鐵路機輛檢修基地室外綜合管線二維成圖技術(shù)研究

劉 奧

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，武漢 430063）

隨著我國鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，鐵路機輛檢修基地的建設(shè)和設(shè)計任務(wù)也日趨增加，機輛檢修基地綜合管線種類多、涉及專業(yè)廣、設(shè)計工作量大，傳統(tǒng)的二維出圖方式難以直觀地查看管線的相互位置關(guān)系，易出現(xiàn)管線碰撞等問題，且數(shù)據(jù)計算量大，易出現(xiàn)錯誤，出圖效率低[1-2]。

近些年，隨著建筑信息模型（BIM，Building Information Modeling）技術(shù)的發(fā)展，越來越多的工程應(yīng)用BIM技術(shù)進行設(shè)計。將BIM技術(shù)應(yīng)用于鐵路機輛檢修基地綜合管線的設(shè)計中，已成為當(dāng)前發(fā)展趨勢[3-5]。通過BIM技術(shù)進行綜合管線的設(shè)計，可建立綜合管線的三維BIM，直觀地顯示管線之間的相互位置關(guān)系，同時可進行碰撞檢查規(guī)則等，實現(xiàn)管線的碰撞快速調(diào)整。然而在設(shè)計過程中，存在三維BIM難以快速生成二維圖紙的問題，或是生成的圖紙無法達到出圖要求，從而降低了室外綜合管線的BIM設(shè)計效率[6-11]。因此，本文在Bentley平臺的基礎(chǔ)上，對室外綜合管線的BIM設(shè)計出圖過程進行研究，實現(xiàn)快速生成符合要求的室外綜合管線二維圖紙。

1 室外綜合管線BIM出圖流程

1.1 前期準(zhǔn)備

1.1.1 統(tǒng)一工作環(huán)境

在室外綜合管線的BIM設(shè)計中，需要各個專業(yè)在同一平臺下進行協(xié)同設(shè)計，因此需要對工作環(huán)境進行統(tǒng)一，保證各專業(yè)建立的BIM等具有同一屬性信息，提高設(shè)計效率。

1.1.2 統(tǒng)一坐標(biāo)原點

各專業(yè)的管線在建模完成后，需要將所有模型組裝到一起，形成完整的室外綜合管線BIM，因此需在建模前定義統(tǒng)一的坐標(biāo)原點，各專業(yè)建立模型時嚴(yán)格遵照該原點進行建模，則建模完成后可快速精確組裝模型。

1.1.3 統(tǒng)一單位

根據(jù)軟件內(nèi)置設(shè)計單位，在建立模型時需統(tǒng)一尺寸單位，本文定義單位：mm，且尺寸精度達到統(tǒng)一單位的小數(shù)點后兩位，保證各專業(yè)模型的比例一致。

1.1.4 統(tǒng)一模型命名

室外綜合管線專業(yè)眾多，同時各專業(yè)內(nèi)還存在不同種類的模型，最終形成總裝模型時，模型種類極多，因此需對模型的命名建立標(biāo)準(zhǔn)，否則將會造成命名混亂。本文的模型按照“專業(yè)-類型-名稱”格式進行命名。如場地-地形-場坪、給排水-污水-管道（井）、電纜-強電-電纜溝，結(jié)構(gòu)-混凝土-地梁等。

1.2 自定義Part樣式

在綜合管線的二維圖紙中，各類管線具有不同的顏色、線型、圖層等，利用BIM技術(shù)進行綜合管線的二維出圖，需要該部分信息體現(xiàn)在BIM上，從而在出圖時可將該部分信息轉(zhuǎn)化到二維圖紙中。本文通過對綜合管線的二維圖紙進行研究，定義BIM中不同專業(yè)管線的顏色、線型、圖層，部分定義，如表1所示。

1.2.1 定義顏色

顏色是對室外綜合管線最為直觀的識別方式，定義顏色則是室外綜合管線交付十分重要的組成部分。顏色區(qū)分的要領(lǐng)是鮮明，一般使用一眼能識別、不易混淆的顏色。由于打印時，CAD不識別真彩色，只識別默認的索引色顏色，因此顏色需統(tǒng)一使用單色，不能使用手動調(diào)整的RGB顏色。

1.2.2 定義線型

在室外綜合管線圖紙中，各專業(yè)管線需用不同的線型進行表示，以能夠快速分辨不同專業(yè)的管線，一般以管線名字的首字母進行線型的定義。

1.2.3 定義圖層

同樣，將圖層進行定義，使各專業(yè)的圖層命名格式一致，在總裝模型后可快速通過搜索圖層查找所需的模型和相關(guān)信息，本文定義的室外綜合管線的圖層命名均以“SW-”開頭，后面為專業(yè)縮寫，最后為詳細描述。如給水的圖層命名為“SW-GPS-J”，圖層一旦規(guī)定，后期均按規(guī)定好的圖層進行建模。

表1 自定義part樣式

1.3 編輯信息

1.3.1 編輯屬性信息

將室外綜合管線定義的顏色、線型、圖 層等定義好的屬性信息，通過ABD軟件賦予到對應(yīng)類型的模型上，如對給排水的雨水井定義信息后，其顯示信息，如圖1所示。

圖1 雨水井屬性信息

1.3.2 編輯數(shù)據(jù)信息

在室外綜合管線的出圖過程中，各管線的長度、直徑，井的長、寬、高等，均需要將其數(shù)據(jù)信息賦予到對應(yīng)的BIM上，從而可隨時查看模型的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，最重要的是在出圖時，該數(shù)據(jù)信息需要體現(xiàn)到圖紙上。本文通過自定義數(shù)據(jù)對象，編輯所有BIM的數(shù)據(jù)信息。

1.4 建立模型庫

在將綜合管線BIM進行切圖生成二維圖紙后，井、溝、承臺等二維圖符往往與綜合管線所需的二維圖符不一致。本文對各類模型創(chuàng)建了復(fù)合單元，將BIM與特定的二維圖符進行關(guān)聯(lián)，保證BIM生成的二維圖符滿足圖紙要求。如圖2為制作的承臺的復(fù)合單元（為方便查看底部二維圖符，以線框模式顯示），通過切圖可直接生成底部所示承臺的規(guī)范圖符表達方式，滿足綜合管線圖紙要求。

圖2 承臺的復(fù)合單元

同時，鐵路機輛檢修基地室外綜合管線模型體量大，但模型種類有限，大多在于幾何尺寸的差異及分布位置等差異，因此，本文通過對綜合管線中的所有模型進行分類，建立參數(shù)化模型庫，對數(shù)據(jù)不同的同一類型模型，通過輸入對應(yīng)的參數(shù)，即可快速生成所需模型。另外，對于常用的且模型數(shù)據(jù)類型不多的模型，建立非參數(shù)化模型庫，通過直接調(diào)用即可快速建模，可對模型進行系統(tǒng)化管理，大幅提高建模效率。

1.5 建模及碰撞調(diào)整

1.5.1 室外綜合管線建模

鐵路機輛檢修基地室外綜合管線BIM包括站場、建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、電纜等多個專業(yè)，各專業(yè)內(nèi)又包含多種不同類型的模型，各模型的特點不同，因此，使用的Bentley平臺下的軟件也不盡相同，各模型使用的軟件，如表2所示。

表2 各模型建模使用軟件

各模型利用對應(yīng)的軟件進行BIM的創(chuàng)建，創(chuàng)建過程中可使用上文創(chuàng)建的參數(shù)化和非參數(shù)化模型庫，同時需將定義的屬性信息、數(shù)據(jù)信息賦予到BIM中。所有模型建立完成后，即可對管線模型進行組裝，形成完整的室外綜合管線BIM。

1.5.2 碰撞檢測

由于各專業(yè)的管線等圖紙均是由各專業(yè)設(shè)計人員獨立設(shè)計，互相之間并沒有進行設(shè)計溝通，當(dāng)所有模型建立完成后，不可避免地會出現(xiàn)模型之間的碰撞，碰撞不僅僅是只有管線與管線之間的碰撞，也會有管線與承臺、管線與場坪、井與承臺等，因此，需要對模型進行碰撞調(diào)整。通過軟件的碰撞檢測功能對場景內(nèi)的所有模型進行碰撞檢測，并生成碰撞檢測報告，如圖3所示。

圖3 碰撞檢測報告

1.6 工程量統(tǒng)計

在室外綜合管線的二維圖紙中，需要對所有的埋管、溝、井等進行種類、數(shù)量、長度的精確統(tǒng)計，并生成統(tǒng)計表格。通過前文將所有BIM的數(shù)據(jù)信息賦予到對應(yīng)模型上，再使用ABD軟件中的工程量統(tǒng)計功能，新建一個統(tǒng)計編排，選擇需要統(tǒng)計的信息，最終可生成所需的Excel統(tǒng)計表。

1.7 制定切圖規(guī)則

切圖規(guī)則和Part樣式一同控制模型的圖紙表達。如使管線的平面圖變?yōu)橐灾行木€為基準(zhǔn)，自定義線型為線型，圖層和顏色可指定的“單線”顯示樣式；使井、溝等用戶自定義模型以指定二維圖符在圖紙上重新表達。若不定義切圖規(guī)則，前文定義的part樣式則無法體現(xiàn)到切圖后的二維圖紙中。切圖規(guī)則存儲在ABD軟件安裝目錄下的workspace中的*.rul文件中，屬于一次編輯、多次調(diào)用的文件。

1.8 出圖

1.8.1 切圖生成二維圖紙

（1）總平面布置圖

總平面布置圖包括給排水和電纜的總圖，其中，需要表現(xiàn)電纜井編號和管間距標(biāo)注，以及各專業(yè)的圖例表和說明，還有各節(jié)點的位置范圍及電纜溝槽的排水示意，如圖4所示。

圖4 CAD總平面布置圖

（2）電纜井平面布置圖

電纜井定位布置圖里面只需要電纜管線的平面布置圖，其中，需要表現(xiàn)的有各專業(yè)電纜埋管的數(shù)量標(biāo)注和電纜井的編號標(biāo)注以及電纜井的世界坐標(biāo)標(biāo)注，強弱電電纜井的數(shù)量統(tǒng)計表和各電纜專業(yè)的埋管統(tǒng)計表以及電纜溝槽的大小長度統(tǒng)計表，最后要加上電纜設(shè)計總說明，如圖5所示。

圖5 CAD電纜井平面布置圖

（3）節(jié)點圖

節(jié)點圖需要表現(xiàn)節(jié)點在總圖的位置和節(jié)點范圍內(nèi)的各管線交叉點的位置和垂距表以及節(jié)點的橫斷面圖加說明，如圖6所示。

1.8.2 圖框定制

圖6 CAD節(jié)點圖

由于工程地點不同、設(shè)計方不同，圖框的形式均不相同，本文通過對一種設(shè)計方的不同設(shè)計地點的圖框進行定制，將所有的圖框制定為圖框庫，同時在布局里計算好各圖紙的顯示比例。

1.8.3 整理圖紙

所有步驟完成后，將切圖生成的圖紙和圖框進行組合，生成室外綜合管線CAD圖紙，對圖紙中的文字位置、標(biāo)注位置等進行微調(diào)，使圖紙看起來更加整齊美觀，最終即可生成室外綜合管線二維圖紙，可達到施工圖要求。

2 工程應(yīng)用和效果

將本文的研究成果應(yīng)用于國內(nèi)某鐵路機輛檢修基地室外綜合管線BIM設(shè)計出圖中，該機輛檢修基地占地面積約25公頃，模型體量大，最終僅花費6天工作時間即完成出圖，生成CAD圖紙，如圖7所示。實踐證明，本文的研究成果有效提高了室外綜合管線成圖的效率和質(zhì)量，滿足工程設(shè)計需要。

圖7 生成室外綜合管線圖紙

3 結(jié)束語

本文通過對鐵路機輛檢修基地室外綜合管線BIM設(shè)計的出圖流程進行研究，實現(xiàn)快速生成綜合管線二維圖紙，主要工作如下：

（1）對室外綜合管線BIM設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作進行了定義總結(jié)，包括統(tǒng)一工作環(huán)境、坐標(biāo)原點、單位、命名等。

（2）對室外綜合管線的出圖過程進行研究，包括定義了管線的part樣式、數(shù)據(jù)信息、切圖規(guī)則、工程量統(tǒng)計等，實現(xiàn)由BIM快速生成二維圖紙。

（3）將本文的研究成果應(yīng)用于實際項目中，達到了預(yù)期效果，檢驗了本文成果的可靠性。

通過本文的研究成果，不僅提高了鐵路機輛檢修基地室外綜合管線BIM設(shè)計的出圖效率，對BIM技術(shù)的發(fā)展也具有積極的意義。