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1、BIM视角下铁路工程量清单构建及计价方式分析对基于BIM建模软件直接导出工程量清单进行了初步实践。基 于第4章信息扩展内容，分析了在IFC标准基础上为模型扩展计价 相关信息的方法。并以个别属性为例，演示了在Revit软件中为构 件扩展计价相关信息的方法，使之可以导出到工程量明细表，最后通 过具体案例进行了基于BIM建模软件导出工程量清单的完整演示1绪论1. 1研究背景和意义1. 1. 1研究背景(1)铁路建设开展概况在中国，铁路营业里程长，是人们交通出行的首选方式之一。截 至2019年年底，铁路营运里程已达13.9万公里(其中高铁占3.5 万公里)，从表中可以看出，铁路总发送旅客人数仅次于公路
2、, 已成为综合交通运输的骨干网络和旅客出行的首选方式之一。单信息内容，以消除BIM与造价之间数据标准的差异。本章的主要 内容是研究如何应用第4章的成果实现基于BIM的铁路工程量清 单计价。在本章，研究将参照第4章的工程量清单信息内容，分析 如何在BIM建模软件中进行计价信息扩展，以实现基于BIM建模软 件直接进行工程计量。在实现工程计量的基础上，研究将结合基于 BIM的工程计量方式和结果重新组合清单单价，在工程量与清单单价 间建立映射，最终形成对基于BIM的铁路工程量清单计价方式的整 体构建研究。5. 1铁路工程BIM建模及信息扩展基于本体理论的造价信息模型本体为知识和知识之间关系的表达提供了
3、正式的语义表示方法， 以便于明确地构建概念以及概念间的分层组织，定义概念之间的关系, 并使计算机可以识别应用。通过应用本体技术构建造价信息模型，梳 理造价相关知识概念以及概念间的关系，可以为后期计算机的识别和 应用提供基础，进而为实现造价的自动化管理奠定基础。在本体理论 中，E-R 图（也称实体-联系图，Entity Relationship Diagram）, 提供了表示实体类型、属性和联系的方法。E-R图由实体、属性和联 系三大要素构成，其中，实体是客观上可以相互区分的事物或概念， 用矩形表示，属性即某一实体所具有的特性特征用椭圆形表示，联系 即实体之间的关系，用菱形表示。E-R图被广泛应
4、用于数据库设计领 域(具体流程如图5-1),例如在需求分析阶段用来描述信息需求或 要存储在数据库中的信息的类型。同时，E-R图后期还可以被转换为 相应的本体语言，例如XML、OWL等，为计算机的识别和应用提供了 基础。在实现基于BIM的铁路工程造价管理过程中，可以将工程量 与清单单价均看作整体的数据库，而研究要实现的主要有两点：一是 完善工程量和清单单价相关数据库的信息，二是建立清单单价与工程 量之间的关联。在这种思路下，可以将基于BIM的铁路工程造价管 理看做一个整体的数据库，在构建数据库之初，需要明确信息内容及 需求，此局部已在第3章做出分析，接下来是构建概念结构，设计 E-R模型，最后是
5、将E-R模型转化为关系模型，为数据库的设计提 供参考。6结论与展望1结论研究的主要研究结论如下：(1)建立起基于BIM的铁路工程量清单分解结构。在对现行铁 路工程量清单结构、BIM模型结构、铁路BIM标准三者之间存在的 差异进行分析的基础上，明确工程量清单改进方向。基于模块化理论,结合铁路BIM相关标准对现行工程量清单的分解结构进行了改进, 构建了多层级工程量清单分解结构。(2)对清单知识表达内容进行了分析。通过对工程量清单计价 信息需求进行分析，设置了工程量清单信息内容，并结合不同造价阶 段的信息需求，分别对各层级工程量清单的编码、工程特征表达、工 作内容描述、计量单位和计算规那么设计方式进
6、行了分析。(3)对基于BIM的铁路工程量清单计价方式进行了分析。基于 本体理论，从构建信息化数据库的角度出发，分析了实现铁路工程自 动计价的概念模型，并以此为基础，对工程量清单单价进行了重新构 建，并基于描述逻辑推理理论，对清单单价与工程量的映射方式进行 了分析。(4)对基于BIM建模软件直接导出工程量清单进行了初步实践。 基于第4章信息扩展内容，分析了在IFC标准基础上为模型扩展计 价相关信息的方法。并以个别属性为例，演示了在Revit软件中为 构件扩展计价相关信息的方法，使之可以导出到工程量明细表，最后 通过具体案例进行了基于BIM建模软件导出工程量清单的完整演示表1-12019年各主要运
7、输方式完成旅客运输量统计Table 1-1 Passenger traffic statistics completed by major transportation modes in 2019运输方式发送人数（亿人）周转量（亿人公里）铁路36.614706.6公路130.18857.1水路2.780.2民航6.611705.1数据来源:2019年交通运输行业开展统计公报）2017年11月20日，我国发布铁路“十三五”开展规划, 将铁路开展目标定为：到2020年，全国铁路营业里程到达15万公 里，其中高速铁路3万公里，复线率和电气化率分别到达60%和70% 左右，基本形成布局合理、覆盖广泛、
8、层次清楚、平安高效的铁路网 络。全国铁路网基本覆盖城区常住人口 20万以上城市，高速铁路网 覆盖80%以上的大城市。1.2国内外研究现状BIM、人工智能等新技术的出现，为实现铁路工程建设信息化提 供了重要的技术支持。下面将从铁路工程造价管理、铁路BIM技术 的应用以及应用BIM实现工程量清单计价三个方面来分析国内外研 究成果。1. 2.1铁路工程造价管理研究铁路工程工程由于具有体量大、耗 时长，工程呈线性分布等特点，受沿途所经地区的地质、水文条件、 人文环境等影响较大，其造价管理工作相对复杂，投资控制所受风险 较多，因此，对于铁路工程造价管理的研究也一直是业内学者较为关 注的问题。对铁路工程造
9、价管理方面的研究现状进行总结分析，有助 于了解目前的造价管理开展现状，为本文的研究奠定基础。(1)国外研究现状英国的工程量清单计价方式起步较早，应用也较为成熟，是较为 典型的应用工程量清单计价的国家之一。在英国，工程量清单在QS (Quantity surveying)的制度环境下诞生和开展，工料测量师是主要 的从业人员，其工作主要是在已经完成的设计图纸基础之上编制工程 量表，计算工程量。工料测量师一般在接受业主委托后，开始编制工 程量表，其中的核心工作是依照建筑工程量标准计算规那么(SMM(standard Method of Measurement of Building works)计算
10、 工程量。由于受经济体制及社会开展环境等因素的影响，国外对于铁 路工程造价管理的研究大都集中于造价管理风险、影响造价的因素控 制以及运维阶段的本钱管理研究，对于造价方法本身或是造价标准等 方面的研究较少。例如，BenyaminGhoreishi (2019)针对铁路最优 线路选择问题，提出将隧道、桥梁的本钱函数与线路选择模型相结合, 通过添加惩罚函数等方式保证模型在确定最优线路时可以兼顾本钱 最小原那么，进而优化造价5。Mats dersson (2016)通过对瑞典铁 路的货运量与客运量以及铁路更新维修情况的观测分析，通过回归模 型，估算客运与货运量对于铁路更新本钱的影响，及每增加一吨运量
11、所产生的维修本钱，为铁路的运维更新提供参考15。2相关理论研究1铁路BIM标准BIM标准的实施，为BIM技术的广泛推广和应用提供了依据和 支撑，使得工程各参与方能够在统一的标准规范下进行信息传递和共 享，同时也为BIM技术的规范开展提供了有力保障。在铁路工程领 域，BIM标准的研究已取得了较大突破，以铁路BIM联盟为首，各 相关机构在以IFC引领的标准体系框架下展开研究，目前已发布并 实施了多项标准，为推动BIM技术在铁路工程中的应用做出了重要 贡献。2. 1. 1 BIM标准的体系结构铁路BIM标准体系框架以IFC为引领，包含技术标准和实施标 准两局部，软件开发需参照技术标准，标准中对于信息
12、存储、信息语 义、信息传递等内容均作出了规定和指导。在工程实施过程中，实施 主体需参照的主要标准为实施标准，该标准对BIM应用过程中的资 源、行为、交付物等内容做出了规范和指导。截至目前，铁路BIM联 盟已发布两部技术标准，分别为信息语义标准和数据存储标准。铁 路工程信息模型分类和编码标准（信息语义标准）已于2014年12 月发布实施，该标准与建筑和地理信息领域国家标准兼容，将信息模 型分为建设资源、建设过程、建设成果、其他四大类，参照IS012006-2 推荐分类方式对各类信息模型进行进一步划分，该标准还对铁路BIM 模型中各类模型的编码方式作出了规定。铁路工程信息模型数据存 储标准（数据存
13、储标准）于2015年12月发布实施，该标准是对 铁路工程在IFC标准基础之上的扩展，扩展内容主要集中在资源层、 核心层和共享层三个层次。例如，在资源层（Resource Layer）中扩展 线路中心线，在核心层（Core Layer）中扩展IFC Alignment类，用 于表示铁路线路中心线，在共享层（Inter。pLayer）中增加了铁路工 程共享模式的定义。实施标准方面，目前已制定并发布交付标准，具 体标准名称分别为基于信息模型的铁路工程施工图设计文件编制办 法、铁路工程信息模型交付精度标准、铁路工程信息模型表达标 准、面向铁路工程信息模型应用的地理信息交付标准，其中，施 工图设计文件编
14、制方法属于统领性标准，规定了其余三项标准的主要 原那么。交付精度标准、表达标准和GIS交付标准是编制方法的支撑 性标准，负责对编制方法中要求交付的信息模型和附图等内容做出详 细规定。基于信息模型的铁路工程施工图设计文件编制方法是在原铁路建设工程预可行性研究、可行性研究和设计文编制方法 (TB10504-2007)基础上，结合BIM设计特点进行修编。铁路工程信 息模型交付精度标准对工程不同阶段模型应到达的精度基本等级、 几何精度等级、信息深度等级做出了规定，并对模型各局部的几何信 息及非几何信息做出了说明。铁路工程信息模型表达标准对铁路 BIM模型及工程各阶段交付内容的命名规那么、几何精度等级、
15、模型轻 量化等内容做出了规定。面向铁路工程信息模型应用的地理信息交 付标准适用于BIM技术在铁路施工和运维阶段，主要对地理信息 的内容、形式、数据管理等做出了规定。2. 2模块化理论2.2. 1 “模块化”的实质对于“模块”与“模块化”的概念界定，至今仍无统一的定论， 目前较为主流的观点主要有以下几种：一种是卡利斯鲍德温和吉姆 克拉克提出的“模块”定义，他们将“模块”定义为：“半自律性的 子系统，通过和其他同样的子系统按照一定的规那么相互联系而构成的 更加复杂的系统或过程”。而“模块化”那么是将复杂的系统进行拆分, 使之形成不同的模块，在模块间设计标准化接口，使模块间可以有效 地进行信息沟通，
16、是一种动态分解与整合的过程。日本学者青木昌彦 认为，“模块”是可组成系统的、具有某种确定独立功能的半自律性的子系统，可以通过标准化的界面结构与其他功能的半自律性子系统, 按照一定的规那么相互联系而构成更加复杂的系统。“模块化”那么是由 模块的分解与模块的组合两局部构成，其中模块的分解是将复杂系统 分解为具有办自律性且可进行独立设计的子系统的过程，模块的组合 是将各子系统按照一定的规那么整合起来形成更复杂系统的过程。国内 一些学者那么认为，模块化是将复杂系统分解为各子系统的过程。国内 学者李春田对模块化进行了研究总结，他认为，模块化具有应对高度 复杂性、应对不确定性、应对环境变化三种主要特性。t
17、 i et TvfiA1 re Tunnf- ISt rtfc tur?A1 re Tunnf- ISt rtfc tur?N. 131 tettuB Id In* 151C. ZI (cWhsradcSteuc一 攵纥后1巳呼111.一C. ZI (cWhsradcSteuc一 攵纥后1巳呼111.一I i t Ka i IwaySt me turcEIcaoN. )01 fcTrmr/*图2 2公用空间结果单元派生关系Figure 2-2 Dcnvution relationship of ctwnmon spmx rvsult unit3 BIM应用于铁路工程造价管理中的问题及信息需求分
18、析293.1铁路工程造价管理的现状及问题分析293.2 BIM应用于铁路工程量清单计价的可行性和关键环节363. 3基于BIM的铁路工程量清单计价的信息需求分析383. 4本章小结424基于BIM的多层级铁路工程量清单构建研究434. 1基于BIM的多层级铁路工程量清单EBS/WBS构建434.2基于BIM的多层级铁路工程量清单分解结构的建立514.3多层级铁路工程量清单信息内容设644.4本章小.745基于BIM的铁路工程量清单计价方式研 751铁路工程BIM建模及信息扩755. 2基于BIM的铁路工程量清单计价步845. 3基于BIM的铁路工程计量案例分 985基于BIM的铁路工程量清单计价方式研究在第4章中，研究基于模块化理论构建了符合BIM模型特点的 铁路工程量清单分解结构，并结合第3章的计价信息需求设置了清