城市軌道交通的BIM技術(shù)應(yīng)用分析

孫劍光

（重慶市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，重慶 401120）

1 研究背景

如今各行各業(yè)正高速發(fā)展，在這樣的情況下，BIM技術(shù)自然而然得到了廣泛的運(yùn)用，并且BIM技術(shù)的運(yùn)用以及基于該技術(shù)理念進(jìn)行的建筑領(lǐng)域上三維化的設(shè)計(jì)已經(jīng)得到了眾多施工企業(yè)的青睞?，F(xiàn)階段，BIM技術(shù)是解決建筑行業(yè)當(dāng)中的問(wèn)題、提升軌道交通工程質(zhì)量的手段之一，它可以實(shí)現(xiàn)建筑的全生命周期管理，縮短設(shè)計(jì)建筑的時(shí)間，保證軌道交通的穩(wěn)定性[1]。

時(shí)至今日，BIM技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)城市規(guī)劃項(xiàng)目中不可或缺的一部分，在推動(dòng)軌道交通發(fā)展方面起到舉足輕重的作用[2]。BIM技術(shù)的發(fā)展前景極為良好，本文結(jié)合BIM技術(shù)在我國(guó)城市軌道交通的應(yīng)用現(xiàn)狀，指出BIM技術(shù)面臨的主要問(wèn)題，通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析，從而對(duì)BIM技術(shù)在軌道交通發(fā)展中的前景和方向進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2 BIM技術(shù)的定義

BIM技術(shù)結(jié)合了數(shù)字化技術(shù)，通過(guò)建立虛擬化的工程三維模型，并為這個(gè)虛擬的建筑三維模型提供完整的工程信息庫(kù)。BIM代表著一種新的理念和實(shí)踐，即通過(guò)信息技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新的商業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)減少建筑的各種浪費(fèi)，進(jìn)而降低建筑的碳排放。在建筑綠色節(jié)能設(shè)計(jì)方面，BIM技術(shù)可用于為建筑評(píng)估過(guò)程中的能耗性能評(píng)估提供可靠數(shù)據(jù)，為碳排放決策提供依據(jù)，并整合建筑全生命周期的數(shù)據(jù)信息，從施工設(shè)計(jì)優(yōu)化、施工過(guò)程能耗分析和模擬，為了實(shí)現(xiàn)綠色運(yùn)維管理，對(duì)建筑過(guò)程架構(gòu)進(jìn)行了重新整合和升級(jí)，建設(shè)健康、適用的綠色建筑空間。應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行綠色節(jié)能應(yīng)用，簡(jiǎn)化建筑的綠色評(píng)價(jià)流程，在簡(jiǎn)單方便的同時(shí)，大幅延長(zhǎng)了建筑的生命周期。

3 BIM技術(shù)的現(xiàn)狀

3.1 國(guó)外現(xiàn)狀

國(guó)外在BIM技術(shù)方面的研究比國(guó)內(nèi)起步更早，并得到了廣泛的關(guān)注和運(yùn)用[3]。BIM技術(shù)最初是幾個(gè)較小的國(guó)家首先進(jìn)行研究和實(shí)踐，如芬蘭、挪威以及新加坡，但由于美國(guó)對(duì)BIM技術(shù)的研究最多，所以在BIM技術(shù)的運(yùn)用上處于引領(lǐng)世界的地位。除了美國(guó)之外，其他國(guó)家對(duì)BIM技術(shù)的研究和運(yùn)用的熱情也較為高漲，英國(guó)政府對(duì)BIM技術(shù)的運(yùn)用提出了明確的指示，要求開發(fā)商要通過(guò)BIM技術(shù)將項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工以及后續(xù)的運(yùn)營(yíng)都結(jié)合在一起，從而發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)秀性能。

3.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

BIM技術(shù)是近幾年新興的技術(shù)，已經(jīng)成為建筑行業(yè)上熱門的話題。由于我國(guó)普遍使用的設(shè)計(jì)軟件一開始并沒(méi)有BIM的設(shè)計(jì)理念，加上BIM標(biāo)準(zhǔn)形成于國(guó)外，BIM技術(shù)總體上屬于外來(lái)的技術(shù)，在我國(guó)推廣和普及緩慢。另外，企業(yè)對(duì)于BIM技術(shù)概念意識(shí)輕、不重視，這就使得BIM技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用并不理想[4]。

總體來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)還是在各行各業(yè)得到了發(fā)展和改善，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在進(jìn)行建模時(shí)，需要集合設(shè)計(jì)單位、施工單位、供應(yīng)商等相關(guān)負(fù)責(zé)人的意見，通過(guò)眾人的謹(jǐn)慎討論構(gòu)建BIM模型，改變傳統(tǒng)模式下投資方和施工方反饋給設(shè)計(jì)院的模式，使得建筑信息的傳遞更為準(zhǔn)確、快速。但是目前我國(guó)在BIM技術(shù)方面的人才極為缺乏，而許多軌道交通工程相關(guān)的負(fù)責(zé)人對(duì)于BIM技術(shù)的了解仍然停留在表層上，沒(méi)有進(jìn)行深入了解，從而在將BIM技術(shù)運(yùn)用到軌道交通工程的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題。

4 BIM技術(shù)在軌道交通行業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用

4.1 BIM技術(shù)的應(yīng)用方式

4.1.1 設(shè)計(jì)階段

運(yùn)用BIM技術(shù)的三維模型建造能力，可以生成具有價(jià)值的重要數(shù)據(jù)以及圖形，并且這些圖形能夠和三維模型在邏輯性上保持緊密的聯(lián)系，并且通過(guò)BIM技術(shù)，這些數(shù)據(jù)得到實(shí)時(shí)更新，因此BIM技術(shù)在三維模型構(gòu)建中發(fā)揮了巨大作用。城市軌道交通三維模型通常由眾多模型元素組成，主要與城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息有關(guān)，如人口狀況、土地城市經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)規(guī)模和經(jīng)濟(jì)規(guī)劃，還包括城市自然條件、環(huán)境信息、城市交通數(shù)據(jù)、土地利用規(guī)劃、旅游需求等信息。在對(duì)這些大量真實(shí)可靠信息進(jìn)行詳細(xì)分析后，根據(jù)模型信息進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，如計(jì)算線路長(zhǎng)度、計(jì)算日乘客量、計(jì)算軌道網(wǎng)絡(luò)的平均距離等，最后使用分析層次過(guò)程和模糊決策方法，進(jìn)行評(píng)估和程序優(yōu)化工作。

4.1.2 建造階段

在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工的時(shí)候，通常都是將三維渲染動(dòng)畫真實(shí)明確地展現(xiàn)給眾人，使工程更加直觀，方便施工人員的理解。另外，在現(xiàn)場(chǎng)施工管理方面，運(yùn)用BIM技術(shù)，可以最大限度減少工程返工的次數(shù)，節(jié)省成本，提高施工效率。BIM技術(shù)可以通過(guò)三維立體化的空間來(lái)明確展示軌道交通的現(xiàn)狀，在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并提出相應(yīng)的對(duì)策和方案，高效快速地解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)節(jié)省成本的目的[5]。

成本管理對(duì)于軌道交通建設(shè)較為重要，需要用最低的成本完成工程建設(shè)。成本管理關(guān)系著軌道交通工程的質(zhì)量以及建設(shè)企業(yè)的效益，為了使工程成本達(dá)成平衡，可以利用BIM技術(shù)對(duì)軌道交通建設(shè)工程進(jìn)行全方位的監(jiān)控，使所有工程項(xiàng)目當(dāng)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)均可以在系統(tǒng)進(jìn)行管理和查找，從而保證不會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)的現(xiàn)象。

在項(xiàng)目安全管理方面，BIM技術(shù)可以通過(guò)建立3D模型對(duì)軌道交通工程進(jìn)行全方位的安全監(jiān)控。利用BIM可視化技術(shù)，能夠展現(xiàn)工程項(xiàng)目存在的安全隱患，并利用模擬技術(shù)分析工程的風(fēng)險(xiǎn)和隱患，從而快速準(zhǔn)確地解決隱患問(wèn)題，提高軌道交通工程的安全性。

4.1.3 運(yùn)維階段

在城市建設(shè)中，不僅要求完成對(duì)城市軌道交通的規(guī)劃，還需要對(duì)其進(jìn)行維修和保養(yǎng)。但當(dāng)前我國(guó)在城市軌道交通的運(yùn)維工作不夠完善，機(jī)制不成熟，導(dǎo)致不能保證對(duì)設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行定期維護(hù)，從而帶來(lái)不必要的麻煩，甚至造成安全事故。

在軌道交通運(yùn)營(yíng)期間，利用BIM可視化管理系統(tǒng)（圖1），綜合分析軌道交通的客流信息、列車運(yùn)行情況、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況等，及時(shí)排查軌道交通存在的安全隱患，規(guī)劃更好的運(yùn)行路線，保證在發(fā)生安全事故時(shí)可以從容應(yīng)對(duì)。

圖1 BIM可視化管理系統(tǒng)

另外，利用BIM技術(shù)，可以綜合分析軌道交通車站的能耗情況，結(jié)合云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車站照明、電梯、空調(diào)等能耗設(shè)備的節(jié)能調(diào)控，實(shí)現(xiàn)車站的低碳自動(dòng)化運(yùn)行。

利用BIM技術(shù)可以更加清晰地了解軌道交通的運(yùn)行情況，如列車的行駛狀況、軌道的磨損情況等，從而第一時(shí)間對(duì)車輛、軌道進(jìn)行維修，節(jié)約時(shí)間的同時(shí)還節(jié)省了人力，在提高維修的效率方面發(fā)揮了巨大的作用。

4.1.4 設(shè)備、資源的管理

結(jié)合設(shè)備生產(chǎn)商提供的設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸圖紙、元器件圖紙及相關(guān)信息，建立相應(yīng)的設(shè)備BIM三維模型，精確到設(shè)備的每一個(gè)結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)，并按照BIM技術(shù)方案要求在設(shè)備上張貼二維碼標(biāo)示，將設(shè)備型號(hào)、生產(chǎn)日期、檢驗(yàn)日期、檢驗(yàn)人員、出廠代碼等相關(guān)數(shù)據(jù)全部在二維碼中進(jìn)行體現(xiàn)，設(shè)備到貨后用專用二維碼掃描儀掃描設(shè)備后將其錄入BIM信息平臺(tái)中。

4.2 BIM技術(shù)存在的問(wèn)題

BIM技術(shù)雖然在軌道交通工程當(dāng)中發(fā)揮了巨大作用，但是由于其本身缺陷和時(shí)代發(fā)展的局限性，BIM技術(shù)仍然存在著許多問(wèn)題需要解決。

首先，BIM技術(shù)的應(yīng)用還不夠深入。目前對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用僅僅停留在圖紙模型構(gòu)建，對(duì)于信息管理等方面，在數(shù)據(jù)傳遞后，卻沒(méi)有再次應(yīng)用到BIM技術(shù)。

其次，BIM技術(shù)集成度也很低。軌道交通工程各個(gè)方面缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，因此BIM技術(shù)也很難集成所有信息，企業(yè)之間對(duì)信息數(shù)據(jù)的交換存在困難，從而造成反復(fù)施工，浪費(fèi)人力的情況。

再次，BIM技術(shù)需要結(jié)合企業(yè)的現(xiàn)狀進(jìn)行運(yùn)用，但是有一些企業(yè)并沒(méi)有考慮到這一點(diǎn)，大多數(shù)情況運(yùn)用的BIM技術(shù)沒(méi)有找到正確的應(yīng)用方法，而由于不同地域、不同企業(yè)在運(yùn)用BIM技術(shù)上存在很大的差異，并不能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，從而在一定程度上阻礙了BIM技術(shù)的發(fā)展。

最后，BIM技術(shù)的相關(guān)技術(shù)人員缺乏，無(wú)法滿足企業(yè)的需求，這就造成了BIM技術(shù)不能全面發(fā)揮其本來(lái)的作用。

4.3 如何解決存在的問(wèn)題

城市軌道交通工程建設(shè)中應(yīng)用BIM技術(shù)，需要通過(guò)BIM技術(shù)來(lái)為參建單位搭建一個(gè)多方面協(xié)同的BIM管理平臺(tái)，將這個(gè)平臺(tái)和其他互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建以BIM技術(shù)為主，其他互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為輔的建造模式，在建造的過(guò)程當(dāng)中，便可以第一時(shí)間掌握項(xiàng)目的相關(guān)信息，并且將這些信息傳遞給參與到項(xiàng)目當(dāng)中的每一個(gè)部門，這樣能在很大程度上提高決策的效率和質(zhì)量。

現(xiàn)階段，城市軌道交通開始向綠色低碳方向發(fā)展，因此，有必要制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，全面梳理應(yīng)用廣泛的新工藝、新材料、新施工方法，并進(jìn)行系統(tǒng)整合，聯(lián)合綠色施工系統(tǒng)、建設(shè)單位、城市軌道交通設(shè)計(jì)咨詢公司、綠色施工咨詢機(jī)構(gòu)等制定完整的綠色軌道交通設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)，為新型城市軌道交通提供標(biāo)準(zhǔn)化支撐，更好地實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的信息集成。

對(duì)于軌道交通建設(shè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，如何根據(jù)工程施工現(xiàn)狀合理應(yīng)用BIM技術(shù)是十分關(guān)鍵的，建設(shè)企業(yè)要結(jié)合企業(yè)情況、工程規(guī)模、地方政策、地域差異等分階段、合理地應(yīng)用BIM技術(shù)。例如在項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)階段，使用BIM模型和集成數(shù)字技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)和地理信息系統(tǒng)，可以建立不同的綜合運(yùn)維管理平臺(tái)，并有針對(duì)性地應(yīng)用在日常管理、應(yīng)急管理、設(shè)備能耗監(jiān)測(cè)等部門，為軌道交通綠色運(yùn)維管理提供精細(xì)化、可視化技術(shù)支持。

城市軌道交通建設(shè)企業(yè)要加強(qiáng)BIM技術(shù)人員的培訓(xùn)，積極引進(jìn)高端技術(shù)人才。同時(shí)企業(yè)管理者也要積極學(xué)習(xí)BIM相關(guān)管理技術(shù)，充分發(fā)揮出這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)越性。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，BIM技術(shù)城市在軌道交通建設(shè)中有著廣泛的應(yīng)用。合理應(yīng)用BIM技術(shù)，不僅可以提高施工質(zhì)量、縮短工程工期，還可以對(duì)工程的全過(guò)程實(shí)施監(jiān)管，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除存在的隱患。同時(shí)，在軌道交通運(yùn)維階段，應(yīng)用BIM技術(shù)可以更好地實(shí)現(xiàn)低碳交通的運(yùn)營(yíng)。因此，需要加強(qiáng)對(duì)BIM技術(shù)的重視，積極培訓(xùn)相關(guān)技術(shù)人才，更好地應(yīng)用在軌道交通工程建設(shè)，促進(jìn)軌道交通行業(yè)的發(fā)展。