铁路隧道BIM模型的属性附加方法浅析

摘要：自从中国铁路BIM联盟成立以来，在联盟成员的集体推动下，中国铁路BIM技术已经取得了较大的进展。在参数化建模效率、施工技术仿真、BIM模型与GIS技术的融合方面都取得了一定的成果，但是如何在BIM模型当中附加相应的属性并在不同软件平台当中流通仍旧是目前铁路BIM技术所面临的问题。为了解决该问题，铁三院BIM项目部曾先后采用在装配体名称中附加属性，在结构树上附加参数以及在装配体属性附加IFC参数的方法来解决该问题。

关键词：铁路隧道；BIM；信息附加；IFC

0引言

无论是在工业民用建筑领域还是在铁路行业，BIM技术都强调建筑物全生命周期的信息管理。由此可见，建筑物的信息从一个阶段传递到另一个阶段的需求也变得非常必要。而由于目前设计、施工、运营维护阶段所采用的BIM软件并不相同，甚至仅仅是设计阶段，在中国铁路BIM联盟内部不同成员之间所采用的软件也是来自不同软件厂商或同一软件厂商的不同版本，模型信息的传递效果非常的不理想，经过一年多时间的探索，作者在BIM模型信息传递方面具有了一定的经验和看法。

1 在模型命名时附加信息

在最初的铁路BIM技术探索的初步阶段，如何快速建立精确的三维实体模型是困扰BIM研究人员的主要问题，因此在这一阶段的时候，并没有将太多的经历放在模型信息的附加上。此时为了区分铁路隧道的不同构件，如初支和二衬，通常采用的方法是将信息直接写在构件名称上。以二次衬砌为例，通常一个构件的名称包含了它所属于那一条铁路线，属于该线路上的哪一个隧道，该衬砌属于何种衬砌类型的基本属性信息。通过该种属性附加的方式较为简洁的将铁路BIM研发初期所面临的问题解决，将模型导出建模软件并导入TSDI-RIM三维管理平台后可以通过模型的名称对模型进行管理。

但是这种方法具有很大的局限性。

首先来说在模型命名时附加信息所附带的信息量较小，很多重要的设计信息，如混凝土标号，钢筋型号等重要信息，因为信息量巨大而模型命名长度限制的因素根本无法再模型名称当中得到体现。大量的设计信息无法在BIM设计过程中得到应用。

其次模型名称中所附带的信息仅仅是一个可见信息，只能够通过设计者或工程管理人员看到名称后进行相应的操作管理，其本身与模型内部属性并无关联。同样以二次衬砌的模型来做说明，虽然我们在命名的时候将衬砌类型作为信息附加到了命名当中，但是名称的修改并不会对模型本身产生影响。

2 在结构树上附加参数

随着铁路隧道BIM技术研究的深入，以及实际工程需要的不断提高，在模型名称当中附加信息的方法越来越难以适应研究和生产的需要。为了克服上述困难，作者所在的BIM项目部与软件公司共同探索处一条在结构树上附加参数的方法。

结构树是用来表现结构体内部构件层次关系的构件。隧道内所有的构件如初支、二衬、锚杆等以及设计参数都会按照一定的逻辑结构位于结构树上。

如上图所示设计隧道暗洞的基本设计参数被放在了结构树上。

与之前在模型名称当中附加信息相比，在结构树上添加参数的方法相对来说可以给模型附加更多的属性，因为结构树上的参数个数是不受限制的，因此无论有多少个设计参数都可以出现在结构树上。此外，结构树上的参数可以通过参数关联的方式与实体模型相结合。也就是说可以通过简单的修改结构树上的参数来达到修改三维实体模型的目的。以图1当中二衬厚度为例，当修改了二衬厚度的参数的时候通过更新模型的方式可以是模型当中二次衬砌的厚度得到相应的改变。

采用这种方式附加的参数不在仅仅是一个仅供设计者可见的参数，同时也是模型的控制参数。但是这种属性的附加方式也有其不足之处。

首先是参数并未进行工程逻辑的分类。所有的参数只是按照计算机内的数据类型进行了分类，如integer、real、length等类型，同种计算机数据类型的参数并未进行区别。如图1中三个length类型的参数在数据库当中是无法区分的，因此也无法依据其中某一下进行搜索。如要搜索所有二衬厚度为0.5m的衬砌结构是做不到的。

另外，由于在结构树上附加参数的方式是某些软件特有的功能，该信息并不能被另外一写软件所获取。即使是同样具有该功能的软件在导入导出过程中，参数也会有一定程度的丢失或误差。因此这种方式也不能很好的适应信息在不同软件之间的流通。

3 在装配体属性当中附加IFC参数

为了有效弥补在结构树上附加参数的缺点，作者所在的研究团队开始将IFC属性引入铁路隧道BIM技术当中。

IFC全称“工业基础类”，Industry Foundation Classes。

1、从计算机开发者角度来讲：IFC是一个“类”，是一个数据模型（BIM标准）。

2、从BIM软件厂商来讲：IFC是一个共享信息的标准（各软件厂商除了遵守各软件自己数据标准外，还要遵守公共标准，即IFC）。

IFC属性定义了构建所属于的类型，如一个构建属于初支还是二衬会在IFC中定义为不同的类，可以让计算机来识别该构件究竟是什么。同时IFC类当中会包含基本的设计属性，如钢筋的直径、二衬混凝土标号等。

同时，IFC属性作为一个信息标准，可以保证所有支持IFC属性的软件之间的模型相互导入导出，在此过程中所有IFC属性不会丢失。

通过EKL语句的开发，可以将结构树上的参数写入到IFC属性当中，实现两者的关联。这样就可以实现自动计算某些重要IFC属性的功能，如隧道洞门处的挖方量，可以通过在结构树上计算后自动写入IFC属性的方法是本身无法进行公式计算的IFC属性拥有计算功能。此外，某些自动计算的参数或工程量可以有效的指导设计并不仅仅是存在IFC属性当中提供给施工方。如隧道洞门的刷坡高度自动计算可以有效的指导隧道洞门位置的选择。

4结语

作为强调信息在建筑物全生命周期当中流转的BIM技术，属性信息的附加方式是一个非常重要的研究课题。解决不好这一问题不但影响设计本身的质量，也无法让设计信息有效的传递给施工单位。目前作者所在团队所经历的从在命名时附加信息，到在结构树上添加参数，最后到给构件添加IFC属性。每一步都是在向前推进，每一次改变都有效的解决了上一阶段的问题。但是即便如此，目前给构件附加属性的研究工作也不能说大功告成，IFC属性虽然可以不断扩展，但是目前阶段仍然无法包括海量的设计数据，只能选取重要性较高的添加。怎么在下一阶段将众多重要性相对较低的属性参数添加到合适的位置会是一个重要的研究方向。

参考文献

[1] 何关培.实现BIM价值的三大支柱-IFC/IDM/IFD. [J]. 土木建筑工程信息技术， 2011， （03）： 108-116.

[2] 石耀勇，兰婷.浅析BIM技术在铁路建设中的应用.[J].铁路工程造价管理，2014，（05）：65-67.

[3] 李丽，马婷婷，袁竹.BIM技术在铁路隧道设计中的应用.[J].铁路技术创新，2014，（05）：45-48.