張 毅

中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司，四川成都 610031

隨著BIM技術(shù)在鐵路工程建設(shè)行業(yè)的穩(wěn)步推進，參建方在設(shè)計施工階段的BIM應(yīng)用越來越多。但不同階段、不同專業(yè)需向項目干系方提交何種精度的BIM模型，尚未有統(tǒng)一的規(guī)定。由于項目不同參與方對所交付的BIM模型認識不一致，導(dǎo)致BIM模型在模型單元劃分、幾何精度表達、信息附加等方面存在差異，不利于BIM模型從設(shè)計向施工，乃至運維管理進行信息傳遞和解析，制約了BIM技術(shù)在我國鐵路行業(yè)的應(yīng)用和推廣。因此，為規(guī)范 BIM 模型在不同專業(yè)和不同階段的共享與提交，必須建立一套可行的交付標(biāo)準(zhǔn)，對鐵路工程建設(shè)各階段、各專業(yè)BIM模型的交付精度進行有效約定。這對于完善和健全我國鐵路工程 BIM 標(biāo)準(zhǔn)體系具有重要意義。

1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

BIM是從美國的建筑業(yè)發(fā)展起來，逐漸擴展到歐洲、日韓等發(fā)達國家[1]。從配套標(biāo)準(zhǔn)編制上看，英、美等國已經(jīng)逐步建立了各自的BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系，從命名規(guī)定、數(shù)據(jù)格式要求、交付規(guī)則等方面進行了系統(tǒng)的約定。建立了較為全面的標(biāo)準(zhǔn)體系。特別是buildingSMART組織從數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)（The Industry Foundation Classes，簡稱IFC）、信息分類與編碼標(biāo)準(zhǔn)（International Framework for Dictionaries，簡稱IFD）和信息交付標(biāo)準(zhǔn)（Information Delivery Manual，簡稱IDM）三方面，構(gòu)建了其BIM應(yīng)用的三大支柱[2]，為相關(guān)行業(yè)的BIM應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)制定，提供了重要借鑒。

圖1 IFC/IDM/IFD關(guān)系

2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，BIM技術(shù)在中國的建筑、水電、城市軌道交通等行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，有諸多大型勘探設(shè)計企業(yè)和施工企業(yè)開展了一系列BIM的研究工作，并啟動了企業(yè)級BIM實施標(biāo)準(zhǔn)和指南的編制工作。住建部“關(guān)于印發(fā)2012年工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂修訂計劃的通知”宣告了中國BIM標(biāo)準(zhǔn)制定工作的正式啟動[3]，其中包含五項BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程信息模型存儲標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程設(shè)計信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程設(shè)計信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》、《制造工業(yè)工程設(shè)計信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》。上海、廣州等城市軌道交通建設(shè)單位也開展了城市軌道交通BIM系列標(biāo)準(zhǔn)的編制。

目前，鐵路工程建設(shè)行業(yè)已經(jīng)制定出了中國鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架，相關(guān)設(shè)計院、施工單位、科研院所等參與了具體的標(biāo)準(zhǔn)研究及編制工作。本文結(jié)合鐵路工程建設(shè)實際需求，提出鐵路工程信息模型交付精度標(biāo)準(zhǔn)的整體架構(gòu)和基本約定，重點對模型精度、幾何精度和信息深度進行詳細定義，并結(jié)合隧道專業(yè)進行說明。

3 標(biāo)準(zhǔn)總體架構(gòu)

鐵路工程信息模型交付精度標(biāo)準(zhǔn)的制定，主要是為確保鐵路工程建設(shè)過程中，工程設(shè)計參與各方所交付的鐵路工程信息模型幾何精度和信息深度科學(xué)合理、滿足實際工程需求。涉及到鐵路工程設(shè)計和建造過程中的站前站后主要專業(yè)。其總體結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖2所示。

圖2 交付精度總體結(jié)構(gòu)關(guān)系

（1）根據(jù)鐵路（TB 10504—2007）《鐵路建設(shè)項目預(yù)可行性研究、可行性研究和設(shè)計文件編制辦法》所定義的各個階段，劃分鐵路工程信息模型精度等級從LOD1.0到LOD5.0。

（2）在不同的模型精度下，各個專業(yè)對應(yīng)劃分出不同的模型單元，它是承載模型信息的實體及其相關(guān)屬性的集合，是信息輸入、交付和管理的基本對象。

（3）每個模型單元由幾何精度和信息深度共同定義。

（4）通過不同項目實際要求，對具體專業(yè)進行模型單元劃分，并附加對應(yīng)的幾何精度和信息深度，從而完成對BIM模型交付精度的完整定義。

常規(guī)情況下，隨著模型精度的遞增，模型單元幾何精度和信息深度應(yīng)按照項目應(yīng)用需求從低幾何精度、低信息深度向高幾何精度、高信息深度遞進。

而對特別關(guān)注信息附加的應(yīng)用場景中，如模型以輕量化方式進行項目建設(shè)管理，允許模型單元以低幾何精度和高信息深度存在；對特別關(guān)注幾何造型的應(yīng)用場景中，如項目精細模型展示、施工進度模擬等場景，允許模型單元以高幾何精度和低信息深度存在。

4 模型精度規(guī)定

模型精度基本等級的劃分結(jié)合（TB 10504—2007）《鐵路建設(shè)項目預(yù)可行性研究、可行性研究和設(shè)計文件編制辦法》所定義的各個階段執(zhí)行，具體劃分如下：

（1）1.0級精度對應(yīng)規(guī)劃階段、預(yù)可階段，英文簡稱LOD1.0；

（2）2.0級精度對應(yīng)可研階段，英文簡稱LOD2.0；

（3）3.0級精度對應(yīng)初步設(shè)計階段，英文簡稱LOD3.0；

（4）3.5級精度對應(yīng)施工圖設(shè)計階段，英文簡稱LOD3.5；

（5）4.0級精度對應(yīng)施工深化設(shè)計階段，英文簡稱LOD4.0；

（6）5.0級精度對應(yīng)竣工、運維階段，英文簡稱LOD5.0。

每個模型精度等級，規(guī)定了具體專業(yè)的模型單元劃分，如隧道專業(yè)，其LOD1.0至LOD3.5不同模型精度下的模型單元劃分參照表1的規(guī)定。

表1 隧道模型單元劃分

在滿足鐵路工程建設(shè)項目需求的前提下，鐵路工程信息模型宜采用較低的模型精度，并應(yīng)滿足工程量的計算要求和現(xiàn)行有關(guān)工程文件編制深度的規(guī)定，且符合施工工法和措施，為施工深化預(yù)留條件。對于典型工點項目，其鐵路工程信息模型可采用更高等級的模型精度。

5 幾何精度規(guī)定

幾何精度是模型單元實體幾何表達真實性和精確性的衡量指標(biāo)。幾何精度與模型精度規(guī)定的相應(yīng)等級對應(yīng)，劃分為G1.0到G4.0。并從建模內(nèi)容和對應(yīng)幾何精度要求兩方面分專業(yè)進行了定義。模型單元實體的幾何精度等級的劃分應(yīng)符合如下規(guī)定：

（1）1級精度能夠滿足符號化識別需求的幾何精度，英文簡稱G1.0；

（2）2級精度能夠滿足空間占位等粗略識別需求的幾何精度，英文簡稱G2.0；

（3）3級精度能夠滿足真實外觀等精細識別需求的幾何精度，英文簡稱G3.0；

（4）4級精度能夠滿足結(jié)構(gòu)施工、產(chǎn)品制造等高精度識別需求的幾何精度，英文簡稱G4.0。

每個模型精度等級，對應(yīng)了具體專業(yè)的幾何精度要求，如隧道專業(yè)。LOD3.0模型精度下的幾何精度要求：

（1）洞口：根據(jù)地質(zhì)、地形情況，建立滿足要求的洞門混凝土結(jié)構(gòu)模型，不需要對鋼筋進行建模，建模幾何精度宜為1mm，定位精度以線路、地質(zhì)等其他專業(yè)提供的模型精度為準(zhǔn)。

根據(jù)地質(zhì)、地形情況，建立滿足要求的洞口防護工程，不需要針對防護類型建立防護詳細模型，建模幾何精度宜為1mm，定位精度以線路、地質(zhì)等其他專業(yè)提供的模型精度為準(zhǔn)。建立洞口防排水簡化模型。

（2）明洞：根據(jù)地質(zhì)、地形情況，建立滿足要求的明洞洞門及明洞襯砌混凝土結(jié)構(gòu)模型，不需要對鋼筋進行建模，建模幾何精度宜為1mm，定位精度以線路、地質(zhì)等其他專業(yè)提供的模型精度為準(zhǔn)。

根據(jù)地質(zhì)、地形情況，建立滿足要求的洞口防護工程模型，不需要針對防護類型建立防護詳細模型，建模幾何精度宜為1mm，定位精度以線路、地質(zhì)等其他專業(yè)提供的模型精度為準(zhǔn)。建立明洞回填及防排水簡要模型。

（3）暗洞：根據(jù)地質(zhì)、地形情況，分段建立滿足要求的初期支護、二次襯砌、溝槽混凝土結(jié)構(gòu)模型，不需要對鋼筋進行建模，建模幾何精度宜為1mm，定位精度以線路、地質(zhì)等其他專業(yè)提供的模型精度為準(zhǔn)。

表2 隧道模型基本信息

建立初期支護錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架簡化模型，但應(yīng)包含錨桿長度、鋼筋間距、鋼架間距、鋼筋類型、鋼架類型、錨桿類型等信息。建立超前支護簡化建模，但應(yīng)包含按超前支護長度、超前支護間距、超前支護類型等信息。

6 信息深度規(guī)定

信息深度是模型單元幾何、非幾何信息詳細程度的衡量指標(biāo)。信息深度與模型精度規(guī)定的相應(yīng)等級對應(yīng)，劃分為N1.0到N4.0。并從模型單元對應(yīng)的幾何信息、非幾何信息、IFD編碼等方面，分專業(yè)進行了定義。模型單元屬性的信息深度等級的劃分應(yīng)符合如下規(guī)定：

（1）1級信息深度宜包含信息模型的基本信息、身份描述、項目信息、組織角色等信息，英文簡稱N1.0；

（2）2級信息深度宜包含和補充N1.0等級信息，增加實體系統(tǒng)關(guān)系、組成及材質(zhì)、性能或?qū)傩缘刃畔?，英文簡稱N2.0；

（3）3級信息深度宜包含和補充N2.0等級信息，增加生產(chǎn)信息和安裝信息，英文簡稱N3.0；

（4）4級信息深度宜包含和補充N3.0等級信息，增加資產(chǎn)信息和維護信息，英文簡稱N4.0。

每個模型精度等級，對應(yīng)了具體專業(yè)的信息深度要求，如隧道專業(yè)，表2列出了其部分模型單元對應(yīng)的幾何、非幾何信息要求。

7 結(jié)語

通過研究國內(nèi)外BIM 交付標(biāo)準(zhǔn)成果，我們結(jié)合鐵路工程建設(shè)行業(yè)特點和 BIM應(yīng)用實際需求，提出了由模型精度、信息深度、幾何精度三個要素組成的鐵路工程信息模型交付精度標(biāo)準(zhǔn)框架，并分別定義了各部分在框架中承擔(dān)的角色及任務(wù)。后續(xù)將結(jié)合鐵路BIM試點項目對本標(biāo)準(zhǔn)進行驗證、優(yōu)化和完善。