城市轨道交通工程BIM技术综述

赵醇

哈尔滨地铁集团有限公司 黑龙江省哈尔滨市150199

摘要：近年来，随着轨道交通行业的不断发展，BIM技术已应用于轨道交通行业，其能更好地促进轨道交通工程的有序发展，提高工程质量及效率。

关键词：城市轨道交通；BIM技术；应用；发展趋势

通过BIM技术的合理应用，能有效提高城市轨道交通工程质量，缩短工期，打破传统工程管理模式和施工模式，在项目施工前改正大部分设计错误，避免因施工中的大量变更而引起的返工现象。目前，BIM技术在我国城市轨道交通工程中的应用，还需不断深入分析研究。

一、BIM技术概述

1、概念。BIM即建筑信息模型，起源于建筑行业，是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。BIM是一个共享的知识资源，是对工程对象的完整描述，能连接工程项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，建设项目各参与方通过在BIM中插入、提取、更新、修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。

2、特征

①信息高度集成。BIM技术借助数字信息，实现对建筑物的有效模拟，主要针对真实数据信息，包含空间关系、几何形状等，重视视觉信息的表述，关系设计的各种要素，如管线、设备等，同时，对建筑物料、相关构件的功能和性能进行有效模拟，关系到各种构件的连接模式、荷载等信息。BIM技术的本质是借助数字信息，发挥计算机的管控作用，形成三维模型数据库，有助于建筑师对所需信息的获取。

②传递性强。对于BIM技术，基本的特征是在数据创建时，保证关联性和一致性，即一旦相关信息被更改，BMI系统需及时反映，反馈至其它图元，无需人工图纸处理。这种特点保证了BMI系统项目的工作连续性，将工作结果迅速体现在工程各个时期，实现人力资源的降低，有效控制成本，提升工作效率。

③发挥支持与协同优势。BIM系统能及时沟通设计方、施工方、建设方、运营管理者，彰显及时性和同步性，达到实时监测，能实现工作水平和设计品质的提升。借助BIM技术，能搭建三维模型，完成对梁柱管线的碰撞检测，结合专业性质，有效布设，实现对构件间冲突的检测，使整个团队不同设计专业有效沟通。

二、城市轨道交通工程重要意义

1、城市轨道交通是城市公共交通的主干线，是城市客流运送的重要基础，是城市生命线工程。当完成城市轨道交通工程的建设并投入日常运营后，其直接关联着城市居民出行、工作、购物与生活。

2、城市轨道交通工程是一项低能耗、少污染“绿色交通”，能妥善解决“城市病”问题，可促进城市的持续发展。

3、通过城市轨道交通工程的建设，能促进城市轨道沿轨道交通廊道的发展，推动城市的繁荣，形成郊区卫星城与多个副部中心，最终实现缓解城市中心人口密集、住房紧张、绿化面积小等城市通病。

4、城市轨道交通工程的建设、发展，能促进市民出行效率的提升，还可节省时间，改善生活质量，形成一种以轨道交通为基础、常规公交为主体、出租车等多种交通方式互补的立体城市公共交通体系。

三、城市轨道交通BIM工程应用

1、面向建设的BIM工程。在城市轨道交通工程设计中，各专业使用的软件工具不同，相互协调方式主要局限于口头约定或标准规范，致使设计模型相对独立且不能有效整合，各专业在建设和运维中因设计而导致建设困难、成本增高等问题。为解决上述问题，企业成立专门的BIM部门，收集各专业的模型信息并进行多专业或全专业整合，基于三维模型进行建设模拟，分析各专业设计中存在的问题，找到设计缺陷，进行设计修改。企业信息部门或BIM实施部门由专门的BIM建模人员、信息人员或建设模拟人员组成，与设计部门分离。该部门人员对来自各个专业的二维图纸翻模形成三维模型；将各专业的三维模型综合，进行可视化交互，实现深化设计，从而发现设计缺陷、模拟建设过程。

2、规划阶段。该阶段可利用BIM技术对轨道交通沿线的空间进行模拟，通过输入调研数据得到可视化模型，帮助设计人员对车站空间布局的合理性及车站位置设计的科学性进行分析，进一步优化布局，对其中存在的问题进行处理。借助BIM技术，还可结合车站所处地理位置对客流进行动态仿真模拟，使规划部门能直观看到轨道交通的客流信息，明确客流分布状况，为工程总体设计和细节规划提供参考依据。另外，以BIM模型为支撑，轨道交通的各类运营指标可得到明确，如日客运流量、轨道线网平均运距、线网规模等，配合模糊决策或层次分析方法，能就多种方案进行对比，确定最佳规划方案。

3、开展工程建设的模拟。将BIM技术运用到轨道交通项目建设期间，此时项目施工人员可应用BIM软件，在软件中模拟整个施工作业场景。将软件内部的模型和功能与进度计划相结合，来对进度计划进行优化及构建实际工程施工模型，在软件内部实现施工的模拟动态化显示。此时，工程人员可对各施工作业进度及环节进行监控。在开展工程建设模拟中，组织工程技术人员对软件内部的模拟日期、状态和工程建设进度等相关参数进行调整、设置。从整个工程建设的施工环节中，选出若干工程施工环节开展模拟，能直观形象地了解到施工现场各施工状态信息。并且工程人员要在软件内部通过明确各设备安装具体位置及工程建设的安装标准等，分析工程建设中存在的各类问题，并针对问题产生的原因制订相应的解决措施。其中，工程建设人员应用BIM模型，开展仿真计算与模拟，以制订出多种工程建设方案，从中选择最合适、经济最优的建设方案。应用BIM模型能实现在工程内部的三维立体化模拟，显示工程建设的各个环节，以此降低工程建设难度及提升工程项目建设质量。此外，应用BIM模型，还能为工程建设，制订VR资料，开展对工程技术人员的管理培训。

四、城市轨道交通BIM技术发展趋势

1、面向全生命周期一体化协同管理及平台。城市轨道交通建设是一个复杂的系统工程，周期跨度长，信息、数据、资源的贯穿式协调和管理一直困扰着管理者、研究者及工程人员。在采用BIM技术对模型进行统一表达的基础上，设计人员试图基于BIM打通设计、建设、运维全生命周期各阶段，使参与者能在三维模型基础上开展管理、协调工作。采用先进的BIM表达、规范的模型管理、基于流程的过程管控与优化、多资源协同与优化、多源数据一致性表达、全生命周期数据协同与高效管理等，都是目前的发展趋势。

2、面向智能建设和运维的BIM规范性设计。所有建造与运维的依据来自于设计，虽然设计阶段有详细的设计标准规范作为指导，但城市轨道交通工程的设计涉及到多专业的协调，尤其在施工图设计阶段，所以基于建造与运维的并行设计将逐渐应用到城市轨道交通工程设计中，深化设计就是典型案例。目前的深化设计思路与并行工程设计有明显的概念理解误区，初步设计与深化设计脱节，BIM起到整合初步设计的目的，但并未覆盖到设计的最前端。将来的发展趋势是如何在设计前端，基于并行工程理念逐渐形成规范性BIM，以便通过数据贯通和规范管理等驱动建造及运维，从而降低管理成本，走向智能建造与运维。

在设计前端进行BIM规范，需在设计阶段对构件进行编码，并对城市轨道交通各专业按BIM结构统一定义，给出全生命周期唯一的标识号。如何让各专业设备设施进行统一的全生命周期管理，提高过程中数据的一致性，是很多研究BIM学者一直想解决的基本问题。

城市轨道交通工程专业众多，设计工作量大，设计人员流动性大，积累设计经验和规范设计流程是基于BIM的工程设计发展方向。通过该项研究开展基于知识工程的智能设计，模块化、参数化、多粒度流程定制的精细化设计，提高设计效率，降低设计成本，减少大量的重复绘图工作。

参考文献：

[1]黄畴穰.BIM在城市轨道交通工程中的应用综述[J].四川水泥,2018(03):51.

[2]王勇.BIM在城市轨道交通工程中的应用[J].建筑技术开发，2020,47(14):66-68.