的尺寸、材料、重量和安装方式等。

这些信息可以直接从建模软件的库中选择，也可以通过手动输入或导入外部数据。

4.协同设计：BIM建模的一个重要特点是可以实现多人协同设计。

不同专业的设计师可以同时在同一个建模软件中进行设计，并实时共享和更新数据。

这样可以避免信息的丢失和重复工作。

5.生成图纸和报告：BIM模型可以根据需要自动生成平面图、立面图、剖面图和三维视图等。

同时，还可以生成各种报告，如材料清单、施工计划和能耗分析等。

6.碰撞检测和优化：在BIM建模中，可以进行碰撞检测，以避免设计冲突和施工错误。

在建筑模型中，不同专业的构件可以在一个界面中进行叠加和检测。

如果出现冲突，系统会自动提醒，并给出解决方案。

7.施工和运营：BIM建模可以为施工和运营提供有力支持。

通过建模软件和设备的连接，可以实现施工过程的智能化和自动化，提高施工效率和质量。

同时，在运营阶段，可以使用BIM模型来进行设备维护、能耗管理和空间规划等工作。

想要成为一名资深的BIM建模编写人员，需要具备以下几个方面的专业知识和技能：1.建筑设计和工程原理：了解建筑设计和施工的基本原理，熟悉建筑结构、材料和施工工艺等。

BIM工程师如何进行模型建立和构造BIM（建筑信息模型）是一种综合化的建筑设计和管理方法，它通过数字化建模的方式对建筑项目进行全生命周期的管理和协调。

在建筑领域，BIM工程师扮演着至关重要的角色，他们负责进行模型建立和构造。

本文将详细介绍BIM工程师如何进行模型建立和构造的要点和步骤。

第一步，数据收集和准备BIM工程师开始工作之前，需要收集大量的数据和信息，以便为建筑项目建立准确的模型。

这些数据包括设计图纸、技术规范、参数要求、土地测量数据等。

此外，与建筑项目相关的历史数据和经验也非常有用，它可以用于指导模型的建立和构造过程。

第二步，模型构建在收集和准备数据之后，BIM工程师开始进行模型的构建。

在进行模型构建之前，BIM工程师需要根据项目的要求和建筑图纸，确定模型的整体结构和形式。

然后，他们使用专业的BIM软件，如Revit或Archicad，来建立三维模型。

在模型构建的过程中，BIM工程师需要对建筑物的各个部分进行细致的建模。

这包括墙体、地板、天花板、楼梯、门窗等。

BIM工程师需要确保模型的准确性和完整性，以确保设计师和其他相关方能够准确理解建筑物的结构和细节。

第三步，模型优化和调整建立模型后，BIM工程师需要对模型进行优化和调整，以确保其质量和可用性。

这包括检查模型中的错误和缺陷，并及时进行修复。

此外，BIM工程师还可以通过添加细节和调整参数来改善模型的可读性和可视性。

为了提高模型的可用性，BIM工程师还可以添加额外的信息和属性。

这些信息包括建筑材料、尺寸、重量、成本等。

通过添加这些信息，BIM工程师可以更好地模拟建筑项目的真实情况，并对其进行综合分析和评估。

第四步，模型协作和共享一旦模型建立完成，并经过优化和调整，BIM工程师需要与其他相关方进行模型的协作和共享。

这包括设计师、施工人员、供应商等。

通过使用BIM软件中的协作工具和功能，BIM工程师可以与其他相关方实时共享模型，并进行协同编辑和修改。

铁路工务工程运维BIM模型快速建模方法与流程铁路工务工程运维BIM模型快速建模方法与流程BIM（Building Information Modeling）技术已经成为现代工程领域中的关键技术之一，特别是在铁路工务工程运维领域。

这一领域的需求非常复杂，因此需要非常详细的建模和优化。

因此，在此基础上，针对铁路工务工程运维BIM模型的快速建模方法和流程进行了研究。

下面是具体内容：1. 数据采集和准备在建立BIM建模之前，首先需要收集和准备所有必要的数据。

例如，对于铁路工务工程运维BIM，首先需要获取所有相关的CAD数据和技术文档，这些文档包括施工图纸、工序规划文档、测试报告等。

此外，还需要收集设备信息、构件规格和其他详细信息等。

2. 建模方式选择铁路工务工程运维BIM模型的建模方式需要根据实际情况选择。

在一些情况下，可能需要使用基于点云的方法进行三维建模。

在更多情况下，使用基于CAD的工具如Autodesk Revit 或Bentley MicroStation等则非常合适。

3. 三维模型建模在准备好数据和选择了合适的建模方式之后，就可以开始三维建模。

铁路工务工程运维BIM模型的建模需要结合施工图纸和技术文件，并合理利用已经收集的数据，开发适合的建模方法，以确保模型的准确性和有效性。

4. 模型测试和验证建立完BIM模型后，需要对其进行测试和验证，以验证其可用性。

主要包括对其几何精度、完整性以及建筑系统之间的联系进行评估，确保其与实际工程的完备一致。

5. 数据同步和优化一旦模型验证无误，就需要考虑其同步和优化。

这是确保BIM 模型在日常使用中起到最佳作用的重要因素之一、同步和优化需要周期性进行，以保持模型与现实环境的一致性。

6. 模型更新和维护当施工或运维的环境发生变化时，必须使用BIM模型来更新模型。

这意味着使用最新的数据源和建模方法对模型进行更新，以确保模型的有效性和准确性。

模型维护和更新应是建模团队的日常职责，以保证模型的长期有效性。

道岔设计模式基于BIM的道岔设计核心是建立一个系统的三维数字化道岔模型，道岔部件之间相互关联，模型可以提取相应的平面图、三维视图、截面图，同时根据模型元素能够提取相应的几何尺寸、属性、数量，及道岔设计BIM模型包含了视图、模型部件、部件尺寸及数量等要素，如图1所示。

对于铁路线路设计人员，要建立三维铁路道岔的实体模型，首先要获取道岔完整、准确的表面形状信息。

目前，获取物体表面形状生成三维网格的方式有很多种，如使用三维激光扫描仪、工具包编辑、从现有商业数据库中购买模型和利用建模软件，如AutoCAD, 3DSMAX等。

三维道岔建模主要思路如下:1)基于VBA对AutoCAD二次开发，通过AutoCAD的宏工具编写程序，设计交互界面，绘制二维道岔及完成各种道岔钢轨建模。

2)利用建模软件AutoCAD或Civil 3d建立轨枕、扣件、联接零件的三维实体模型。

3)按照道岔型号和轨道类型，完成所需道岔的实体组装。

图1 道岔设计BIM模型道岔钢轨建模道岔主要由转辙器、辙叉及护轨、连接部分和岔枕3部分构成，结构相对比较复杂，建模过程中要准确把握各个部件的几何尺寸和配置位置，通过研究各个部件之间的坐标，捕捉岔心a的横坐标和纵坐标作为建模的一个基准位置，根据道岔的几何特征及道岔表，逐步计算出道岔钢轨其他各个点的横坐标和纵坐标，主要参数如图2所示。

图2 道岔主要参数示意图曲线导轨切线长T1由道岔导曲线半径R1和圆心角O1得到公式（1）；夹角β与轨距S，辙叉尖前直线段K，道岔角α和尖轨长度l0之间的关系为公式（2）；圆心角O1与轨距S，辙叉尖前直线段K，道岔前长a，辙叉跟长m，道岔后长b和尖轨尖端前基本轨长q的关系为公式（3）。

并设计如图3所示绘图窗体，编写绘图命令，自动绘制道岔中心线和轨道截面，如图4所示。

图3 绘图窗口示意图图4 钢轨截面自动生成示意图二维道岔自动绘制运用的主要代码如下:钢轨截面自动生成运用的部分代码如下:再通过创建钢轨截面的面域，对二维道岔进行扫描得到钢轨三维实体模型，如图5所示。

基于IFC标准和数据库技术的铁路站场自动化BIM建模方法基于IFC标准和数据库技术的铁路站场自动化BIM建模方法摘要：随着铁路交通的发展和进步，提高铁路站场的运营效率和安全性变得越来越重要。

因此，采用先进的建筑信息模型（BIM）技术来实现铁路站场的自动化建模，可以为铁路运营部门提供更好的决策依据。

本文将介绍一种基于IFC标准和数据库技术的铁路站场自动化BIM建模方法，以实现站场建模的高效、准确和可视化。

1. 引言铁路站场的规划、设计和施工过程中需要考虑多种因素，例如车站设施、轨道布局、行车组织等。

传统的2D平面图无法准确描述这些复杂的要素。

因此，采用BIM技术来构建铁路站场模型是十分必要的。

2. IFC标准IFC（Industry Foundation Classes）是一种国际标准，旨在实现不同软件之间的信息通信和交换。

IFC标准建立了一个统一的数据模型，可以准确描述和表示建筑和基础设施工程的各个方面。

通过采用IFC标准，可以实现不同软件之间的互操作性，避免了数据格式不兼容的问题。

3. 数据库技术数据库技术是支撑BIM系统的重要组成部分。

通过将重要的站场信息存储在数据库中，可以实现数据的管理、维护和查询。

此外，数据库技术还可以支持模型的版本控制和共享，方便多人协同工作。

4. 铁路站场自动化BIM建模方法4.1 数据采集和建模需求分析首先，需要对铁路站场的环境和使用要求进行调研和数据采集。

然后，根据采集的数据和建模需求，分析站场的组成要素和关系，确定建模的范围和目标。

4.2 数据库设计与建模基于采集到的站场数据，设计并建立相应的数据库。

数据库可以包含车站建筑、轨道、信号设备、通信设备等各个方面的信息。

此外，可以将数据库与BIM软件进行集成，实现数据的交换和共享。

4.3 IFC构建与模型更新根据站场的建模需求，利用BIM软件构建IFC模型。

将数据库中的数据导入模型，根据数据之间的关系进行空间定位和拓扑关系的建立。