BIM技術在軌道交通工程設計中的應用

楊婧

（武漢市軌道交通建設有限公司 湖北武漢 430030）

引言

最近幾年國內工程建設領域大量使用BIM技術并且發現了它的使用價值，特別是在超高層、復雜形狀建筑的鋼結構、幕墻工程等方面，BIM技術體現出了它在效果顯示、模擬施工、碰撞檢測以及構件預購等多個方面的優點。還有眾多得到成功運用的樣例。但BIM技術并不是全能的，在城市軌道交通行業，BIM技術并不突出，許多的工程都只是輔助宣傳，追根究底，問題就顯現在軌道交通工程的特點這方面。

1 BIM技術介紹

1.1 BIM技術的涵義

BIM技術即建筑信息模型，它的原理是以建筑物中三維數字為載體，連接主要環節包括建筑設計、管理和施工中的信息，建筑物的各個生命周期都有它的存在，使得建筑物中的信息能夠有效集中與協同。

1.2 BIM技術的特征

（1）實現了信息的高度集成。BIM技術主要借助數字信息實現對建筑物的有效模擬。其工作原理以空間關系、幾何形狀等多個方面的數字信息為依據，設計過程中各種要素的視覺信息表達效果也相當重要。BIM技術還能對建筑施工中的所需材料和相關構件進行功能和性能的模擬，進而能夠進一步了解建筑物中的構件。

（2）它的傳遞性強。BIM技術有一個特別的特點，那就是在創建數據時，數據的關聯性和一致性能得到保證。這說明建筑物各個周期的信息在后期若是被纂改，BIM系統將會迅速顯現出來，無需相關人員的繁復操作。BIM技術的傳遞性很強，因此工作的連續性就不用過多關注，還可以實時顯現各個周期的工作成果，可以有效提升建筑各個階段的工作效率，并且人工的成本也得到了有效的縮減。

（3）它擁有支持和協同方面的優勢。在建筑過程中，相關方能夠通過BIM技術實時進行交流，能夠實時監測建筑工程。各方可以使用BIM技術來創建三維建筑信息模型，并結合專業性質進行管線、設備的碰撞測試。

1.3 BIM技術在軌道交通工程設計中的發展趨勢

當前，我國多是在民用建筑設計相關方面有BIM技術的應用。而在軌道交通工程設計方面，卻極少有BIM技術的使用。最近幾年，城市軌道交通工程設計中BIM技術的應用開始增多，尤其是地鐵站及其附近環境的可視化設計和管線、設備的碰撞測試體現的尤為明顯。就現今BIM技術應用相關情況，BIM技術在以后的軌道交通工程設計的施工、運營等方面會有更多的應用，特別是在三維可視化、分析優化等方面。

2 城市軌道交通工程特點及BIM應用現狀分析

城市軌道交通屬于基礎設施，相關工程建設多是由政府引領，有關法律法規、標準規范管控更為嚴格，極少引入新技術，想要制作BIM三維模型則相對困難許多，就要在設計時先繪制二維圖紙，再通過翻模變成三維模型。但是若是有多次設計變更，就難以使二維圖紙與三維模型的完全一致，并且三維模型并不具備法律效力，無論從規避責任方面去考慮，還是在工期上，二維圖紙都是施工依據的唯一選擇。

城市軌道交通工程參建單位多，設計單位、施工單位以及監理單位都不能去引導BIM技術的應用，建設管理方多屬于政府獨資或控股的投資公司，BIM團隊難以成立，因此當前BIM團隊多是由建設管理方聘請第三方咨詢公司配合組建起來的，他們主要是收集或協助繪制BIM模型，完成合模、協調設計等工作。但是第三方咨詢公司的設計、施工相關經驗稀少，模型指導現場施工的能力也是差強人意，竣工模型也就很難得到實現。如在管線綜合中不具備施工經驗，只按照優先級進行避讓，可能造成優先級較低的管線形狀異常復雜而無法施工。

在竣工驗收后，工程中的一些因素會導致竣工模型與實際難以完全對應，與此第三方咨詢公司即便是主導了BIM技術應用也無法與眾多設備廠商協調獲取每一設備運行狀態，竣工模型也就無法在運營維護起到作用，只能作為一種輔助宣傳的手段。

3 BIM技術在城市軌道交通工程中的應用分析

3.1 BIM技術在前期規劃中的應用

在城市軌道交通工程設計的前期規劃中，項目的可行性研究分析理應得到各方的重點對待，并且要根據BIM的思想創建城市交通的三維模型。三維模型除了地質條件、管線、建筑物等主要特征之外，還需要有人文、科學等學科的信息、資料。城市軌道交通工程設計就建立在這些基礎信息上，從而實現軌道交通工程設計中各種信息的分析和核算。

3.2 BIM技術設計初期中的應用

設計階段初期，主要是采用BIM技術構建地鐵站及附近環境三維模型，增強對周邊地塊的產權、經濟利益條件的掌握，提高地鐵站方案的設計效率，特別是出入口及換乘通道的設計，可以有效避免后期拆遷難度過大，也可避免改線等狀況的出現；還可通過周邊道路、管線數據模擬市政管線搬遷，得到更加完美的方案。

3.3 BIM技術協同設計中的應用

BIM技術中的協同設計是通過協同辦公平臺來實現的，建筑、結構、設備等專業設計人員可在辦公平臺中對同一模型基礎中的各自權限部分進行操作、修改，一般來講，相關人員只有自己的模型部分的修改權限，修改后將實時顯現在辦公平臺模型中，并且保證同步更新，同時也將各個版本的模型保存下來。這種方式節約了大量時間，也避免了數據往復次數過多所造成的版本混亂問題。

3.4 BIM技術深化設計中的應用

城市軌道交通設備系統不僅涉及專業多，而且工期緊，各專業也要同時施工，二維施工圖指導施工的方式對于設計人員的經驗和責任心也是一個很大的考驗，協調和解決這些矛盾會耗費大量的時間和精力，后期也可能出現巨多的結構鑿除問題；設備、支吊架、裝修等在設計中難以充分表達，具體信息都要在后期施工中一一填充，相當隨意。

現如今BIM技術在碰撞檢測等方面已得到了廣泛的應用，在應用過程中，三維模型的繪制過程就是數據建筑的建設過程，保證模型可以如實指導施工，施工單位應設計階段介入，協助進行管線設計，避免設備專業與結構專業出現相互碰撞的問題。

3.5 BIM技術在可視化設計中的應用

在軌道交通的方案設計中，利用BIM技術創建三維建筑信息模型，可以幫助相關人員更好的掌握地形、建筑物的情況，并結合一體化開發實現各種功能的有效分析。除了這些，隨著各個項目的進展，設計方案同樣可以有所變化。與此同時，通過BIM技術在軌道交通工程設計中的應用，建筑師可以利用三維實體模型來實現全面開發。而且三維實體模型更加地直觀、可靠，BIM技術還實現了實時溝通，從而BIM技術的使用已趨于完美。除了這些，BIM技術與傳統的設計模式相比，有眾多不同，其中將建筑物構件三維數字化就是它的一大特色。

3.6 BIM技術在設計優化中的應用

建筑設計優化就是一個對設計方案進行不斷的修改，在BIM技術未應用的時候，每當設計有變化，都要通過手工修改。這種方式在耗費了人力和時間的同時，還極可能會有信息不匹配的情況，而且要是修改的過程中有不順現象并且拖延至施工時，將會導致工程延誤甚至于返工。但是要是設計人員利用BIM技術創建了三維實體模型，這個問題基本上就已經得到了解決，因為三維實體模型是可視化的，建筑師可以結合圖紙的類型和需要調節三維視圖下不同模型的界面。

實際上BIM模型的所有圖元構件都具有一定的關系基礎，各個構件的一致性和關聯性就有了保證。并且如果出現了什么問題需要修改的情況，BIM系統將會自動反饋，并反饋到相關的模型當中，能夠及時得到更改。因此BIM技術在軌道交通工程的設計優化中，各個專業設計的詳細信息將會實時更新，各個專業設計的完整性和協調性就有了保證。這種工作的方式不僅降低了工作人員錯誤率，工作效率也有了有效的提升。

4 結語

因為BIM技術在工程建設領域越來越多的應用，二維圖紙被三維模型所取代已經不可避免，但在城市軌道交通方面，BIM技術完全沒有顯現出它所有的優勢，BIM技術應由參建各方共同努力發展并且加以推廣，各地建設管理單位應著力推行BIM技術標準，設置承攬工程項目的BIM技術要求，提升三維模型法律效力；各參建單位應提高BIM技術應用能力，保證可以獨立完成BIM工作，逐漸能夠代替第三方咨詢公司，完成他們的工作。

[1]楊昭君，沈銳.BIM技術在軌道交通工程設計中的應用[J].門窗，2017（5）.

[2]張志永.BIM技術在軌道交通工程設計中的應用探究[J].山東工業技術，2016（13）.

[3]周鵬光，黃杰.BIM技術在軌道交通工程中的應用探索[J].武漢勘察設計，2015（12）.