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中国勘察设计协会主管主办

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中铁上海院:实现地铁车站和区间多专业BIM技术应用

2023年,中铁上海设计院集团有限公司(简称“中铁上海院”)迎来了建院70周年。


追梦人驰而不息,奋斗者向新而行。中铁上海院跨越时间的湍流,为交通强国而生,因改革创新而兴,以铁路、轨道交通为引领,致力于为铁路、轨道交通、公路、市政房建工程等提供勘察、设计、咨询、监理、总承包、运营维护全过程的技术支持与服务。作为轨道交通设计的先行者,项目遍及华东、华南、华中、华北、西南、东北等区域,目前在上海、南京、成都、天津等城市承担了10多条勘察设计总体总包项目,参与了全国36个城市的轨道交通设计。


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自1953年成立至今,中铁上海院始终胸怀国之大者,坚持技术报国。纵观70年初心筑梦路,从计划经济的“优等生”到市场经济的“急先锋”,在服务国家战略的每一次“破”与“立”中,中铁上海院蹚出了一条国产化BIM正向设计新路。


产化市政+房建全专业协同设计


嘉闵线是上海市域铁路网络中一条南北向以市域客流为主,承担一定城际客流的网络骨干线路,是服务于城市西侧嘉定、松江新城及金山滨海地区快速出行的重要线路,是对接长三角、体现长三角更高质量一体化发展的重要支撑,是和城市内部多条轨道交通线路换乘,体现多网融合的重要线路。


迎宾三路站为嘉闵线第9座车站,位于迎宾三路与申昆路交叉口南侧,车站主体为地下三层单柱双跨岛式车站,主体规模244米×20.6米,共设置2组风亭、3个出入口。


虹桥站(地面站)~迎宾三路站区间长度约343米,区间沿申昆路敷设;迎宾三路站~沪星路站区间长度约1694米,区间侧穿北横泾桥桩基、沪青平公路、汽配城、渝高速桩基多个风险点。


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模型整合效果


设计过程需与建筑、风、水、电、暖通、工艺、市政等多专业配合,协调与各专业的接口问题。工程范围下穿既有沪渝高速,需对既有桩基进行托换;车站周边存在众多建构筑物,变形控制要求严格。项目包含市政房建两方面的设计内容:


车站建模(房建专业建模)


车站内部建筑空间复杂,利用三维设计可以较好地进行空间管理。建筑、结构和机电在统一的轴网标高体系下,互相提资、高效协同。


建筑专业利用数维建筑软件设置轴网、标高,并共享给各专业,利用轴网、标高定位,创建墙、板、门、楼梯、扶梯等构件,并结合三维视图、剖面图等完成对模型的调整和修补。


结构专业利用数维结构软件根据建筑专业已创建完的轴网标高,创建梁、墙、板、柱,并实时复核构件定位。


机电专业利用数维机电软件,根据建筑结构搭建好的框架,在已有的轴网和标高系统中绘制管线模型,确保建模精度。使用数维软件提供的管道建模工具,对管道进行分段、调整、连接和优化等操作,并赋予管道材质、尺寸、走向、连接方式等要素,确保模型的真实性和准确性。根据设计需要创建各种设备模型,如阀门、仪表、泵等,并将设备与管道模型进行连接和整合。


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项目应用成果–房建


区间建模(隧道专业建模)


团队利用广联达数维道路软件探索出一套适用于市域铁路区间全专业的建模思路,解决了盾构环设计中管片设计痛点,同时可对区间内部结构如轨道板、配电箱、电缆槽盖板等进行精确建模。


线路平纵曲线可根据平面线和竖曲线文件导入生成或在软件内直接设计,然后通过广联达数维构件软件创建盾构区间内构件,最后定义隧道段,设置隧道起终点,快速生成隧道区间BIM模型。


区间内轨道垫块、接触网、设备箱等点式构件可采用按桩号指定间距生成,铁轨、仰拱、管线等线式构件可采用沿线路按轮廓拉伸的方式生成。项目中创建的盾构区间、车站各专业的构件可重复利用,为企业后续类似项目的BIM建模和应用打下良好基础。BIM模型完成建模后进行渲染展示如下:


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项目应用成果–隧道


基于轴网的车站模型与基于路线的区间模型的融合


该工程涵盖了车站及前后两段区间的建模,车站模型以轴网标高系统为建模基础,盾构区间建模以路线为建模骨架,需解决两种建模思路的模型整合问题。


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线网融合


数维市政和数维房建产品基于同一个广联达自主、安全、可控的底层GDMP平台,原基点导入,能够进行完美合模。同一项目的市政和房建数据无需借用更多设计产品,仅靠数维系列设计产品一套平台即可支持生态闭环,实现数据天然互通,深度融合。


本次BIM设计将车站模型导出IFC格式,并在广联达数维道路软件中与区间模型对齐基点和标高实现模型整合。


多专业协同设计


该工程采用广联达数维房建全专业协同设计解决方案,包含广联达数维建筑设计、广联达数维结构设计和广联达数维机电设计3个工具端产品以及广联达数维协同设计平台、广联达设计资源平台2个支撑平台,以设计数据标准为核心,结合三维和二维工具优势,实现高效的构件级云端全专业协同设计,减少设计错误、提升设计质量、保障设计效率。


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全专业协同设计解决方案


利用国产化平台良好的多专业兼容性能,以集成化的整体BIM模型为基础条件,开展多专业协同工作,提升设计质量。例如,其他项目中隧道专业和机电协同专业配合比较困难。两个专业传统上分为市政和建筑两个大类,二维CAD无法形象展示空间位置,原来的三维设计工具数据格式不互通,专业之间提资困难。利用数维平台后,隧道结构专业将路线信息传递给机电专业,机电专业根据各个设备相对于路线相对位置进行模型放置工作,无需等隧道结构专业将模型建立好后再放置相应设备。最终,机电专业将机电全部模型转出obj再原基点载入到隧道结构专业模型内。


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协同工作流



建院70载步履不停


对该项目的应用,不仅推动了中铁上海院BIM应用软件国产化进程,实现了房建设计与基建设计的数据融合,更为中铁上海院BIM技术的发展与突破推开了更大的“窗”,拓展了更广阔的视野,未来必将有更多的优秀团队踏足这块领域,携手并进,化未知为可能,化可能为必然。


中铁上海院BIM技术的应用研究道路漫漫,而中铁上海院的BIM团队定将紧握技术核心的利刃,勇劈荆棘,不断突破技术困境,为提升中铁上海院的“正向协同设计品牌”添砖加瓦。(本文作者梅方舒、申秀成、杨剑飞来自中铁上海设计院集团有限公司