BIM技術(shù)在城市軌道交通行業(yè)的應(yīng)用

陸寶霞

中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司 山西太原 030024

1 BIM技術(shù)概述

BIM建筑信息模型也就是通過(guò)數(shù)字的形式對(duì)建筑項(xiàng)目的物理與功能特性進(jìn)行表達(dá)的方式，這一模型既可以共享知識(shí)方面的資源，也會(huì)對(duì)與項(xiàng)目相關(guān)的信息進(jìn)行分享，提供給與項(xiàng)目相關(guān)的各方，為他們提供確定決策需要的各種信息，并且還可以將其看作是多維的工程信息模型。

2 BIM技術(shù)在城市軌道交通行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

在國(guó)外，BIM技術(shù)作為歐美發(fā)達(dá)國(guó)家工程建設(shè)的重要技術(shù)手段，廣泛應(yīng)用于城市軌道交通的三維可視化設(shè)計(jì)、施工管控、資產(chǎn)管理及運(yùn)營(yíng)維護(hù)等各個(gè)方面。2009年，BIM技術(shù)已應(yīng)用在當(dāng)時(shí)歐洲最大的在建單體工程——英國(guó)Crossrail項(xiàng)目中，該工程連接倫敦東西部區(qū)域，包括10座車(chē)站，42km隧道。此外，美國(guó)洛杉磯、加拿大多倫多的地鐵以及法國(guó)TGV高速列車(chē)項(xiàng)目均將BIM技術(shù)應(yīng)用于規(guī)劃、建設(shè)及運(yùn)維的實(shí)施及管理中。

3 BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

3.1 初步設(shè)計(jì)階段

在城市軌道交通初期規(guī)劃階段，可以利用基于BIM技術(shù)的數(shù)字城市沙盤(pán)準(zhǔn)確高效地構(gòu)建出城市現(xiàn)狀及未來(lái)規(guī)劃的數(shù)字模型。數(shù)字城市沙盤(pán)作為現(xiàn)有城市的數(shù)字孿生模型，除包含一些固有信息，如地形地貌、地質(zhì)條件、用地情況、建（構(gòu)）筑物情況、管線(xiàn)情況之外，還包含一些自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)方面的信息，如城市交通小區(qū)分布、人口密度、經(jīng)濟(jì)狀況、交通起訖點(diǎn)（Origin Destination，OD）等?；贐IM技術(shù)的數(shù)字沙盤(pán)在城市軌道交通工程的初期設(shè)計(jì)階段可以實(shí)現(xiàn)以下功能[1]。

（1）指導(dǎo)線(xiàn)路選線(xiàn)及站位選址。通過(guò)建立BIM模型，可將線(xiàn)路周邊的環(huán)境情況，包括固有信息及人文社科信息等綜合于同一模型中，有助于直觀(guān)分析線(xiàn)路、站位布置的合理性，指導(dǎo)可行性研究。

（2）分析車(chē)站總體布局。將BIM技術(shù)與地理信息系統(tǒng)（GIS）或虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)精確量測(cè)和可視化，使決策者可在真實(shí)直觀(guān)的環(huán)境下結(jié)合施工范圍及周邊用地情況，包括道路紅線(xiàn)、周邊建（構(gòu)）筑物布置情況等，分析車(chē)站布置的限制性因素，指導(dǎo)車(chē)站總體布局的方案規(guī)劃。特別是對(duì)車(chē)站埋深、車(chē)站規(guī)模及出入口位置的確定具有重要意義。

（3）進(jìn)行直觀(guān)高效的方案比選。融合多重信息的BIM模型具有三維可視化的特性，便于業(yè)主、設(shè)計(jì)單位、施工單位等多方針對(duì)初步設(shè)計(jì)成果進(jìn)行快速高效的分析交流。綜合多方意見(jiàn)的方案比選可為之后項(xiàng)目的實(shí)施打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。例如，采用BIM技術(shù)建立城市管線(xiàn)模型之后，可結(jié)合車(chē)站模型進(jìn)行管線(xiàn)遷改分析，以進(jìn)一步調(diào)整設(shè)計(jì)方案，減少管線(xiàn)遷改投資。

3.2 施工圖設(shè)計(jì)階段

城市軌道交通工程涉及專(zhuān)業(yè)眾多，除建筑、結(jié)構(gòu)外，還涉及線(xiàn)路、軌道、暖通、給排水、通信、信號(hào)、牽引供電、自動(dòng)售檢票（AFC）、火災(zāi)報(bào)警（FAS）、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控（BAS）、乘客信息服務(wù)（PIS）、屏蔽門(mén)等10多個(gè)專(zhuān)業(yè)的20多個(gè)設(shè)備系統(tǒng)。傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方式難以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地更新多專(zhuān)業(yè)的信息，導(dǎo)致圖紙出現(xiàn)大量錯(cuò)誤和遺漏。利用BIM的三維可視化功能與協(xié)同作業(yè)機(jī)制，可以構(gòu)建完整的信息模型，作為后期施工和運(yùn)維階段的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其應(yīng)用包括以下幾個(gè)方面。

（1）可視化設(shè)計(jì)。城市軌道交通工程涉及專(zhuān)業(yè)眾多，各專(zhuān)業(yè)對(duì)空間布置的要求各不相同，導(dǎo)致工程的空間關(guān)系復(fù)雜。通過(guò)BIM的三維可視化設(shè)計(jì)，可以明確各專(zhuān)業(yè)的需求，進(jìn)行更加直觀(guān)的設(shè)計(jì)，避免后期返工[2]。

（2）協(xié)同設(shè)計(jì)。通過(guò)公共協(xié)同平臺(tái)，各個(gè)專(zhuān)業(yè)可以迅速實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成果的實(shí)時(shí)共享，避免因項(xiàng)目各參與方以及不同部門(mén)之間的信息傳遞不及時(shí)、不規(guī)范、不一致造成決策失誤。

（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)。不斷修改設(shè)計(jì)會(huì)增加錯(cuò)誤出現(xiàn)的概率，而B(niǎo)IM模型具有一致性的特點(diǎn)，可以避免圖紙之間的相互矛盾。各個(gè)構(gòu)件基于一定的邏輯性而存在，在對(duì)任何位置進(jìn)行修改后，BIM都將自動(dòng)完成相應(yīng)模型的配合修改。此外，嵌套在模型內(nèi)部的邏輯關(guān)系為后期的參數(shù)化設(shè)計(jì)提供了可能。

（4）自動(dòng)碰撞檢測(cè)。在傳統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，管線(xiàn)碰撞的問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。管線(xiàn)與設(shè)備、結(jié)構(gòu)洞口等的空間關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，通過(guò)傳統(tǒng)的二維圖紙難以直觀(guān)快速地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。這些錯(cuò)誤經(jīng)常導(dǎo)致返工，嚴(yán)重影響工程建設(shè)進(jìn)度。

3.3 BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

控制施工質(zhì)量BIM模型涉及所有建筑材料的各方面信息，能夠在最短的時(shí)間內(nèi)確定材料的各項(xiàng)信息，對(duì)實(shí)際施工使用的材料進(jìn)行匹配、追蹤和分析，創(chuàng)建施工物料管理機(jī)制，為工程施工工作的開(kāi)展提供支持。將模型的信息進(jìn)行共享以后，后期的相關(guān)人員就可以方便地獲得建筑的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，便于建筑的使用與維護(hù)，而這也正體現(xiàn)了全生命周期管理的理念[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)在我國(guó)城市軌道交通行業(yè)的應(yīng)用仍處于起步階段，通常局限在可視化展示和初級(jí)信息管理上。BIM技術(shù)本身的不完善、設(shè)計(jì)人員的傳統(tǒng)認(rèn)知局限、人才體系的培養(yǎng)缺陷及企業(yè)收益模式的不明確性都制約著B(niǎo)IM技術(shù)在城市軌道交通領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。但是在科學(xué)技術(shù)水平大幅度提高的影響下，BIM技術(shù)得到了顯著的提升，并被人們大范圍地運(yùn)用到了各個(gè)領(lǐng)域之中，并取得了顯著的成效。