铁路建设管理掌握着铁路工程关键的资产源头数据,铁路建设管理信息化是实现铁路建设全生命周期应用技术保障。然而由于时间和技术等原因,现有的铁路信息化存在接口标准不统一、数据结构不完善、多源异构数据融合困难,缺乏统一集成平台、全过程信息断层、数据管理能力有限,BIM应用标准不统一、应用深度和广度不够、BIM与新技术融合有限,管理协调机制松散、协同作业效率低下、缺少全生命周期管理理念等问题,难以满足现代铁路建设关于合理缩短建设工期、降低建设成本、提高建设质量、降低建设风险等高标准的要求。因此,需要开展铁路建设项目下的BIM理论与新技术的应用价值研究,探索基于BIM的铁路建设管理平台及关键技术和全生命周期管理新模式,实现铁路建设项目全方位、全要素、全过程的数据融合共享和信息集成统一,适应现代铁路建设全生命周期数字化、精细化、标准化管理,促进铁路工程向智能建设、精益管理方向发展等具有现实意义和应用价值。基于BIM技术的工程建设及管理是当前铁路工程智能建造领域的重要发展方向之一,论文以BIM全生命周期管理理念为核心,聚焦铁路工程建设管理实践,研究先进的现代管理理念和新技术,提出了以BIM模型信息流为中枢,采用SOA+EA架构,融合铁路工程建设各类要素信息,构建了基于BIM的铁路建设管理平台EA模型和总体架构,开展了铁路工程信息模型轻量化方法及可视化交互渲染技术、多源异构模型数据融合技术、BIM与新技术(云计算、大数据、物联网等)融合应用等关键技术研究,研发了基于BIM的铁路隧道建设管理平台,结合典型高铁隧道工程实际应用验证。具体研究内容及创新成果如下:(1)首先,在BIM及其发展应用、相关行业BIM应用及铁路建设信息化等研究现状分析基础上,提出了基于BIM的铁路建设管理内涵,并对铁路工程信息模型的建模技术、可视化交互渲染技术以及与3DGIS技术和其他新技术(云计算、物联网等)融合等进行了重点研究,为开展论文关键技术研究奠定理论基础。(2)其次,提出了以铁路工程建设管理业务需求为导向,BIM模型信息流为中枢,融合铁路工程建设各类要素信息,采用面向对象的SOA+EA架构;设计了基于BIM的铁路建设管理平台EA模型和总体架构,以及基于BIM的铁路建设全过程协同管理的业务架构,基于BIM的铁路工程建设管理、项目管理和监督管理的多层级应用架构,基于基础公共数据编码为基础、综合业务数据管理为主线、面向主题信息模型为目标的数据架构,以及基于BIM基础设施、三维数字化技术、数据管理及应用服务技术的技术架构;通过功能模块组件化、业务流程集成化和模型数据可视化,实现铁路建设各种应用与服务之间相互耦合访问,实现了铁路建设管理全过程各业务互联互通、信息深度集成、数据融合共享。(3)接着,围绕铁路工程信息模型基于Web应用存在数据组织、传输加载和交换渲染等问题,提出了基于构件合并和边叠法综合的轻量化方法,实现了在不影响应用效果下达到模型轻量化应用目的;研究了模型层次化动态加载与基于WebGL、ActiveX与云技术融合的混合云引擎技术,实现了基于Web访问按需动态加载模型和高效交互渲染应用效果;研究了模型轻量化应用流程,设计了图形引擎架构,结合轻量化组件,实现了复杂模型构件一次性轻量化转换、模数按需分离、高效提取存储和可视化交互展示应用。解决了Web端模型运用轻量化难题,提高了图形渲染质量,改善了现场用户交互体验,具有很好的创新性。(4)进一步,围绕铁路工程建设多源异构模型数据融合存在的技术难题,依据“建模-转换-融合-发布-应用”的技术思路开展多层次、多尺度多源异构模型数据融合机理研究;提出了BIM与GIS等异构模型标准格式和原厂格式两种转换方法,研究了多尺度多源异构GIS数据融合和BIM与GIS模型空间坐标转换、基准匹配以及BIM与倾斜摄影、地形数据融合等技术,结合应用研究了基于空间及顾及语义结合的BIM模型数据组织管理和多层级综合展示应用技术。解决了铁路建设大场景、大范围、海量异构数据等多源异构模型数据融合与集成中存在模型质量差、语义信息缺失、坐标系不一致、格式不统一、数据组织难等应用问题。(5)最后,研发了基于BIM的铁路隧道建设管理平台,完成了系统总体架构设计,多源异构模型数据集成融合和平台典型应用功能开发。创新性提出了基于BIM+三维激光扫描技术融合的隧道超欠挖及平整度评判优化算法,综合运用BIM+超前物探、自动监测技术开展隧道安全风险动态监测,实现基于BIM技术的铁路隧道安全(安全步距、超前地质预报、围岩监控量测)、质量(超欠挖和平整度)等信息化综合集成管理。提出了高铁大直径双线盾构隧道工程的实体结构分解方式及专业构件编码规则,综合运用BIM+物联网技术,实现基于BIM技术的高铁大直径盾构隧道质量(管片生产、拼装及成型隧道质量)、安全风险(风险源自动识别、风险动态监测评估)、进度(盾构机实时驱动的隧道形象进度)等实时感知与预警分析综合集成管理。验证本文相应研究的技术和提出的方法。