軌道交通BIM應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

周鑫婷

摘 要 近些年我國社會經(jīng)濟(jì)和科技水平不斷提高，軌道交通作為高運力、低能耗、綠色安全的現(xiàn)代化立體交通系統(tǒng)在我國得到快速發(fā)展。但是，目前軌道交通行業(yè)在發(fā)展過程中仍然存在著一些問題，阻礙了軌道交通建設(shè)質(zhì)量與水平的提高。所以，在軌道交通工程的建設(shè)過程中，采用BIM技術(shù)是實現(xiàn)其高效率、規(guī)范化、低成本、全面協(xié)同的關(guān)鍵。換句話說，軌道交通要想更穩(wěn)定的運營，進(jìn)行更好的發(fā)展，那么它就必須全面推進(jìn)BIM技術(shù)。本文主要研究BIM技術(shù)在軌道交通工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，詳細(xì)介紹其在軌道交通工程中的具體應(yīng)用，并從中總結(jié)了BIM技術(shù)所存在的一些問題以及相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù) 軌道交通 三維技術(shù)

中圖分類號：F287.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2020）03-0063-02

近年我國城市軌道交通行業(yè)快速發(fā)展，其工程具有規(guī)模大、線路長、專業(yè)多、協(xié)調(diào)系統(tǒng)復(fù)雜等特點。通過新技術(shù)BIM的應(yīng)用，軌道交通建設(shè)實現(xiàn)從二維向四維發(fā)展。同時，BIM技術(shù)正處于發(fā)展階段，通過以三維技術(shù)為主，收集各種數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)對建筑物的模擬，在數(shù)字化模型的基礎(chǔ)上將建筑技術(shù)與信息技術(shù)結(jié)合在一起，實現(xiàn)了核心技術(shù)的信息化。因此，在軌道交通工程建設(shè)中加強(qiáng)對BIM技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要。

1 BIM技術(shù)在城市軌道交通工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 BIM技術(shù)在軌道交通建設(shè)的應(yīng)用

BIM技術(shù)在我國城市軌道交通行業(yè)中，仍屬于一項新興技術(shù)，在應(yīng)用過程中受各方面條件的限制，應(yīng)用效果并不明顯，而且能有效運用該技術(shù)的工程項目較少。和其他國家相比，我國對BIM技術(shù)的應(yīng)用并不成熟，處于起始階段，所以我國仍需要不斷地改善與優(yōu)化該技術(shù)，使BIM技術(shù)更適用于我國城市軌道交通的建設(shè)。與此同時，我國經(jīng)濟(jì)和科技水平不斷提高，我國交通行業(yè)平穩(wěn)發(fā)展，并為該技術(shù)在我國軌道交通建設(shè)中的深入推廣和使用奠定了基礎(chǔ)。

1.2 BIM技術(shù)在軌道交通施工過程中的應(yīng)用

由于軌道交通工程建設(shè)與傳統(tǒng)的建筑建設(shè)不同，主要是在盾構(gòu)區(qū)間施工，大量的開挖土方、深基坑，這些都需要提前構(gòu)建建筑信息模型，建立相關(guān)的質(zhì)地層信息，進(jìn)行施工碰撞的檢查，并且在施工過程中進(jìn)行信息監(jiān)測。在施工過程中使用BIM模型進(jìn)行交底，可以使參與方更快速高效的得到設(shè)計信息。另外，BIM技術(shù)在軌道交通施工過程中的運用有以下幾個要點：

（1）指導(dǎo)場地規(guī)劃。在施工前期，利用BIM技術(shù)輸入相關(guān)的地質(zhì)條件信息、管線信息、相鄰的建筑物信息等所有與施工相關(guān)的數(shù)據(jù)信息建立模型，從而可以大概分析總體的布局情況;

（2）模擬施工。BIM技術(shù)的可優(yōu)化性能在施工前對施工的全過程進(jìn)行模擬，以此選擇更好的施工方案，在施工過程中運用BIM對一些復(fù)雜的制作過程進(jìn)行視頻制作動畫，進(jìn)行演示指導(dǎo)施工、制作流程等;

（3）在施工過程中BIM技術(shù)與其他技術(shù)相結(jié)合。目前，我國已經(jīng)可以將BIM技術(shù)與3D激光掃描技術(shù)結(jié)合，此技術(shù)可以用于工程量的快速計算，通過3D掃描來獲得高精度、矢量化的現(xiàn)場數(shù)據(jù)然后導(dǎo)入到BIM應(yīng)用軟件中去。此外，BIM在施工過程中還與MR混合現(xiàn)實技術(shù)、RFID無線射頻技術(shù)、ERP企業(yè)資源計劃等技術(shù)相結(jié)合。[1]

1.3 BIM系統(tǒng)在軌道交通運用現(xiàn)狀

目前BIM系統(tǒng)致力于解決空間管線碰撞，已經(jīng)可以從三維立體可視化直觀的展示空間管道安裝位置，通過對系統(tǒng)碰撞的分析，系統(tǒng)可以自動調(diào)整現(xiàn)有已碰撞管線翻彎走向，可以說它已經(jīng)可以完全取代設(shè)計院的相關(guān)專業(yè)工程師。還有就是BIM模型建模是一個龐大的系統(tǒng)工程，所以其模型建模時間較長，還需要在設(shè)計院各個專業(yè)提供圖紙之后才可以開始進(jìn)行建模。另外，BIM系統(tǒng)還在造價上解決施工材料工程量自動統(tǒng)計和精確下料，有實際工程經(jīng)驗證明，BIM系統(tǒng)所統(tǒng)計的工程量與實際的工程量相差不大，其相似度達(dá)到了99%以上。BIM系統(tǒng)在統(tǒng)計材料上不僅能精確統(tǒng)計主材和輔材，還可以指導(dǎo)材料下料及預(yù)制工作，減少造價計算工作，控制工程造價。[2]

2 BIM技術(shù)在軌道交通工程中的發(fā)展趨勢

在工程建設(shè)迅速發(fā)展的同時，建筑信息模型也在國內(nèi)工程界被積極推動。在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革背景下，BIM技術(shù)的出現(xiàn)為軌道交通行業(yè)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。在城市軌道交通BIM技術(shù)現(xiàn)有的發(fā)展基礎(chǔ)上，基于其需要解決的根本問題，結(jié)合現(xiàn)有的各種先進(jìn)技術(shù)，城市軌道交通領(lǐng)域BIM發(fā)展趨勢主要有以下四個方面。[3]

2.1 面向全生命周期一體化協(xié)同管理及平臺

城市軌道交通建設(shè)是一個復(fù)雜且長久的系統(tǒng)工程，不僅周期跨度長，其信息、數(shù)據(jù)、資源的貫穿式協(xié)調(diào)和管理一直都困擾著管理者和研究者等相關(guān)工作人員。在采用BIM技術(shù)對模型進(jìn)行統(tǒng)一表達(dá)的基礎(chǔ)上，科研人員試圖基于BIM打通設(shè)計、建設(shè)、運維全生命周期各個階段，使從事人員能夠在三維模型的基礎(chǔ)上開展管理和協(xié)調(diào)工作。使用先進(jìn)的BIM表達(dá)、規(guī)范的模型管理、基于流程的過程管控與優(yōu)化、多種數(shù)據(jù)一致性表達(dá)等，都是當(dāng)前我國的發(fā)展趨勢。[4]

2.2 BIM的多專業(yè)正向協(xié)同三維設(shè)計

三維模型是各專業(yè)在建筑物相互之間接口關(guān)系的基礎(chǔ)，任何一個專業(yè)開展設(shè)計時，都需要提前與其他相關(guān)的專業(yè)進(jìn)行溝通交流，這涉及到多專業(yè)一體化協(xié)同設(shè)計、專業(yè)按照接口提資、設(shè)計相互交流的角色達(dá)成共識等相關(guān)問題。[5]一直以來，鉆研者一直都希望找到一種協(xié)同設(shè)計的機(jī)制來代替現(xiàn)有的消息提醒、打包提資、共享資料等方式。但是想真正實現(xiàn)多專業(yè)BIM一體化協(xié)同設(shè)計，還需要使角色、設(shè)計環(huán)境和設(shè)計資源進(jìn)一步融合，這也恰好是BIM技術(shù)開展多專業(yè)正向協(xié)同設(shè)計的發(fā)展方向。

2.3 對于智能建設(shè)和運維的BIM規(guī)范性設(shè)計

所有建設(shè)與運維的依據(jù)都來自于前端的設(shè)計。即使設(shè)計階段有詳細(xì)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，但城市軌道交通建設(shè)涉及到多專業(yè)的協(xié)調(diào)，特別是在施工圖設(shè)計階段。目前，已經(jīng)運用到軌道交通工程中的深化設(shè)計思路與并行工程設(shè)計的概念有明顯的錯誤，初步設(shè)計與深化設(shè)計完全脫離，雖然BIM軟件起到整合初步設(shè)計的作用，但并沒有覆蓋到設(shè)計的最前端。未來的BIM發(fā)展趨勢是如何在設(shè)計前端，基于并行工程理念形成規(guī)范性BIM，通過數(shù)據(jù)貫通和規(guī)范管理等方法推動建設(shè)和運維，從而降低運營成本，最終走向智能建設(shè)。[6]

2.4 基于IFC的BIM表達(dá)及共享

城市軌道交通工程因為專業(yè)多、交互協(xié)同多、應(yīng)用軟件多和時間跨度長等因素的存在導(dǎo)致數(shù)據(jù)一致性很差，各種類型的軟件不能很好的實現(xiàn)數(shù)據(jù)和模型的交換。IFC正是國內(nèi)外建筑行業(yè)中先進(jìn)的數(shù)據(jù)交換格式技術(shù)，主要用于工程建設(shè)類產(chǎn)品的數(shù)據(jù)交換，解決統(tǒng)一模型表達(dá)的問題。并且IFC在城市軌道交通工程領(lǐng)域中還有很大的發(fā)展空間，所表達(dá)的內(nèi)容也非常豐富，所以基于IFC的城市軌道交通工程BIM表達(dá)也逐漸成為軌道交通工程的發(fā)展趨勢。

3 BIM技術(shù)在工程中所存在的主要問題及措施

目前BIM技術(shù)的主要問題是軌道交通建設(shè)的參與方多、信息標(biāo)準(zhǔn)不一致、不兼容，還需要建立完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，制定規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化體系，實現(xiàn)參與方之間的信息有效傳遞和共享。另外還可以通過BIM模型在標(biāo)準(zhǔn)化體系和規(guī)范化體系的情況下建立一個統(tǒng)一的一體化管理平臺。對于施工企業(yè)來說，利用BIM模型將成本和時間結(jié)合就可以直接的進(jìn)行施工管理，這樣不僅對工程進(jìn)度的方案進(jìn)行有效的分析和溝通，還能將預(yù)算時所創(chuàng)建的信息分解到工序中，制定采購計劃，科學(xué)的控制成本和施工進(jìn)度。城市軌道交通工程參建單位多，設(shè)計、施工、管理單位都無法主導(dǎo)BIM技術(shù)在工程中深度應(yīng)用。但是在軌道交通建設(shè)過程中，BIM主要進(jìn)行碰撞檢查和發(fā)現(xiàn)影響實際施工的碰撞點，從而加快施工進(jìn)度。[7]

4 結(jié)語

總而言之，軌道交通工程的建設(shè)少不了BIM技術(shù)，隨著BIM系統(tǒng)軟件的大力開發(fā)應(yīng)用，已經(jīng)將該技術(shù)從二維向三維推進(jìn)。另外，BIM技術(shù)應(yīng)用還應(yīng)該根據(jù)實際的工程情況來確定，城市軌道交通工程建設(shè)施工過程中還要結(jié)合其獨特的性質(zhì)和特點來運用和實施BIM技術(shù)。同時，由于BIM技術(shù)的應(yīng)用程度、熟練度、實踐應(yīng)用等方面還存在一些問題，所以在軌道交通的建設(shè)過程中BIM技術(shù)還面臨著許多巨大的挑戰(zhàn)。BIM技術(shù)不僅給城市軌道交通建設(shè)帶來了新的變化，也在更積極的優(yōu)化其自身的各種應(yīng)用，結(jié)合BIM技術(shù)的特性積極實踐，讓所有參與方都能高效的投入到城市軌道交通建設(shè)工程的整個過程中去，相信在不久的將來，BIM技術(shù)在軌道交通建設(shè)過程中的應(yīng)用會有質(zhì)的進(jìn)步，從而使得我國城市軌道交通在世界上的地位和水平也會有質(zhì)的改善。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李金龍，王欣南，劉東升，周鵬光.BIM技術(shù)在城市軌道交通工程設(shè)計中的研發(fā)與應(yīng)用[J].低溫建筑技術(shù)， 2019（07）：126-129.

[2] 周建春，魏琴，張建強(qiáng)，王家輝，潘澤華.復(fù)雜環(huán)境城市軌道交通盾構(gòu)施工CLOUD-BIM架構(gòu)設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2016（26）：231-232.

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[5] 宋金燦.BIM技術(shù)在城市軌道交通工程施工管理中的應(yīng)用與研究[J].山東工業(yè)技術(shù)， 2018（22）：100.

[6] 楊新，焦柯，魯恒，霍浩彬.基于BIM的建筑正向協(xié)同設(shè)計平臺模式研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2019（04）：28-32.

[7] 張金偉，劉志廣，路清泉，張志偉. 城市軌道交通工程BIM技術(shù)應(yīng)用推廣實施方法研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2019（03）：45-52.

西華大學(xué) 電氣與電子信息學(xué)院，四川 成都