BIM 技術(shù)在城市軌道交通工程中的應(yīng)用

張紅薇

（中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司，天津300000）

1 引言

城市軌道交通工程具有復(fù)雜性和系統(tǒng)性的特點(diǎn)，在規(guī)劃設(shè)計和施工建設(shè)的過程中，容易出現(xiàn)問題，而且工程中需要用到的工藝技術(shù)較多，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會對工程整體的進(jìn)度和質(zhì)量產(chǎn)生影響。BIM 技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)壍澜煌üこ探ㄔO(shè)中存在的問題進(jìn)行有效解決，保障工程的建設(shè)效果[1]。

2 BIM 技術(shù)概述

BIM（Building Information Modeling），指建筑信息模型，其本質(zhì)是多維模型信息技術(shù)，在工程設(shè)計、施工建造以及數(shù)據(jù)管理中可以發(fā)揮非常顯著的作用，能夠通過對工程數(shù)據(jù)信息模型的整合，確保數(shù)據(jù)信息可以在工程全生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)傳遞和共享，為工程技術(shù)人員的決策制定提供可靠支持，促進(jìn)工程施工效率的提高，在節(jié)約成本方面同樣有不可忽視的作用[2]。

在城市軌道交通工程中，BIM 技術(shù)的合理應(yīng)用能夠確保所有的參與主體可以在工程建設(shè)的不同階段，借助BIM 模型完成數(shù)據(jù)的共享，對工程項目進(jìn)行建設(shè)與管理。以BIM 技術(shù)為支撐，城市軌道交通工程建設(shè)的參與主體可以從成本、質(zhì)量、安全、進(jìn)度等方面，對工程進(jìn)行模擬分析，實(shí)現(xiàn)專業(yè)協(xié)同以及精細(xì)化管理，保障工程決策的科學(xué)性，減少規(guī)劃不當(dāng)或操作錯誤引發(fā)的風(fēng)險及返工問題。以BIM 技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)施城市軌道交通工程管理，可以最大限度地保證各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性和透明性，從工程全壽命周期的角度控制資金風(fēng)險，而且BIM 技術(shù)還支持能耗管理、空間管理、資產(chǎn)管理、虛擬模擬等，能夠為軌道交通工程的運(yùn)營維護(hù)管理提供便利。

3 BIM 技術(shù)在城市軌道交通工程各階段的應(yīng)用

在城市軌道交通工程中，BIM 技術(shù)有非常廣闊的應(yīng)用前景，在工程規(guī)劃、設(shè)計、施工以及后期運(yùn)營等方面都有良好的應(yīng)用效果，例如，借助模擬功能，可以提前模擬工程的施工流程，提高效率和質(zhì)量的同時，減少返工問題；借助數(shù)字功能，可以保證軌道交通運(yùn)營管理的信息化和智慧化。當(dāng)現(xiàn)有管理手段無法很好地滿足城市軌道交通建設(shè)需求時，BIM 技術(shù)可以從規(guī)劃、設(shè)計、施工以及運(yùn)營4 個階段對BIM 技術(shù)在城市軌道交通工程中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析和討論[3]。

3.1 在規(guī)劃階段的應(yīng)用

規(guī)劃階段，可以利用BIM 技術(shù)對軌道交通沿線的空間進(jìn)行模擬，通過輸入調(diào)研數(shù)據(jù)的方式得到可視化模型，幫助設(shè)計人員對車站空間布局的合理性以及車站位置設(shè)計的科學(xué)性進(jìn)行分析，進(jìn)一步優(yōu)化布局，對其中存在的問題進(jìn)行處理。借助BIM 技術(shù)，還可以結(jié)合車站所處的地理位置對客流進(jìn)行動態(tài)仿真模擬，使規(guī)劃部門能夠直觀地看到軌道交通的客流信息，明確客流分布狀況，為工程總體設(shè)計和細(xì)節(jié)規(guī)劃提供參考依據(jù)。另外，以BIM 模型為支撐，軌道交通的各類運(yùn)營指標(biāo)都可以得到明確，如日客運(yùn)流量、軌道線網(wǎng)平均運(yùn)距、線網(wǎng)規(guī)模等，配合模糊決策或?qū)哟畏治龅姆椒ǎ軌蚓投喾N方案進(jìn)行對比，確定最佳的規(guī)劃方案。

3.2 在設(shè)計階段的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在設(shè)計階段的應(yīng)用體現(xiàn)在很多方面，如模型構(gòu)建、結(jié)構(gòu)分析、協(xié)同設(shè)計、碰撞檢查等，要求工程設(shè)計人員能夠借助BIM 技術(shù)和專業(yè)軟件的相互配合，完成各個專業(yè)的設(shè)計和模型構(gòu)建，提高設(shè)計過程的協(xié)同性。對于城市軌道交通工程，設(shè)計階段的重要性毋庸置疑，其能夠直接決定工程的施工效果和功能發(fā)揮，對于后續(xù)的項目招標(biāo)、設(shè)備材料購置、施工管理等都有顯著影響。在設(shè)計階段，通過對BIM 模型的構(gòu)建，設(shè)計人員能夠?qū)⒃O(shè)計意圖準(zhǔn)確地表達(dá)出來，為溝通提供方便，而三維空間技術(shù)有助于設(shè)計質(zhì)量的提高。對于設(shè)計單位，合理運(yùn)用BIM 協(xié)同技術(shù)可以強(qiáng)化不同專業(yè)之間的協(xié)同設(shè)計，最大限度地減少專業(yè)碰撞或錯漏問題，配合相應(yīng)的參數(shù)化設(shè)計以及性能模擬分析等功能，軌道交通工程的性能可以得到提升，設(shè)計成果也能持續(xù)優(yōu)化，更好地適應(yīng)綠色工程以及可持續(xù)發(fā)展的客觀要求。不僅如此，配合BIM 技術(shù)的3D 可視化功能，設(shè)計單位能夠更好地與業(yè)主方、供應(yīng)商、施工單位等進(jìn)行溝通，提升溝通效率的同時，準(zhǔn)確把握業(yè)主的實(shí)際需求，確保設(shè)計環(huán)節(jié)信息管理和安全管理的有效性[4]。

3.3 在施工階段的應(yīng)用

借助BIM 技術(shù)的虛擬施工，能夠得到可視化的結(jié)果，幫助施工人員更好地了解施工中可能遇到的各種問題并進(jìn)行規(guī)避，減少返工的同時，降低成本和風(fēng)險。BIM 的可視化、模擬性、仿真性等特征，使其能夠很好地勝任城市軌道交通工程中的各種算量工作，也可以將施工技術(shù)方案通過三維動態(tài)的方式展示出來，搭配碰撞檢查，可以發(fā)現(xiàn)工程施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助施工人員更加深入地了解施工方案。

安全管理方面，通過對BIM 可視化技術(shù)的應(yīng)用，可以對施工過程中潛在的風(fēng)險和隱患進(jìn)行展示，而三維交互場景下的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠就可能影響安全的因素進(jìn)行模擬和分析，利用BIM 技術(shù)進(jìn)行資源共享，保證了安全檢查數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性，制定的應(yīng)急策略也會更加科學(xué)有效。

成本管理方面，利用5D 關(guān)系數(shù)據(jù)庫，施工單位可以對成本數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的匯總和分析，使數(shù)據(jù)維護(hù)的工作量大大減少，而且效率更高，準(zhǔn)確性更強(qiáng)，并且可以從多個維度對成本報表進(jìn)行分析，為成本管理提供參考依據(jù)。

3.4 在運(yùn)營階段的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在城市軌道交通工程運(yùn)營階段的應(yīng)用體現(xiàn)在2 個方面，分別是維修管理和能耗管理。在維修管理中，可以利用BIM 技術(shù)提供的列車運(yùn)行信息、客流數(shù)據(jù)及維修記錄等，也可以借助模型建設(shè)環(huán)節(jié)給出的設(shè)備編號，對相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行查詢，及時消除安全隱患；在能耗管理中，通過BIM 與云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的相互配合，實(shí)施車站能耗分析，自動完成照明、空調(diào)等系統(tǒng)的調(diào)節(jié)管控，使車站能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的能耗管理，在維持車站正常運(yùn)營的前提下，實(shí)現(xiàn)能耗的降低[5]。

4 結(jié)語

在城市軌道交通工程中，BIM 技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)芏嘁呻y問題進(jìn)行解決，實(shí)現(xiàn)對工程規(guī)劃、設(shè)計、施工和運(yùn)營的全生命周期管理，為工程的施工建設(shè)提供可靠保障。并且在新的發(fā)展環(huán)境下，BIM 技術(shù)與軌道交通工程的結(jié)合越發(fā)深入，能夠創(chuàng)造出更高的價值，推動軌道交通行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。