中国铁路BIM研究现状分析与发展路线探索

近十年来，各国BIM技术在政府引导下逐步发展，德国、法国、日本、韩国等国家陆续出台的铁路行业BIM技术推进规划，为BIM技术发展指明了方向和目标。

2016年，德国铁路联合签署合作协议“铁路数字化战略”（铁路4.0），以提升乘客满意度为目标，深入到生产、运营、维修养护、客户交互等铁路系统各环节，全面支撑德国运输4.0计划。2015年，法国国营铁路集团推出“数字化法铁”项目，该项目计划依靠工业互联网手段将列车、路网、站房三大区域用网络连接起来，未来为客户建立一个绿色可持续、便捷智能的铁路系统。JR东日本铁路公司制定了《技术创新中长期规划》，从安全、营销、运营、能源4个方面提出开展基于BIM、物联网、大数据、人工智能等的“运输革命”。韩国铁路制定了面向2030年的铁路BIM发展路线图，以铁路基础设施为核心，将BIM发展划分为转化、双轨、整合、精益、智能5个阶段。

国外BIM标准相关研究起步较早，在BIM技术应用比较先进的国家，BIM标准已经陆续被制定并付诸实施，国际标准化组织ISO也陆续推出了ISO19650等系列标准，初步解决了不同国家、不同专业之间的标准流通障碍。但在铁路行业目前尚未形成相关标准体系。

BIM技术已在国外铁路项目的全生命周期得到应用，BIM技术应用水平不断提高，应用价值和应用效果得到了验证。各国铁路BIM典型应用项目见表１。

国际标准化组织下属面向工程领域信息化管理方向的技术委员会，负责ISO 19650等一系列BIM标准的制定及维护，成果部分用于铁路行业的标准推进。建筑智慧国际联盟（bSI）自1995年成立以来，通过创建开放的国际标准认证体系，组织各类学术交流活动，推动BIM技术全生命周期各参与方信息交流与协同合作，现已成立专门的铁路工作组，负责推动铁路行业BIM发展。此外，各个国家和地区也分别成立了相关推进组织，如欧洲铁路研究咨询委员会等，在推动各自地区发展中起到关键作用。

在行业标准方面，国家铁路局于2021年3月印发了行业标准《铁路工程信息模型统一标准》（TB/T 10183-2021），该标准是推动铁路工程BIM技术应用的基础性标准。在团体标准方面，铁路BIM联盟作为推动国内铁路BIM发展的重要团体组织，正式发布了3项基础技术标准，7项实施标准，及其他共计16项铁路BIM标准，初步形成了铁路BIM标准体系框架。中国铁路BIM标准体系框架如图1所示。

     

图1 中国铁路BIM标准体系框架

近10年来，铁路行业经过不断发展，形成了以欧特克、Bentley、达索三家国外平台为主要BIM建模软件平台的体系。目前国内相关BIM研发企业有鲁班、广联达等实力较大的软件厂商，基于实际需求，也开发了部分铁路BIM相关应用软件。

2013年12月，铁路BIM联盟成立。联盟以推进中国铁路BIM技术进步为己任，搭建了一个BIM技术总体规划与政策建议、标准制定、应用研究、研讨培训、技术服务与咨询、数字工程认证、知识产权保护、编辑出版、国际交流与合作等业务的公共服务平台，是铁路行业开展BIM技术研究和应用的唯一行业自律性组织。

通过调研分析，从基础研究、全 生命周期应用、发展机制、智能化发展 4 个方面归纳梳理了国内铁路 BIM 发展存在的不足，见图 2。

     

图2 我国铁路BIM发展存在的不足

目前未形成项目应用级的BIM正向设计能力；施工阶段BIM技术应用不够深入，缺乏相关的BIM应用发展规划，导致BIM应用推广缓慢；铁路相关设备管理维护缺乏科学计划性，资产运营缺少统筹管理；在设计阶段向施工阶段成果交付、施工阶段向运维阶段成果交付的过程中，相关流程制度不够成熟完善，交付成果物无法满足应用需求；缺乏全专业建模协同平台，各专业间协同能力差，沟通深度不足，造成工作量反复。

BIM技术与5G、AI、区块链、云计算、装配式等技术的融合已开展初步探索，相关发展体系还不够成熟； 数字孪生在铁路复杂工程项目领域应用前景广阔，是未来重要发展趋势，目前铁路行业对于数字孪生的相关应用较少； 在铁路智能建造方面已初步应用BIM技术，然而应用深度远远不足，在智能运维等方面尚未开展深入应用。

目前，铁路数字工程缺乏规范的审核手段，无法保证交付的数字资产质量及交付资产的效力；缺乏引入第三方外部机构的审核评价机制；缺乏相关BIM取费规则，目前部分铁路行业取费依旧需要借助地铁、公路等行业取费规则，导致铁路相关BIM合同难签订、难控制；缺乏BIM咨询试点项目部署计划，缺少优质、优价、有序的铁路全过程BIM工程咨询服务，推动BIM在工程项目中的应用力度不够；使用BIM技术难以实现投入与收益相适应；各单位BIM从业人员晋升通道不够明晰，缺少相应BIM人才培养计划，相关从业人员职业规划不清晰。

基于我国铁路BIM发展存在的不足，从完善基础、加强应用、智能提升三个阶段对我国铁路BIM发展路线进行探索，并通过不断完善保障机制，为铁路BIM发展保驾护航。 我国铁路BIM发展路线探索如图３所示。

     

图3 我国铁路BIM发展路线探索

该阶段的主要目标是扎实推进铁路BIM技术基础研究，巩固壮大BIM高质量发展根基，目前我国铁路BIM发展正处于这一阶段。该阶段的主要任务是在政府与行业相关政策的推动下，开展BIM标准体系框架研究，编制补充交付、审查、认证等相关标准，不断完善BIM标准体系；进行铁路BIM相关软件研发，实现BIM核心软件的部分自主化；进行铁路BIM服务平台主体功能研发，完成铁路BIM服务平台研发部署，完成部分专业模型构件库建设，初步形成铁路BIM数据资源湖。

该阶段是铁路BIM发展的重要阶段，在铁路BIM基础研究较为完善后，下一步就需要加强BIM技术在铁路工程项目各阶段的深化应用，我国铁路BIM发展可能将长期处于该阶段。该阶段主要目标是稳步提升铁路BIM技术应用质量，服务铁路高质量发展。该阶段的主要任务是实现全生命周期全专业BIM深度应用。针对全生命周期应用不足的问题，提出如下具体措施：

（1）在设计阶段，开展勘察应用、选线、选址与方案比选、三维协同设计、仿真模拟、冲突检测等技术的应用，积极推广新型协同设计组织模式，引导建立交流合作平台，推动跨区域、跨领域的资源共享和协同创新；深入正向设计基础研究，实现基于BIM技术的全专业正向设计，为全生命应用奠定基础。

（2）在施工阶段，全面深化BIM应用，推广数字化加工、施工深化设计等技术的应用。开展基于BIM的施工管理，在施工组织方案、成本控制、质量管理、合同管理、资料管理、物资设备管理和安全管理等方面开展深入应用，提高施工管理效率，逐步实现智慧化、无人化施工。

（3）在运维阶段，扩大BIM技术在既有线和新建线中运营管理中的应用，建立并推广基于BIM技术的运营维护体系、BIM技术的维修方案论证体系等相关体系。

（ 4）在交付阶段，打通设计阶段向施工阶段成果交付、施工阶段向运维阶段成果交付全过程，真正实现全生命周期的 BIM 深度应用。

进入该阶段，我国铁路BIM技术已基本成熟，主要目标是推动前沿技术与BIM深度融合，实现BIM服务智能化。该阶段的主要任务是通过BIM技术与数字孪生技术的结合，形成成熟的铁路项目全生命周期信息化管理、协同及信息共享体系；通过建立基于新技术融合的技术体系，初步实现铁路信息系统的自学习、自思考能力；通过智能管理、智能运营、BIM+技术的广泛应用，护航智能高铁的稳步发展。针对智能化发展不足的问题，提出以下具体措施：

（1）在与数字孪生技术结合方面，以BIM技术为基础的数字孪生技术将面向超大型复杂工程项目，在数据冗杂或精细程度高的施工环节发挥优势，起到支撑辅助作用，在巨规模空间数据分类组织与存储、基于云端的高质量图形处理、基于BIM一体化的铁路工程管理平台数据处理等各方面发挥重要作用。

（2）在推动智能高铁发展方面，推进BIM技术与5G、AI、区块链、云计算、装配式等技术深度融合，为远程协同设计、施工深化设计、交付、专家决策提供支撑，加快实现虚拟审图、无人化施工，实现基于BIM的智能建造；基于BIM技术动态、直观地对线路、建筑、设备从宏观到微观进行全方位管理，实现铁路BIM智能运维；推动中国铁路全时全域全系轴面协同、模数一体的数字孪生网络建设，成为铁路核心基础设施，全面支撑中国铁路智能化设计、建造和运营，形成中国智能高铁核心技术体系。

建立BIM发展长效保障机制，贯穿BIM发展路线三个阶段，为铁路BIM健康高效发展提供保障。具体措施包括：开展取费与数字工程认证项目试点，建立取费体系和铁路数字工程认证体系；建立满足铁路BIM技术研发与应用的学历教育、职业培训、继续教育等多层次的教育培训体系等措施；搭建综合性、跨阶段、一体化的全过程BIM咨询服务体系；探索建立基于BIM技术的数字化建设监管模式和审查流程，建设在线审批监管平台；构建基于BIM的网络安全防护体系，形成数据及信息双效安全机制等。

目前，保障机制完善工作正在稳步进行，酒额铁路已经完成四电专业的认证工作。作为首个铁路数字工程认证试点项目，酒额铁路对于通过数字认证提升数字资产质量、推动数字经济发展具有重要的意义，也是BIM发展路线的落地试点。

从目前形势和行业发展 趋势 来看 ， BIM将是铁路行业实现工业化和信息化的重要力量。 然而， 当前铁路工程 BIM应用还处于初级阶段，铁路工程BIM还有很长的路要走。 为了更进一步 推进 铁路工程 BIM技 术 全生命周期 应用， 本文在归纳总结影响我国铁路 BIM发展现存问题的基础上，对我国铁路BIM发展进行了路线探索，为制定我国铁路B IM 发展路线提供了思路，具有一定的参考价值。