軌道交通工程Revit快速建模工具集開發

丁建洋+付后國+應宇墾

摘要：城市軌道交通工程設計專業多，模型復雜，空間小，該文對Revit軟件及參數化技術進行研究，通過Revit API二次開發實現軌道交通工程快速建模工具集，提供承臺、軌枕、支吊架等復雜模型的快速建模和模型檢查，提高設計的質量與效率。該工具集已在實際工程中得到良好應用。

關鍵詞：建筑信息模型；Revit；二次開發；建模工具集

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）10-0237-02

近年來，BIM技術在我國工程建設中也得到了越來越多的應用，一些知名的設計單位已經在項目設計中開始應用BIM技術，一些大型施工企業也已將BIM技術應用于項目管理。

城市軌道交通工程建設規模大、周期長、涉及專業眾多，除了建筑、結構、風、水、電之外，還涉及線路、限界、軌道、通信、信號、牽引供電、AFC、綜合監控、PIS、屏蔽門等10多個專業的20多個設備系統，但工程建設線路長、空間小、施工工期緊。地下工程沿線的各種外部接口繁雜，施工空間的局限給設備管線綜合帶來了很多困難，設計及現場的接口協調消耗了大量的人力與時間；后期設備安裝調試時間短；建成運行后，運營管理安全標準高、全年運行、維護要求高[1-2]。

BIM通過三維可視化為主導的設計手段，使得設計的建筑構件帶有價格、時間、型號和規格等工程信息，這些信息相互關聯并被重復利用，經過各種深入的再分析，在施工、運營等建造過程的各個階段傳遞。

Autodesk的Revit是目前全球建筑市場上最為常用的BIM軟件平臺，它擁有強大的功能和豐富易用的二次開發接口（API）?；赗evit軟件，針對軌道交通的特點進行快速建模工具集的開發，可大大提高設計的質量與效率，也為模型在全生命周期中的應用奠定了良好的基礎[2]。

1 Revit與參數化設計

參數化，指的是建立特定的關系中某個基本元素發生變化時，其他元素也跟隨變化，參數化建立了彼此元素之間的關聯性。在可變的參數作用下，參數設計可以使系統自動對所有不變的參數進行維護，這對模型生成與修改的速度有很大的幫助。

參數化建筑建模能夠實現內部一致、高質量、可靠、協調的以及可計算的建筑信息整合[2]。其能夠很方便地對非圖形數據、圖形數據進行協調，包括日程安排、視圖以及圖紙等等。其還可以通過深化管理模型元素之間的相互聯系來共同的描述模型以及設計模式，從而將全套設計文檔與建筑模型放在一個全部都是和參數相互關聯的綜合數據庫內。參數化模型建筑要了解組件間的特性和兩者之間的作用關系，對元素之間的一致性關系能夠很好地保持，在應用實踐當中已經被證實是一種高效的重要的嵌入領域專業知識的建筑建模手段。

Revit是Autodesk公司專為建筑信息模型（BIM）開發的參數化建模軟件，是一個以構件為集合的建模軟件，所有基于Revit的產品都是參數化建筑信息模型工具。Revit允許用戶在3D視圖下設計建筑物及其各組件，以2D繪圖元素注解模型，通過建筑模型數據庫訪問建筑信息模型[1]。參數化建筑圖元是Revit的核心。Revit提供許多便捷人性化的圖元構件供用戶使用，同時允許用戶通過自定義“族（family）”靈活實現創新要求。

2 Revit二次開發

Revit API在最原始的功能上進行伸展，并且不同版本的API都具有很大的擴充以及優化的空間。Revit通過連續不斷的強化補充已經逐漸變成了一個非常強大的體系。通過用戶編程定義，可以實現一些Revit之外的功能，還可以完成通過Revit現有交互界面不能完成的工作。Revit為Revit API提供了很多的庫類以及命名空間，這樣可以為用戶在Revit平臺上擴充相應功能或者定義新的功能提供便捷。結合程序控制以及交互操縱的各自的有點，再合理利用API通過編程方式對規律性強、數據量大的建模工作進行開發，可以明顯提升用戶的建模效率[4]。

3 系統設計與開發

為了適用于軌道交通項目和申通地鐵集團BIM標準，此BIM應用工具包具有以下特點：

1） BIM應用工具包與申通地鐵集團BIM標準緊密結合。工具包的應用成果滿足集團BIM標準；

2） BIM應用工具包具有明確的針對性，適用于軌道交通項目各主要專業的日常工作；

3） BIM應用工具包采用模塊化設計，用于面向不同的使用對象和任務。

4） BIM應用工具包兼具易用性和高效性，并便于維護和升級。

根據軌道交通工程地鐵模型建設的特點，本項目將軌交工程BIM模型建立分為創建、檢查、修改和提交四個階段。各階段主要工作為：

5） 創建模型

在設計圖紙基礎上，通過手工、族庫和自動化三種方式創建工程的BIM模型，同時基于軌交的特點在建模中建立特有的模型軌交信息。

6） 檢查模型

開發相應插件，對創建的模型進行自動檢查。檢查的內容可包括：族及模型的規范性檢查、模型干涉分析及修改建議、凈空高分析等。

7） 修改模型

針對檢測出的錯誤，通過手工和插件兩種方式，對模型進行修改、優化直至通過檢查。

8） 提交模型

通過以上步驟，得到族庫、各類模板、軌交BIM模型的各類規范要求、幾何模型及屬性齊備準確的BIM模型，提交至以Vault Server為資料管理核心、以分布式Web系統為平臺的集成系統中進行管理和利用。

同時，為了與其他系統的集成，提供BIM模型與其他系統的集成的接口模塊，實現模型的重復利用及各系統的無縫連接。

針對這四個階段的劃分，本項目開展相應的工具包開發，包括：

1） 建模/修改工具包

① 創建模型：族庫創建；快捷創建（如吊支架）；圖紙拾取等。

② 修改模型：批量、按規則進行模型的修改。

③ 基于隧道院已經應用的明細表工具（Schedule Sync），后期可以根據軌交模型的特點進行進一步的開發，實現Revit模型與更多外部數據的交互，進而進一步提高建模的效率。

2） 檢查工具包

① 構件、模型命名檢查、構件設計參數檢查、軌交標準規范等檢查

② 凈空、管道/管線干涉及避讓等檢查

③ 可施工、運營信息檢查

3） 提交工具包

① 對完成的模型進行資產清單、明細表、交付報告的生成。

② 通過提交工具包模型可以提交至Vault數據庫或其他數據庫。

③ BIM模型可以轉化成其他系統支持的數據實現與其他系統的無縫連接。

系統架構如圖1所示，通過Revit API訪問Revit模型、族、族實例等，提取幾何信息、族實例信息、族屬性信息，并進行一定的幾何計算，進行構件生成、構件檢查、構件標注、交匯扣減等，并最終實現梁柱門窗創建、軌道創建、支吊架創建、干涉檢查等功能。

圖2、圖3所示為插件的部分功能效果。

4 結論

軌交工程涉及專業多，系統復雜，本工具集基于Revit平臺，在多個階段針對多個專業的多種需求進行深入分析開發，實現了多種軌交構件的快速建模和檢查，切實幫助設計人員提高了設計、建模效率。

BIM應用工具包開發完成之后，既可以在申通地鐵集團內部推廣使用，也可以提供給參與申通地鐵集團項目的設計、施工和監理企業，或推向整個軌道交通行業。

參考文獻：

[1] 何關培. BIM 和 BIM 相關軟件[J]. 土木建筑工程信息技術， 2010，2（4）： 110-117.

[2] 薛忠華， 謝步瀛. Revit API 在空間網格結構參數化建模中的應用[J].計算機輔助工程， 2013 （1）： 58-63.

[3] 王珺. BIM 理念及 BIM 軟件在建設項目中的應用研究[D]. 成都：西南交通大學， 2011.

[4] 歐特克（中國）軟件研發有限公司，Autodesk Revit 二次開發基礎教程[M].上海：同濟大學出版社，2015.