BIM技術在城市軌道交通行業的應用

陸寶霞

中鐵十二局集團第三工程有限公司 山西太原 030024

1 BIM技術概述

BIM建筑信息模型也就是通過數字的形式對建筑項目的物理與功能特性進行表達的方式，這一模型既可以共享知識方面的資源，也會對與項目相關的信息進行分享，提供給與項目相關的各方，為他們提供確定決策需要的各種信息，并且還可以將其看作是多維的工程信息模型。

2 BIM技術在城市軌道交通行業的應用現狀

在國外，BIM技術作為歐美發達國家工程建設的重要技術手段，廣泛應用于城市軌道交通的三維可視化設計、施工管控、資產管理及運營維護等各個方面。2009年，BIM技術已應用在當時歐洲最大的在建單體工程——英國Crossrail項目中，該工程連接倫敦東西部區域，包括10座車站，42km隧道。此外，美國洛杉磯、加拿大多倫多的地鐵以及法國TGV高速列車項目均將BIM技術應用于規劃、建設及運維的實施及管理中。

3 BIM技術在設計階段的應用

3.1 初步設計階段

在城市軌道交通初期規劃階段，可以利用基于BIM技術的數字城市沙盤準確高效地構建出城市現狀及未來規劃的數字模型。數字城市沙盤作為現有城市的數字孿生模型，除包含一些固有信息，如地形地貌、地質條件、用地情況、建（構）筑物情況、管線情況之外，還包含一些自然科學、社會科學方面的信息，如城市交通小區分布、人口密度、經濟狀況、交通起訖點（Origin Destination，OD）等。基于BIM技術的數字沙盤在城市軌道交通工程的初期設計階段可以實現以下功能[1]。

（1）指導線路選線及站位選址。通過建立BIM模型，可將線路周邊的環境情況，包括固有信息及人文社科信息等綜合于同一模型中，有助于直觀分析線路、站位布置的合理性，指導可行性研究。

（2）分析車站總體布局。將BIM技術與地理信息系統（GIS）或虛擬現實（VR）技術相結合，實現精確量測和可視化，使決策者可在真實直觀的環境下結合施工范圍及周邊用地情況，包括道路紅線、周邊建（構）筑物布置情況等，分析車站布置的限制性因素，指導車站總體布局的方案規劃。特別是對車站埋深、車站規模及出入口位置的確定具有重要意義。

（3）進行直觀高效的方案比選。融合多重信息的BIM模型具有三維可視化的特性，便于業主、設計單位、施工單位等多方針對初步設計成果進行快速高效的分析交流。綜合多方意見的方案比選可為之后項目的實施打下堅實基礎。例如，采用BIM技術建立城市管線模型之后，可結合車站模型進行管線遷改分析，以進一步調整設計方案，減少管線遷改投資。

3.2 施工圖設計階段

城市軌道交通工程涉及專業眾多，除建筑、結構外，還涉及線路、軌道、暖通、給排水、通信、信號、牽引供電、自動售檢票（AFC）、火災報警（FAS）、環境與設備監控（BAS）、乘客信息服務（PIS）、屏蔽門等10多個專業的20多個設備系統。傳統的二維設計方式難以實時準確地更新多專業的信息，導致圖紙出現大量錯誤和遺漏。利用BIM的三維可視化功能與協同作業機制，可以構建完整的信息模型，作為后期施工和運維階段的數據基礎。其應用包括以下幾個方面。

（1）可視化設計。城市軌道交通工程涉及專業眾多，各專業對空間布置的要求各不相同，導致工程的空間關系復雜。通過BIM的三維可視化設計，可以明確各專業的需求，進行更加直觀的設計，避免后期返工[2]。

（2）協同設計。通過公共協同平臺，各個專業可以迅速實現設計成果的實時共享，避免因項目各參與方以及不同部門之間的信息傳遞不及時、不規范、不一致造成決策失誤。

（3）優化設計。不斷修改設計會增加錯誤出現的概率，而BIM模型具有一致性的特點，可以避免圖紙之間的相互矛盾。各個構件基于一定的邏輯性而存在，在對任何位置進行修改后，BIM都將自動完成相應模型的配合修改。此外，嵌套在模型內部的邏輯關系為后期的參數化設計提供了可能。

（4）自動碰撞檢測。在傳統建設過程中，管線碰撞的問題時有發生。管線與設備、結構洞口等的空間關系錯綜復雜，通過傳統的二維圖紙難以直觀快速地發現錯誤。這些錯誤經常導致返工，嚴重影響工程建設進度。

3.3 BIM技術在施工階段的應用

控制施工質量BIM模型涉及所有建筑材料的各方面信息，能夠在最短的時間內確定材料的各項信息，對實際施工使用的材料進行匹配、追蹤和分析，創建施工物料管理機制，為工程施工工作的開展提供支持。將模型的信息進行共享以后，后期的相關人員就可以方便地獲得建筑的各項數據，便于建筑的使用與維護，而這也正體現了全生命周期管理的理念[3]。

4 結語

BIM技術在我國城市軌道交通行業的應用仍處于起步階段，通常局限在可視化展示和初級信息管理上。BIM技術本身的不完善、設計人員的傳統認知局限、人才體系的培養缺陷及企業收益模式的不明確性都制約著BIM技術在城市軌道交通領域的推廣應用。但是在科學技術水平大幅度提高的影響下，BIM技術得到了顯著的提升，并被人們大范圍地運用到了各個領域之中，并取得了顯著的成效。