基于IFC的铁路站场数据存储标准研究

■ 毛宁 杨绪坤

基于IFC的铁路站场数据存储标准研究

■ 毛宁 杨绪坤

通过研究工业基础类（IFC release4）关于空间结构单元及构件实体的定义方式，结合目前正在开展的《中国铁路BIM数据存储标准》的架构设计，针对铁路站场专业各种对象的特点，对其分类方式及存储标准进行详细研究，为下一阶段铁路专业尤其是站前专业BIM推广应用提供坚实基础。

铁路站场；存储标准；空间结构单元；构件；属性集

0 引言

根据铁路工程建设信息化总体方案的部署，BIM是实现铁路工程建设信息化的主要技术发展方向。为深化我国铁路BIM技术应用，中国铁路总公司推动了我国铁路BIM标准的研究工作。铁路BIM数据存储标准的研究工作始于2014年底，主要用于解决不同BIM软件间共享数据的问题，是铁路BIM数据标准格式与存取规范。铁路BIM数据存储标准在工业基础类（IFC release4）的基础上编制，通过扩展将IFC表达的铁路BIM模型分为IFC标准对象类、铁路IFC扩展类、铁路IFC预定义类型、动态引用铁路BIM模型分类码4个层级。同时铁路IFC扩展类又分为空间结构单元、构件、零件、组合件4种类型，并通过增加属性集定义的方式对铁路BIM对象的属性加以定义。在上述确定的基本方法下，研究铁路站场数据存储标准的定义。

1 铁路站场信息存储标准框架

铁路站场信息存储标准分为空间结构单元和实体构件两大类。空间结构单元分为2个层次：一是将铁路工程分解为铁路枢纽（车站）及铁路线路；二是将铁路车站分解为车站股道、路基体、站区建筑、站台等空间结构单元。这些空间结构单元分别包含铁路轨道、站场设备等实体构件。再针对铁路站场空间结构单元、构件定义它们的预定义类型及相关属性或属性集。铁路站场信息模型结构见图1。

图2为站场空间结构单元的划分以及空间与结构的包含关系，即大的空间结构单元分解成若干小的空间结构单元。类似在建筑BIM中，项目（IfcProject）→地点（Ifc S i t e）→房屋（Ifc B u i l d i n g）→楼层（IfcBuildingStorey）这样的空间结构单元的聚合关系；在铁路BIM中，也是由项目（IfcProject）→铁路枢纽或地区（IfcRailwayTerminal）→铁路车站（Ifc Railway Station）→股道、站台、路基、房屋（Ifc Spatial Structure Element）这样的空间聚合关系。它们之间通过IfcRelAggregates关系对象实现相互之间的聚合分解关系。每个层次的空间结构单元通过IfcRelContain edInSpatialStructure关系对象与各类铁路专业构件或房屋构件相关联。

2 站场空间结构单元定义

空间结构单元表示空间概念上的分解，通常是一个物体的空间主体以及它的主要组成结构。空间结构单元是一个抽象概念，一般是以整体包含多个局部的方式出现。据此站场空间结构单元定义枢纽、车站、站台3类对象。结合线路、轨道、路基、房屋等专业领域的对象可以完整描述枢纽及车站空间范围各类空间结构单元的属性及关系。站场专业空间结构单元EXPRESS-G图见图3。

图3表示铁路工程结构单元（Ifc Railway Structure Element）继承土木工程结构单元（Ifc Civil Structure Element），包括3个子类：铁路枢纽（Ifc Railway Terminal）、铁路车站（Ifc Railway Station）和站台（Ifc Railway Platform）。

铁路枢纽（Ifc R a i l w a y T e r m i n a l）有一个预定义属性，其数据类型是枢纽形式类型（Ifc Railway Terminal Type Enum）；还有一个功能（Terminal Feature）属性，其数据类型是枢纽功能类型（Ifc Railway Terminal Feature Enum）。Ifc Railway Terminal预定义类型枚举项见表1。

铁路车站（Ifc Railway Station）有一个预定义（P r e d e f i n e d T y p e）属性，其数据类型是车站类型（Ifc Railway Station Type Enum）；有一个功能类型（Station Feature）属性，其数据类型是车站功能（Ifc Railway Station Feature Enum）；有一个等级类型（Station Grade）属性，其数据类型是车站等级（Ifc Railway Station Grade Enum）；有一个形式类型（Station Form）属性，其数据类型是车站形式（Ifc Railway Station Form Enum）。Ifc Railway Station预定义类型枚举项见表2。

站台（Ifc R a i l w a yP l a t f o r m）有一个预定义（Predefined Type）属性，它的数据类型是站台类型 （Ifc R a i l w a y PlatformEnum）；有一个位置（Position Feature）属性，它的数据类型是站台位置（Ifc Railway Platform Position Type Enum）。Ifc Railway Platform预定义类型枚举项见表3。

同时为了补充说明铁路车站的其他属性，还定义了一个车站通用属性集属性集名称——Pset_Station Common。Ifc Railway Station通用属性集属性见表4。

3 站场构件定义

构件是重要的物理实际存在的实体，可以被包含在空间结构中。构件的定义应具有一定的概括性，应综合考虑构件的功能、外观等因素进行。构件的扩展是铁路数据存储标准中最重要的部分。构件定义的粒度必须适当。如果定义太粗，那么将对标准未来的实施效果大打折扣；如果定义太细，由于铁路涉及的专业众多最终制定的标准将会变得异常庞大和繁琐，影响使用。

铁路站场构件的静态扩展是自I F C4中已有的Ifc Civil Element基类派生出各种类构件父类，再从各专业构件父类中派生各专业具体构件类。铁路站场构件EXPRESS-G图见图4。

从图4看出，站场专业构件从Ifc Railway Element派生出Ifc R a i l w a y S i g n a l D e v i c e（信号设备）、Ifc Railway Speed Control Device（调速设备）、Ifc Railway Denoter Device（标志标牌）、Ifc R a i l w a y S a f e t y D e v i c e（安全设备）、Ifc R a i l w a y P l a t f o r m W a l l（站台墙）、Ifc R a i l w a y F l a t A i s l e（平过道）、Ifc Railway Mechanical Equipment（站场机械设备）7大类构件对象，在每类构件下根据功能又派生出不同种类的子对象，并附加以一定数量的属性或属性集。铁路站场构件属性见表5。

4 结束语

站场存储标准主要采用静态和动态两部分扩展的方法完成，重点阐述静态扩展中实体，对站场空间结构单元、构件两类实体以及相应的属性集进行了定义与描述。随着研究的深入，可结合先期完成的《铁路工程信息模型分类及编码标准》，继续在此架构中对相关对象进行动态扩展。同时，以此为基础推进适用于铁路工程设计的BIM软件开发工作，并在软件开发与应用中进一步对标准的适应性进行验证，逐步完成与IFC国际标准的对接与融合。

[1] 李华良，杨绪坤，王长进，等． 中国铁路BIM标准体系框架研究[J]． 铁路技术创新，2014(2)：16-21．

[2] 李华良，杨绪坤，沈东升，等． 铁路工程信息模型分类和编码标准研究[J]． 铁路技术创新，2015(3)：17-20．

[3] GB/T 7027—2002 信息分类和编码的基本原则与方法[S]．

[4] National Institute of Building Sciences． National BIM Standard-United States Version2[S]．

[5] Building SMART International Limited． IFC4 Official Release[S]．

毛 宁： 铁道第三勘察设计院集团有限公司，高级工程师，天津，300251

杨绪坤： 铁道第三勘察设计院集团有限公司，高级工程师，天津，300251

责任编辑 卢敏

TU279；TP39

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1672-061X（2015）06-0018-06