沪通铁路线路专业BIM应用

为推动BIM技术在铁路工程设计中的应用，中国国家铁路集团有限公司开展了一系列试点工作：上海—南通铁路（沪通铁路）作为BIM技术应用试点项目之一，选取太仓港站开展BIM设计，以太仓港站的综合路基为设计对象，探索各专业BIM设计流程，研究多专业BIM数据交流与模型集成，验证路基专业工业基础类（IFC）、国际字典框架（IFD）标准，为铁路BIM 设计积累宝贵经验。

沪通铁路概况

设计速度

200km/h

BIM试点工作段

DK84+700.0—DK87+300.0

涉及专业

测绘、线路、站场、轨道、桥梁、地质、路基

线路专业平台

Bentley PowerCivil

技术实施

Bentley PowerCivil 是面向道路、铁路、桥隧等基础设施设计的专业平台。基于该平台开展线路设计，可分为平面设计、里程系统设置与纵断面设计。三维地形作为线路设计的基础数据，参与平、纵设计过程。

线路设计流程

地形建模

Bentley PowerCivil创建地形支持多种来源，如dwg、点云文件、xyz等。铁路工程多采用dgn地形文件。

（1）新建dgn文件

种子选择“Seed3D-InRoads-Metric”。

新建地形dgn文件

（2）参考dwg地形文件

需注意的是，Bentley PowerCivil平台里参考dwg地形文件需设置缩放比例，Bentley PowerCivil 平台默认主单位是m，dwg地形文件单位如果是mm，则缩放比例应该设为1000∶1，其他单位可据此换算。

（3）创建图形过滤器

点击“地形模型工具>图形过滤器管理器”，根据实际需要新建过滤器，并设置过滤条件。Bentley PowerCivil 支持多种过滤条件，可根据颜色、图层、元素类型、线型等组合条件进行元素过滤。

创建地形过滤器

（4）创建三维地形。

点击“地形模型工具>按图形过滤器创建地形模型”工具，选择步骤（3）创建的过滤器，设置特征定义为“Existing_Triangles”。

沪通试点项目三维地形

（5）地形贴图（可选）。

为增强三维地形真实感，可赋予三维地形经过定向的数字正射影像图，打开“光栅管理器”，点击“连接”将正射影像图参考进来，在“显示打印”栏中设置“覆盖”选项值为“是”，即可完成地形贴图。

赋予正射影像图的三维地形

当地形较大时，一次性地形建模不仅耗时，且对计算机性能要求较高。Bentley PowerCivil支持地形合并，可通过分区域建模，进而合并为完整地形，有效解决大地形建模易“死机”难题。

线路平面设计

Bentley PowerCivil平面设计工具主要集中在“平面几何”选项卡，提供2种设计方式：交点法与积木法。交点法设计思路是先定交点，再根据设计规范配缓长与曲线半径；积木法设计思路则先绘制线元，最后将线元合并为一条完整线路。

设计完毕，平面线位仅是几何意义上的曲线，需使用“平面几何> 设置特征定义”工具，赋予平面线位“Geom_Centerline”特征定义。

PowerCivil设置特征定义

设计过程中，根据《铁路线路设计规范》对圆曲线半径、缓和曲线长度和平曲线长度合理取值。Bentley PowerCivil平台支持导入设计规范，根据选定的规范对设计成果进行检查，并输出检核结果，方便设计人员设计与修改。

里程标注

赋予平面线位特征定义后，Bentley PowerCivil软件自动为平面线位生成里程标注，但起始里程默认为0，标注样式为纯数字，不带有里程冠号。这样的里程标注不符合工程应用的习惯，但BentleyPowerCivil软件支持里程标注自定义设置。选择“平面几何>起点桩号”工具可设置线位起点里程；选择“几何图形>查看几何>桩号设置”工具可设置里程标注样式与断链。

以中铁第四勘察设计院集团有限公司里程标注样式为例，整公里处显示冠号和整公里数，百米处显示整百米数，则桩号设置如下。

里程标注样式设置

图中主桩号对应公里标，次要桩号对应百米标，故主桩号间距设置为1000，显示格式设置为“[ss]+sss.ss”，次要桩号间距设置为100，显示格式设置为“ss[s]+ss.ss”。按此设置生成的里程标注如下。

里程标注效果

线路纵断面设计

进行纵断面设计前，需激活三维地形，Bentley PowerCivil根据当前激活地形自动提取地面线，为纵断面拉坡提供参考。线路纵断面设计思路与平面设计思路一致，Bentley PowerCivil纵断面设计工具主要集中在“纵面几何”选项卡，提供两种设计方法，即积木法与交点法。沪通试点项目采用交点法绘制线路纵断面。

Bentley PowerCivil纵断面设计

Bentley PowerCivil纵断面设计需注意的是，在“设置>设计文件”应设置竖曲线参数格式为R值。竖曲线参数另一选项为K值，K值与R值的关系为K=R/100。故当竖曲线参数设置为K值时，输入竖曲线半径100所代表的意思为10000。

设置竖曲线参数格式

Bentley PowerCivil 线路设计成果是三维线路模型，具有可视化、更直观的优势。沪通试点项目完成线路平纵设计后生成三维模型如下。

沪通试点项目三维线路模型成果

目前，需要研究并制定按照平台规定格式的设计规范，这也是下一步需要研究的内容。

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