浅谈Civil3D及Infraworks 在铁路项目前期方案研究中的应用

发表时间：2020-04-13T16:59:55.750Z 来源：《基层建设》2019年第31期 作者： 弥康康

[导读] 摘要：结合山区铁路案例，探索Civil3D及Infraworks协同设计在项目前期研究阶段线路方面的应用，创建曲面地形，优化线路平纵，构建真实桥梁隧道模型。

中铁第一勘察设计院集团有限公司 线路运输处 陕西西安 710043

摘要：结合山区铁路案例，探索Civil3D及Infraworks协同设计在项目前期研究阶段线路方面的应用，创建曲面地形，优化线路平纵，构建真实桥梁隧道模型。利用BIM设计软件简化设计流程，优化设计效果，直观设计成果，节省设计成本。同时阐述其优缺点及应用价值。 关键词：Civil3D Infraworks 铁路 选线 前期研究 1.前言

国内目前铁路勘察设计都有标准的阶段流程，不同项目设计阶段的设计精度、深度、所要达到的目的均不同，在项目的预可行性研究、可行性研究阶段，线路方案设计尤其重要，直接决定项目的投资和方案的落地。在BIM技术蓬勃发展的今天，铁路行业BIM应用案例相对较少，正向应用的案例更少，因为铁路设计的复杂性和带状性，目前尚没有一款软件或者平台可以完美应用于铁路设计。传统的铁路前期研究方式都是2D的，一般是购买地形图，然后图上定线，专业软件算量，导致线路方案展示的直观性不强，工作较为繁琐，铁路建设乃国家大计，在三维协同时代的浪潮下，也要紧跟时代的潮流，Autodesk公司系列软件在项目前期研究满足一定设计深度的情况下在三维定线、方案展示方面具备一定的应用前景，下面结合西安至十堰铁路对Autodesk Civil3D及InfraWorks在铁路项目前期勘察中的应用进行尝试。

2.线路概况

西安至十堰铁路西起陕西省西安市，向东南引线穿越秦岭山脉，经商洛和十堰两市，与建设中的武汉至十堰铁路相接。线路行经渭河盆地及秦岭山地，连接关中平原与江汉平原，依次经过西安市灞桥区、长安区、蓝田县，商洛市商州区、山阳县，十堰市郧西县、郧阳区、张湾区。西安东站（含）至十堰北站（不含）新建正线全长256.511km，其中陕西省境内170.103km，湖北省境内86.408km。 3.Civil3D中地模建立及线路设计 3.1地模建立

Civil3D中地形曲面模型的建立有多种方法，可以通过点云、等高线、三角网、Infraworks下载地形等来进行创建[1]。一般的方法为从等高线创建，这种方式适合数据量不大的工点设计，并且需要有地形图原始数据，对于带状范围的铁路来说，从地形图中的等高线来创建曲面无疑是数据量很大的工作，对设备的数据处理要求很高，往往不能满足需求，而在项目的前期研究阶段，对地形的精度要求不高，可以通过Infraworks中Bing三维地图来代替，这样会解决地形数据臃肿，处理麻烦的缺点，并且可以在Infraworks中实时查看地形地物，对线路设计做出指导。

图2 导入Civil中的三维曲面地形 3.2线路平纵横一体化设计

Civil3D中提供了多种线路定线的方式，满足了设计人员的所有定线和调整需求，并且通过定义不同的标签集来适应铁路的显示样式和标准，可以单交点拖拽，不同的假点拖拽，非常便捷。

初步设计好平面之后，选择在曲面基础上创建纵断面，直接选中线路，生成曲面纵断面，这里纵断面也可以调整标签和显示样式，在纵断面发现不合适的地方（隧道浅埋、偏压、站位偏移等）直接在平面中调整，纵断面地面线也会同步更新，使平纵一体化设计更加方便快捷[2]。

图4 纵断面拉坡

在进行平纵设计的过程中，可以实时查看横断面状态，进行方案的优缺点分析，Civil3D提供了智能化的横断面装配工具，可根据不同的项目特点设计不同的横断面装配规则及样式。

进行平纵横设计后可以通过软件自带的算量工具统计不同方案的工程量进而进行精细化的方案比较，确定最优方案。 4.Infraworks的整合和展示功能 4.1Infraworks线路模型整合

在Civil3D中设置好线路平纵后将平面线位导入Infraworks中，在这里两款软件之间的交互性非常重要，对Autodesk构建协同设计平台奠定了良好的基础。

Infraworks中支持导入多种数据源的数据，可以将补充测量的地形，Revit中创建的模型和族一块导入，构建更精细化的模型。导入平面线位后会在地形中反映出来，这时候需要添加桥隧段和车站场平，都可以在infraworks中完成。添加桥梁和隧道段需要在样式选项板中新建桥梁和隧道样式，场平制作需要在Civil3D中场地制作模块制作好后导入进来，在铁路设计中，车站位置选择往往至关重要，而Civil3D的强大场地平整和土方统计功能都可以对站位的选择做出指导性的意见，如图所示为线路局部走向展示。

图6线路局部展示 4.2全线三维展示

Infraworks中提供了场景和故事板编辑的功能，可以制作视频来满足项目展示的需要，在项目的预可行性研究和可行性研究阶段，通过对全域范围的三维实景展示可以达到对区域情况的全面了解和线路详细情况的了解，对可能出现的问题和存在的方案进行细化研究。

图7 三维展示 5.应用前景及优缺点分析 5.1应用前景 在土建行业智能化数字化时代的背景下，将项目信息应用于建筑物的全生命周期是所有人共同研究的目标和最终效果，而针对铁路设计来说，是逐级、逐步深入的，没有前面各阶段工作的铺垫就没有后面严谨的设计成果的应用。设计院前期工作的项目很多，简化设计流程，降低前期研究成本，提高设计效率都是对企业发展壮大的必经之路。而BIM系列软件的使用效果已经初步体现了出来，其数字化、智能化、多维度的特点也终将发挥作用，冲击传统的设计方法和理念。Infraworks和Civil3D两款软件都是Autodesk公司BIM系列设计软件的核心产品，纵然目前有很多不完善和不适应本土化的地方，但随着市场化的发展，其最终将体现出核心的竞争力，目前在铁路项目的前期阶段，其实用性值得肯定，未来也将进一步的发展，来满足铁路设计的各个阶段的精度需求。 5.2应用优缺点 优点：节省成本，提高效率，展示效果突出，直观性强，平纵设计结合性好。 缺点：标准库不足，本土优化有待提升；难以满足国内的出图要求；下阶段各专业协同设计的平台、流程和精度目标不清晰； 6.总结 Infraworks在前期项目概念设计和规划设计方面具有很强的优势和展示性，对项目方案研究方便直观，而Civil3D可以进一步细化线路平纵横，两者结合可以在三维形态下对设计方案进行优化和展示，对铁路的选线工作提供新的思路。 参考文献： [1]江宝钢.浅谈Autodesk+Civil3D软件在工程中的应用[J].山西建筑，2008（16）. [2]张波.AutoCAD+Civil+3D与AutoCAD+Infraworks+360协同设计在3D模型方案中的应用[J].中国市政工程，2005（12）.