BIM助力智能軌道交通新發展

文｜本刊編輯部

BIM 技術的普及應用，改變了建筑業原有的傳統發展模式，提升行業整體效率，推進建筑業向工業化、信息化、集約化發展。廣東省2015年成立BIM聯盟，廣州地鐵集團是發起單位之一。

作為廣州地鐵集團的全資子公司——廣州地鐵設計研究院有限公司成立于1993年8月，從事城市軌道交通、市政、建筑、環境工程、人防的規劃、勘測、設計、研究、咨詢等業務，是一家綜合性的甲級設計研究院。項目實踐成果先后獲得2015年“創新杯”最佳BIM普及應用獎 、2016年BE創新獎最佳榮譽獎(Special Recognition Winner) 、2016年“創新杯”最佳BIM應用企業獎、大型橋梁與隧道優秀BIM應用獎、城市軌道交通優秀BIM應用獎、2017年“創新杯”最佳居住建筑BIM應用獎、2017年BSHK國際BIM大獎賽最佳住宅項目BIM應用大獎等嘉獎。并總結項目實踐經驗，主編行業標準《城市軌道交通設計信息模型交付標準》、叢書《城市軌道交通設計BIM應用》、參編廣東省地方標準《城市軌道交通BIM編碼規范》，致力于推進建設行業產業化升級。

BIM設計應用創新實踐

隨著國家新型城鎮化建設的重要性地位逐步推高，建筑產業化建設對信息化技術應用的需求也日益提升，企業級的BIM構架搭建、人才儲備和技術創新勢在必行。一方面在建設行業的產業化進程中，信息化驅動的精細化設計和精細化管理將是提高設計質量的必要手段；另一方面，隨著新型城鎮化建設和超大型城市群的落成，智慧城市以及GIS概念下城市級別的信息化應用也將成為未來趨勢。

廣州地鐵設計研究院有限公司以軌道交通及相關物業開發為主要業務，地鐵車輛段綜合開發項目是其不可或缺的項目類型， 也是TOD模式（transit-oriented development，以公共交通為導向的開發）的一種。車輛段體系投資額相當龐大，為了緩解資金壓力，充分利用土地資源，可在車輛段蓋板上面再進行商業住宅等綜合物業開發，這也是PPP模式的一種典型載體。所以，整個車輛段綜合體系包含上蓋物業、車輛段庫房、地鐵站點樞紐、區間軌道等，涉及40多個專業，對專業溝通協調提出了很高的要求。

廣州地鐵6號線蘿崗車輛段位于廣州市蘿崗開創大道以南，車輛段總用地面積30.71公頃，總建筑面積130767平方米；遠期上蓋開發總用地面積28.29公頃，開發總建筑面積930280平方米（含8.5m平臺車庫及人防地下室面積）。

車輛段為全上蓋物業開發，0～8.5m豎向范圍內為車輛段，8.5m～14m范圍內為物業停車庫，14m以上為上蓋物業。車輛段范圍內共布置包括地鐵檢修庫、停車列檢庫、生產維修樓、后勤樓、附屬樓、調機及工程車庫、洗車機及控制室、易燃品庫等。建筑根據蓋下工藝要求因地制宜布置不同高度的建筑。共設置28棟高層住宅、53棟低層住宅，并包括學校、集中商業、商業街及公交總站。高層采用核心筒落地結構形式，別墅等低層建筑采用全轉換結構形式。

地鐵車輛段綜合體系性質特殊、體量龐大、制約條件多，國內少有相關案例經驗可循，同時蓋下的地鐵車輛段庫房與蓋上綜合物業相互影響、相互制約，對綜合設計能力和后期運維信息數據要求很高。

該項目以“軌道交通+物業”綜合開發類型項目為依托，研究BIM建設過程中的團隊構架、政策制度、管理流程，分別從BIM的企業級建設創新實踐、住宅建筑BIM精細化設計和產業化升級、大場域至城市級別的BIM研究創新、三維可視化設計及VR體驗等方向進行BIM設計應用創新實踐。

全生命周期的BIM信息閉環

廣州地鐵集團各個子公司包含業主、設計、施工、監理、運營等全生命周期的各方，為了充分發揮資源有機整合的優勢， 廣州地鐵集團對這些機構實行一體化管理。這對BIM體系的建設和信息流組織有著天然優勢，同時也對一體化管理平臺提出了新的挑戰。廣州地鐵設計研究院有限公司作為該平臺的設計數據輸入端，對實現全生命周期的BIM信息閉環有著重要作用。

廣州地鐵設計研究院有限公司自2014年起進行企業級BIM建設，構建BIM的信息化、標準化、協同化、智能化設計體系，作為廣州地鐵集團全生命周期BIM信息閉環中的關鍵一環， 對接廣州地鐵集團信息模型管理系統。

在企業級的BIM構架中，BIM的建設不僅僅是技術層面的改變，還要配套企業構架和一系列企業制度來推動。正向BIM設計和全員BIM模式力求回歸BIM扎實基礎，最大程度消除重復勞動，降低溝通協調成本，是推動BIM全面改革的根本。廣州地鐵設計研究院有限公司要求設計人員直接通過BIM技術進行設計、管理人員直接通過BIM技術進行管理，讓BIM扎根到每一位設計師，融入到企業日常管理和工作中去。在單專業設計成果上，傳統設計模式包含多種設計數據形式，并且相互成果的數據之間無法進行數據轉換，存在大量的重復勞動；在多專業、多單位的設計工作中，傳統模式受時間先后的提資約束，反復修改嚴重，溝通協調成本很高。廣州地鐵業務以軌道交通和樞紐綜合體為主，類型龐大復雜，涉及專業多達40多個，專業之間的溝通協調較為復雜，BIM模式的創新應用就更為關鍵。

在BIM實踐中，廣州地鐵設計研究院有限公司追求以一個共同數據為中心，組織統一的、可轉換的設計信息數據流程，搭建多專業、多單位環形共享的中心協同平臺，真正推動建設行業在BIM技術下的信息化變革。

信息化、標準化、協同化、智能化

廣州地鐵設計研究院有限公司在正向BIM設計模式下，建立企業級的信息化、標準化、協同化、智能化環境，作為企業BIM體系的根本。

信息化：廣州地鐵設計研究院有限公司立足于建筑信息化的根本，對常用設計單元、資料進行信息化管理，建立族庫、構件庫、戶型庫、資料庫、項目地形數據模型，并進行標準模塊化調整，開發數據加密管理插件對相關數據進行權限管理，加強信息安全性把控，開發數據外掛插件對模型數據幾何信息和非幾何信息進行分類管理。研究美國Omniclass編碼體系， 借鑒形成本地化企業管理體系， 編制《軌道交通設施設備編碼體系》，并對接編碼體系的分類集成管理邏輯，構建企業內部信息資料庫；利用編碼體系對建筑不同級的分類進行唯一性數據定義，作為日后開發信息轉化、智能化設計的基礎信息體系。

標準化：踐行建設行業產業化升級的標準化生產思路，廣州地鐵設計研究院有限公司構建包括行為流程的標準規范化和設計數據的標準模塊化環境。主編了行業標準《城市軌道交通設計信息模型交付標準》、廣東省地方標準《城市軌道交通BIM編碼規范》以及企業內部BIM統一標準，對企業內部的工作行為流程、設計基本模塊、設施設備編碼、設計交付成果等進行標準化的規范管理，在提高設計質量的同時，也力求提高設計效率。

協同化：廣州地鐵設計研究院有限公司利用Autodesk Revit的中心文件協同設計功能，通過項目設計協同平臺，實現不同專業的中心文件協同、權限管理、異地同平臺協同等功能。以一個協同中心為平臺， 以相關系列軟件為主線，以各類二次應用軟件為輔線，建立同一個中心文件、不同專業工作集進行協同化設計。在協同平臺之外，廣州地鐵設計研究院有限公司在OA辦公平臺上進行定制化開發，作為企業辦公信息管理平臺，彌補協同平臺在辦公方面的缺陷。定制化開發行政管理流程審批、定制化項目信息管理、內部培訓管理、圖紙統一管理、圖紙添加二維碼等功能。

比較是為了取他人之長改自身之不足，選取美國教科書進行比較研究，是期望取其精華之處，推動中國教科書的改革進步．但這并不代表要盲目效仿美國教科書，美國學者所寫的中美數學教科書比較的論文中也在尋找其自身的不足，虛心向中國教科書學習．如美國學者Lo Jane-Jane指出中國教科書“比率和比例”（ratio and proportion）[17]部分的例習題，較復雜的題目要多于美國教科書，并提倡向中國學習．對此，中國數學教科書的編寫應找到基礎與創新、理論與實際生活的平衡點，保持中國學生“基礎扎實”的長處的同時努力提升不足之處．

智能化：集以上幾個平臺環境，總結項目設計經驗，通過Autodesk Dynamo參數化技術和軟件二次開發研究，打造廣州地鐵設計研究院有限公司智能化設計環境。智能化技術的組件成熟完善，可以消除大部分的人為重復勞動，達到智能生成、智能檢測、智能審核等功能；如模型自動校核工具、地鐵出入口標準化快速建模工具，利用參數化設計實現隧道管片自動拼裝及橋梁橋墩沿線自動放樣等。

廣州地鐵設計研究院有限公司建立矩陣式組織管理構架，每個設計師都有對應職位的BIM設計能力，每位設計管理人員則有相對應的BIM管理能力。在實踐中，根據項目需要組建項目組，直接以“正向BIM設計”模式進行項目設計。與此同時，由于“全員BIM”組織構架的BIM設計人員基數龐大和尖端BIM技術的研發拓展需要，秉承“先富帶后富”的技術梯隊建設理念，通過調整組織管理構架，配以系列鼓勵和優惠政策，致力于培養一批研發能力更強的BIM設計師，負責更高端的管理和創新研究，以先鋒之勢帶動整個企業的BIM發展。

BIM推動企業信息化變革

無人機航拍傾斜攝影。在軌道交通+民用建筑綜合開發（TOD）新型項目中，大場域下的信息化升級助力地鐵段場BIM設計，無人機航拍傾斜攝影技術讓信息化等級擴張到了城市概念級別。在前期的現場勘測和設計中，廣州地鐵設計研究院有限公司引入無人機航拍傾斜攝影技術，利用Acute3D進行實景建模，生成地形地貌實景模型。模型達到2厘米精度級別，作為規劃設計的實際數據參考，這個實景模型可測量、可分析、可代入，在建立設計模型之后，可以把模型導入到實景模型中，讓設計更具真實性。

BIM可視化設計。在信息化和標準化環境下，廣州地鐵設計研究院有限公司建立了相關的族庫、構件庫、材質庫等，結合標準模塊化、菜單式設計的思路，通過二次開發實現在可視化場景中直接調用這些數據，達到實時交互、實時編輯的可視化設計，并且保持很好的場景效果。這個可視化設計的場景，并非是設計完成后生成的固定場景，而是貫穿整個方案設計過程、可供方案推敲、可實時編輯修改的交互式場景，可以給予設計人員身臨其境之感，也可以讓業主更早、更多地參與到方案設計中去，體驗更為真實的設計感受。

在可視化體系中，廣州地鐵設計研究院有限公司也順利實現了裝修菜單式設計、住宅裝修一體化設計、SI住宅設計等功能。隨著設計深入，項目組以Autodesk Revit數據為中心，可以轉化成多種格式數據，實現場景漫游、視頻制作、VR體驗、場景交互、效果圖輸出等功能。最為關鍵的是，這些數據的原始來源都是Autodesk Revit數據，其中并不會有重復建模過程，極大消除重復勞動，提高設計生產效率。

PC-BIM協同設計。以住宅裝配式的BIM協同設計為例，廣州地鐵設計研究院有限公司設計師在項目開始時就在項目平臺上設置好分工和權限，通過軟件的協同功能建立中心文件，并從戶型庫調用合適的戶型開始定制化調整，依據標準化的PC-BIM工作流程進行預制裝配優化設計。

在PC-BIM設計前期，設計團隊以“特征尺寸模式化、結構典型化、構件通用化、參數系列化、組裝積木化”為指導思想，在建筑設計的特性化和標準化中尋求平衡點，進行預制裝配組織，結合BIM數據分析多項比選確定預制裝配方案。

預制裝配方案確定后，開始進行多專業整體模型深化設計。中心文件協同設計可以在設計過程中避免碰撞問題，大大提高了提資效率。在確保整體設計深度和準確度之后，開展構件深化設計、關鍵部位（如廚房、衛生間、節點位置）、預留孔洞的精細化設計，并在設計完成之后，直接在Autodesk Revit中完成整體各專業出圖以及構件出圖。

車輛段BIM協同設計。相比于上蓋物業開發，車輛段體系更為復雜，所用的專業軟件也更多。要同時滿足站場等專業的大場域設計和工藝等專業的精細化設計，其協同設計相較于普通的民用建筑更具難度。為了解決大場域的設計協同，廣州地鐵設計研究院有限公司逐步建立成熟的BIM設計項目拆分標準和軟件數據轉換標準，通過中心文件協同和鏈接協同相結合的方法，在設計時仍然通過協同平臺對不同專業和不同權限進行標準化協同化管理，在設計過程中就避免專業碰撞問題，提高設計效率。同時，在設計中直接利用BIM技術輸出圖紙，消除數據的重復構建。

BIM的數字化交付。為了實現智能化的校審和修改功能，廣州地鐵設計研究院有限公司通過二次開發BIM模型校驗工具，以“標準庫”的方式，對模型中的構件名稱、顏色、參數等關鍵要素在數據庫中進行固化。模型交付前，各專業校核人員使用工具對模型進行校驗，實現標準的多版本支持、統一校驗、批量修改等效果，極大地提升了工作效率及校核的準確性。

實現BIM在全生命周期中的高效作用

隨著信息化、標準化、協同化、智能化環境的不斷成熟，2016年廣州地鐵設計研究院有限公司超過70%的項目直接通過BIM設計和出圖。民用建筑設計中，協同效率比傳統設計提高25%以上。而地鐵標準模塊化更多，專業繁多，溝通協調的提升空間也更大，獲得了很好的BIM應用效果。

在企業級的BIM體系建設過程中，要實現BIM方式的變革，切實消除重復勞動、降低溝通成本，就要以全員BIM、全流程BIM為目標，把BIM設計和管理融入到企業的“血液”當中去。要實現這個目標絕不僅僅是技術上的改變，還需要配套的企業構架和企業制度來推動，通過科研人才激勵來帶動整體，通過效率提高激發設計人員的積極性，通過產學研結合保持與時俱進的科技競爭力，形成良性循環的、可持續發展的一整套企業級BIM體系。在此背景下，廣州地鐵設計研究院有限公司不斷完善的信息化、標準化、協同化、智能化環境才能成為全員BIM模式下實現地鐵車輛段協同設計的根本，成為地形地貌大數據應用、可視化設計、PC-BIM精細化設計、大型復雜項目設計、智能化設計、智能化校審等所有創新應用源源不斷的助力。

隨著中國工程建設行業的飛速發展， 全行業都在積極探索BIM與新技術結合的可能性，對BIM的認識從理論和實踐上也達到了更高層次。在正向BIM設計的實踐目標中，企業BIM體系的建設過程中困難重重，如何堅定目標，如何在不同的過渡階段采取最適合的企業構架、企業政策和BIM實施方案，是其中成功的關鍵。此外，合作單位的BIM應用能力也是限制BIM協同設計效率的痛點，當BIM體系在整個行業中普及開的時候，才是BIM真正發揮最大效益的時候。