軌道交通BIM應用現狀及發展趨勢

（西華大學 電氣與電子信息學院，四川 成都 610039）

近年我國城市軌道交通行業快速發展，其工程具有規模大、線路長、專業多、協調系統復雜等特點。通過新技術BIM的應用，軌道交通建設實現從二維向四維發展。同時，BIM技術正處于發展階段,通過以三維技術為主,收集各種數據信息實現對建筑物的模擬,在數字化模型的基礎上將建筑技術與信息技術結合在一起,實現了核心技術的信息化。因此，在軌道交通工程建設中加強對BIM技術的應用至關重要。

1 BIM技術在城市軌道交通工程中的應用現狀

1.1 BIM技術在軌道交通建設的應用

BIM技術在我國城市軌道交通行業中，仍屬于一項新興技術，在應用過程中受各方面條件的限制，應用效果并不明顯，而且能有效運用該技術的工程項目較少。和其他國家相比，我國對BIM技術的應用并不成熟，處于起始階段，所以我國仍需要不斷地改善與優化該技術，使BIM技術更適用于我國城市軌道交通的建設。與此同時，我國經濟和科技水平不斷提高，我國交通行業平穩發展，并為該技術在我國軌道交通建設中的深入推廣和使用奠定了基礎。

1.2 BIM技術在軌道交通施工過程中的應用

由于軌道交通工程建設與傳統的建筑建設不同，主要是在盾構區間施工，大量的開挖土方、深基坑，這些都需要提前構建建筑信息模型，建立相關的質地層信息，進行施工碰撞的檢查，并且在施工過程中進行信息監測。在施工過程中使用BIM模型進行交底，可以使參與方更快速高效的得到設計信息。另外，BIM技術在軌道交通施工過程中的運用有以下幾個要點：

（1）指導場地規劃。在施工前期，利用BIM技術輸入相關的地質條件信息、管線信息、相鄰的建筑物信息等所有與施工相關的數據信息建立模型，從而可以大概分析總體的布局情況；

（2）模擬施工。BIM技術的可優化性能在施工前對施工的全過程進行模擬，以此選擇更好的施工方案，在施工過程中運用BIM對一些復雜的制作過程進行視頻制作動畫，進行演示指導施工、制作流程等；

（3）在施工過程中BIM技術與其他技術相結合。目前，我國已經可以將BIM技術與3D激光掃描技術結合，此技術可以用于工程量的快速計算，通過3D掃描來獲得高精度、矢量化的現場數據然后導入到BIM應用軟件中去。此外，BIM在施工過程中還與MR混合現實技術、RFID無線射頻技術、ERP企業資源計劃等技術相結合。[1]

1.3 BIM系統在軌道交通運用現狀

目前BIM系統致力于解決空間管線碰撞，已經可以從三維立體可視化直觀的展示空間管道安裝位置，通過對系統碰撞的分析，系統可以自動調整現有已碰撞管線翻彎走向，可以說它已經可以完全取代設計院的相關專業工程師。還有就是BIM模型建模是一個龐大的系統工程，所以其模型建模時間較長，還需要在設計院各個專業提供圖紙之后才可以開始進行建模。另外，BIM系統還在造價上解決施工材料工程量自動統計和精確下料，有實際工程經驗證明，BIM系統所統計的工程量與實際的工程量相差不大，其相似度達到了99%以上。BIM系統在統計材料上不僅能精確統計主材和輔材，還可以指導材料下料及預制工作，減少造價計算工作，控制工程造價。[2]

2 BIM技術在軌道交通工程中的發展趨勢

在工程建設迅速發展的同時，建筑信息模型也在國內工程界被積極推動。在新一輪科技革命和產業變革背景下，BIM技術的出現為軌道交通行業的發展帶來了新的機遇。在城市軌道交通BIM技術現有的發展基礎上，基于其需要解決的根本問題，結合現有的各種先進技術，城市軌道交通領域BIM發展趨勢主要有以下四個方面。[3]

2.1 面向全生命周期一體化協同管理及平臺

城市軌道交通建設是一個復雜且長久的系統工程，不僅周期跨度長，其信息、數據、資源的貫穿式協調和管理一直都困擾著管理者和研究者等相關工作人員。在采用BIM技術對模型進行統一表達的基礎上，科研人員試圖基于BIM打通設計、建設、運維全生命周期各個階段，使從事人員能夠在三維模型的基礎上開展管理和協調工作。使用先進的BIM表達、規范的模型管理、基于流程的過程管控與優化、多種數據一致性表達等，都是當前我國的發展趨勢。[4]

2.2 BIM的多專業正向協同三維設計

三維模型是各專業在建筑物相互之間接口關系的基礎，任何一個專業開展設計時，都需要提前與其他相關的專業進行溝通交流，這涉及到多專業一體化協同設計、專業按照接口提資、設計相互交流的角色達成共識等相關問題。[5]一直以來，鉆研者一直都希望找到一種協同設計的機制來代替現有的消息提醒、打包提資、共享資料等方式。但是想真正實現多專業BIM一體化協同設計，還需要使角色、設計環境和設計資源進一步融合，這也恰好是BIM技術開展多專業正向協同設計的發展方向。

2.3 對于智能建設和運維的BIM規范性設計

所有建設與運維的依據都來自于前端的設計。即使設計階段有詳細的設計標準，但城市軌道交通建設涉及到多專業的協調，特別是在施工圖設計階段。目前，已經運用到軌道交通工程中的深化設計思路與并行工程設計的概念有明顯的錯誤，初步設計與深化設計完全脫離，雖然BIM軟件起到整合初步設計的作用，但并沒有覆蓋到設計的最前端。未來的BIM發展趨勢是如何在設計前端，基于并行工程理念形成規范性BIM，通過數據貫通和規范管理等方法推動建設和運維，從而降低運營成本，最終走向智能建設。[6]

2.4 基于IFC的BIM表達及共享

城市軌道交通工程因為專業多、交互協同多、應用軟件多和時間跨度長等因素的存在導致數據一致性很差，各種類型的軟件不能很好的實現數據和模型的交換。IFC正是國內外建筑行業中先進的數據交換格式技術，主要用于工程建設類產品的數據交換，解決統一模型表達的問題。并且IFC在城市軌道交通工程領域中還有很大的發展空間，所表達的內容也非常豐富，所以基于IFC的城市軌道交通工程BIM表達也逐漸成為軌道交通工程的發展趨勢。

3 BIM技術在工程中所存在的主要問題及措施

目前BIM技術的主要問題是軌道交通建設的參與方多、信息標準不一致、不兼容，還需要建立完善的技術標準，制定規范的標準化體系，實現參與方之間的信息有效傳遞和共享。另外還可以通過BIM模型在標準化體系和規范化體系的情況下建立一個統一的一體化管理平臺。對于施工企業來說，利用BIM模型將成本和時間結合就可以直接的進行施工管理，這樣不僅對工程進度的方案進行有效的分析和溝通，還能將預算時所創建的信息分解到工序中，制定采購計劃，科學的控制成本和施工進度。城市軌道交通工程參建單位多，設計、施工、管理單位都無法主導BIM技術在工程中深度應用。但是在軌道交通建設過程中，BIM主要進行碰撞檢查和發現影響實際施工的碰撞點，從而加快施工進度。[7]

4 結語

總而言之，軌道交通工程的建設少不了BIM技術，隨著BIM系統軟件的大力開發應用，已經將該技術從二維向三維推進。另外，BIM技術應用還應該根據實際的工程情況來確定，城市軌道交通工程建設施工過程中還要結合其獨特的性質和特點來運用和實施BIM技術。同時，由于BIM技術的應用程度、熟練度、實踐應用等方面還存在一些問題，所以在軌道交通的建設過程中BIM技術還面臨著許多巨大的挑戰。BIM技術不僅給城市軌道交通建設帶來了新的變化，也在更積極的優化其自身的各種應用，結合BIM技術的特性積極實踐，讓所有參與方都能高效的投入到城市軌道交通建設工程的整個過程中去，相信在不久的將來，BIM技術在軌道交通建設過程中的應用會有質的進步，從而使得我國城市軌道交通在世界上的地位和水平也會有質的改善。