基于建筑信息模型技術的軌道交通工程管理平臺設計

顧曉東，馬 喆

（中車南京浦鎮車輛有限公司，江蘇南京 210034）

0 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術是繼“甩開圖板轉變為二維計算機繪圖”之后的又一次設計技術革命，已經成為工程建設領域的熱點。隨著BIM 技術逐漸由建筑工程施工應用向所有工程施工應用的逐漸擴展，軌道交通工程建設中的BIM 應用也逐漸興起。目前大部分BIM 應用主要集中于模型的視覺效果展示、管線綜合設計等點式應用，系統化思維不足。結合軌道交通發展趨勢和BIM技術的功能，可以預見除了實現基本的計算機設計輔助功能，還能用BIM 技術實現三維可視化（見圖1），而這種技術將貫穿于軌道交通工程的前期規劃、設計、施工及運營階段，并將其擴張到更多方面，進行整個軌道交通工程的優化分析、協同和資源共享［1］。

圖1 BIM模型可視化

現階段，為探索BIM 技術與軌道交通應用趨勢，本文討論設計一種以BIM模型為中心，結合傳統項目管理工具探索實現BIM 技術與軌道交通工程施工的集成應用［2］。

1 BIM建模

目前市面上有很多BIM 建模工具，各種建模工具各有利弊。常用的建模軟件有Revit，Bently 和Tekla［3］。

1.1 Revit

目前，Revit 是國內主流BIM軟件中的主流（見圖2），因為其強大的族功能，上手容易，深受設計單位和施工企業喜愛。旗下包括熟知的Architecture，Structure，MEP，Naviswork 以及Quantity Takeoff，Robot Structural Analysis，Ecotect Analysis等。

圖2 Revit界面

特點：Revit可進行局部碰撞檢查，不需要全部構件進行檢查，節省檢查時間，利用顯示功能，自動跳轉到問題構件；支持Sketchup 類型文件；價格低廉，基于CAD 基礎，上手容易；國內最為常用，所以學習資料比較豐富。

1.2 Bentley

目前Bentley 在國內的應用較少，主要應用在基礎設施建設、海洋石油建設、廠房建設等。旗下包括Architecture，Structual，Building，Mechanical Systems，Building Electrical Systems等。

特點：Bentley可以支持DNG和DWG兩種文件格式，這兩種格式是全球95%基礎設施文件格式，可直接編輯，非常便利；可以將模型發布到Google Earch，可以將Sketchup模型導入其中；支持任何形體較為復雜的曲面；記錄編修流程，可以比較圖形編修前后的差異；具有管理權限以及數位簽章功能。

1.3 Tekla

國內鋼結構應用最為廣泛的BIM軟件，具有強大的鋼結構設計、施工以及制造的能力。旗下包括Steel Detailing，Concrete Detailing，Engineering，Construction，Management等。

特點：Tekla 可以追蹤修改模型的時間以及操作人員，方便核查；內設有4D 管理工具；內設有結構分析功能，不需要轉換，可以隨時導出報表。

基于以上對比，本項目選用應用最廣泛的Revit作為BIM 建模工具，創建相關BIM 模型，并為BIM 模型設置相應的屬性信息。

2 平臺功能

《基于BIM 技術的軌道交通工程管理平臺設計》主要實施BIM協同工作平臺搭建及維護，包括平臺滿足各參與方基于互聯網協同開展BIM應用的要求，實現所有BIM 模型文檔的集中管理，通過權限管理、文檔版本控制對建設全過程的BIM模型進行管控，提供項目各階段相關參與方的信息交流平臺［4］。具體工作內容包括：BIM 沙盤、基礎管理、項目管理、模型管理、成本管理、資料管理及物聯網集成等相關功能的開發。通過以上功能的開發，能夠支持日常事務的處理，并有效匯集項目信息，提升項目實施和維護效率［5］。

2.1 基礎管理

基礎管理是對項目運行基礎數據的管理，包括用戶登錄、數據字典維護、工作桌面、角色權限管理、人員管理、修改密碼、用戶注銷等功能。

2.2 項目管理

項目管理是對施工項目的基本信息進行管理，包括項目信息展板、項目施工方組織結構、參與單位維護等。

2.3 模型管理

模型管理是對BIM模型進行上傳、變更和組織結構維護的模塊，包括模型結構樹維護、BIM模型上傳、BIM 模型變更等。由于BIM 模型設計的局部細節會逐步完善，系統支持對BIM模型的動態變更。用戶可以在新上傳的模型構件和之前的歷史構件庫之間進行動態切換，實現模型版本的變更。模型變更時，系統會給出要變更的兩個模型構件之間的差異對比，以判斷是否替換。

2.4 電子沙盤

在Web頁面上加載并渲染BIM模型，可通過Web頁面直接與三維BIM 模型進行交互操作。電子沙盤（見圖3）集成了進度管理，可通過電子沙盤直觀地感受施工計劃和進度。

圖3 電子沙盤

2.5 進度管理

進度管理是將工程施工計劃與BIM構件相關聯，系統根據每個構件關聯的計劃時間，即可實現對工程施工過程的三維動態虛擬演繹。工程施工過程中，所填報的施工日志亦可與BIM模型構件關聯，并可通過電子沙盤查看當前工程施工的完成狀態，以及實際施工與計劃施工之間的差異（見圖4）。

圖4 進度沙盤

2.6 成本管理

成本管理是通過對BIM 模型構件清單的維護和定額計價表的匯總計算工程施工成本，并對不同施工方案和不同區域物料定價表進行對比，計算成本差異。

2.7 資料管理

結合傳統OA 系統的資料管理功能，并將上傳的系統資料與特定的BIM 模型相關聯，以使用戶通過BIM模型即可快速查看與之相關的資料。

2.8 物聯網集成

物聯網集成是將物聯網監控信息接入平臺，并可通過BIM 模型直觀地查看特定位置的監控信息。此外，系統為每個BIM 模型構件生成相應的二維碼信息，可通過下載打印二維碼粘貼到相應的工程構件上，實現工程實際構件與系統相關集成信息的連通，使系統資源利用最大化。

3 實施方案

基于BIM技術的軌道交通工程管理平臺采用B/S架構，使平臺應用更為便捷的同時提供了良好的可擴展性，并為后續移動端APP的開發預留接口。系統應用Asp.net MVC 架構進行開發，結合SQL Server 數據庫和ORM 框架，實現平臺應用于后臺數據庫的交互（見圖5）。

圖5 數據交互

系統以BIM 電子沙盤為核心，關聯各項傳統的OA 或ERP 功能模塊，實現傳統軌道交通管理模式與BIM 技術的簡單集成。在保證系統正常運行的前提下，為后續BIM技術在軌道交通行業的全面普及預留功能接口。平臺架構如圖6所示。

4 結語

BIM具有非常優秀的技術核心，BIM模型除還原構件三維空間立體結構外，包含了大量的工程信息，使得工程在開始建造之前，項目的相關利益方能夠根據整個工程項目的開展直至完成、使用的成敗做出最完整的評估與分析［6］。現階段，將所有的信息在BIM建模時即設置相應的屬性信息，并不現實。而將BIM模型與傳統辦公系統相結合，實現了由各分系統獨立運營到各系統有機整合模式的轉變。通過這種轉變，實現了工程施工原始信息的一致性，避免了各系統之間的信息孤島和重復建設，實現軌道交通工程從設計、施工、運營和維護的全方位信息追溯。

圖6 平臺架構