BIM技術在軌道交通設計管理中的應用探討

【摘要】BIM技術在建筑行業當前作為最廣泛推行的管理工具之一，其也將在軌道交通設計管理中進行推廣使用。介紹了BIM技術的概念及發展，分析了BIM技術在城市軌道交通設計管理中應用的優點及存在問題，并從前期準備、統一標準、平臺選擇等方面，提出BIM技術應用在城市軌道交通設計管理中的建議。

城市軌道交通; BIM技術; 設計管理

TP391.99【文獻標志碼】A

［定稿日期］2023-02-20

［作者簡介］龐廷宇（1991—），男，碩士，工程師，研究方向為橋梁工程。

0 引言

隨著國家經濟和城市不斷的發展，城市人口日漸密集，我國基礎建設不斷升入，尤其是城市軌道交通的建設的規模和風險越來越大［1］，BIM技術目前廣泛應用在建筑行業，在建筑工程管理的應用也將越來越突出，通過BIM技術進行城市軌道交通設計管理，將更加科學、合理地開展城市軌道交通設計，最大限度優化設計，控制設計變更和節約投資成本，并減少后期施工風險，提升建設質量。

1 BIM技術的應用與發展

BIM是由歐特克公司在2002年正式提出，全稱為建筑信息模型（Building Information Modeling），以建筑工程項目的各項相關信息數據作為設計管理的基礎，建立三維的建筑模型，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，其具有可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性5個特點。

BIM具有語義豐富、構件精細化、全生命周期應用、參數化建模等特點，通過三維可視化方式對軌道交通工程在現實世界中的樣貌進行真實還原。于設計人員而言，可以直觀、便捷地查看設計成果及提取不同專業間的相關信息，并將各項數據進行關聯，不僅提高了設計效率，而且可以大大降低因信息的不對稱帶來的重復工作；于設計管理者而言，可以更加清晰地了解每一個設計步驟，對存在的問題及時作出判斷，針對較為復雜的技術投入也能及時作出決策。

2003年美國頒布了BIM技術的應用指南，2009年提出對BIM技術在公共交通和大型工程中應用研究，帶動了北歐、東亞等發達國家BIM技術在公共交通建設和工程建設過程的應用，并在研究過程中不斷總結應用經驗進而夯實理論，近些年來，一些國家和地區的技術理念和實際運作都比較成熟［2］。我國自引進BIM技術以來，十多年來不斷研究，建立了部分標準，在建筑行業的應用也是不斷深入，尤其是像軌道交通等投資規模大、工期較長、復雜性較高的大型項目。

2 BIM技術在城市軌道交通設計管理應用特點及要點

2.1 BIM技術應用的特點

2.1.1 促進不同專業設計的協調

BIM技術可幫助設計人員進行全面協調，各個不同專業存在交叉問題，如供水專業與供電專業，使用BIM技術進行數字化、可視化，直觀地分析電纜的位置和供水管的位置是否交叉，可以更快作出判斷，并迅速更正，使得設計更加高效。

2.1.2 構建完整的建筑模型

BIM技術模擬性較強，可以模擬建筑的外部形態和內部結構，查漏補缺檢查錯誤就更加方便。BIM技術還可以模擬地震、逃生等場景，將相關信息收集好，輸入參數就可以，在地鐵設計中可以對逃生通道、限界設計是否合理進行判斷。

2.2 BIM技術應用的要點

2.2.1 具有輔助方案設計的功能

BIM模型是通過信息支撐建立起來的，其對信息變化具有很強的敏感性，能夠快速反應，是典型的參數化設計。對于技術復雜的城市軌道交通設計，使用參數化設計進行模擬設計，一旦參數改變，設計方案也會相應改變，設計人員對于設計方案不同形態，以及具體的使用性能，完成相關對比和分析之后，挑選出更加合理的方案對其進行修改。同時也要修改相應的設計參數，使設計管理質量，獲得全面提高。

2.2.2 能夠協同設計

城市軌道交通設計橫跨多個專業，需要很多人的共同協作完成設計。在二維圖紙下，對空間布置情況判斷相對困難，對于城市軌道交通設計而言，存在更大的挑戰，難度更高，設計過程中會存在設計漏洞或設計沖突，導致設計質量下降，施工時更有可能出現返工現象，甚至會引起較大的設計變更，造成較大的經濟損失。運用BIM技術在方案階段開展正向設計，則可以有效整合和分析相關數據，檢查出不同專業設計間存在的沖突，更加直觀地展示給設計人員，進而極大地發揮BIM技術協同設計的作用。

2.2.3 可以開展碰撞檢查

在城市軌道交通設計中，特別是各類管線設計，各專業間要配合默契，以免造成管線布置時存在交叉，導致部分管線布置好后，其他的管線無法布設，但傳統的二維設計圖紙可視性不夠，很難充分展示管線的空間位置，就容易造成后續管道無法施工的現象，給施工單位造成施工麻煩，由此也可能引起設計變更，造成經濟損失。BIM技術在城市軌道交通設計中，可以通過多維度三維建筑模型，仿真演示各專業間，尤其是管線碰撞檢測，在可視化的設計環境下，可以幫助設計人員進行設計優化，消除有可能產生的管線碰撞。

2.2.4 提供科學的決策信息

城市軌道交通即使在同一個城市建造，因為選址區域的地質和周邊環境的不同，設計也將存在比較大的差異，BIM技術的應用不能一概而論，在部分標準相同的情況下，作出差異性判斷。尤其是在決策方面，通過BIM模型化設計，對引進的新技術、新工藝及設計方案等進行直觀的分析，從安全、工期及經濟等方面進行分析，給出直觀的決策信息，以便管理者迅速作出決策。

2.2.5 保持信息的延續性

BIM技術具有數據傳遞和反饋的開放性能，雖然不同項目間的BIM模型建立存在差異，但是同一項目的BIM模型不只是應用于設計管理階段，而是延續到施工和運維階段。BIM信息模型的建立是開放的，留有接口的，施工單位進場時可以運用這些數據，也可以反向反饋具體施工過程中的信息，以此可以修正模型，為類似項目提供參考，運維階段也可以按照相關數據的分析，強化運營管理，降低管理成本，運維管理人員也可以反饋信息，真實還原現場運用管理的場景，為管理不足的地方提出建議，然后進一步修正模型。

3 BIM技術在城市軌道交通設計管理中應用優點及存在問題分析

3.1 BIM技術應用優點

BIM技術可實現設計各階段工程信息和模型的實時統一，3D模型設計和4D模擬動態技術的應用，再結合云平臺等技術，BIM技術在城市軌道交通設計管理中應用的優點有：

（1）設計管理人員可以更加直觀了解工程信息，提高管理效率。通過3D模型和關鍵數據的提取，可以迅速了解設計是否存在不合理，是否存在遺漏等，避免了花費大量時間查看二維圖形，極大地提高了工作效率和準確度。

（2）減少設計遺漏及后期設計變更，進而控制投資成本。通過三維建模，各專業設計人員相互配合，可以更直觀了解各專業間的關系，是否存在“打架”的情況，并實時進行調整，一方面避免為后期施工帶來風險，另一方面減少甚至避免設計變更，最大限度優化設計，進而控制投資成本。

（3）實現進度、成本和檔案管理信息化，實現無紙化電子簽字、簽章及存檔。BIM技術結合云平臺技術，可實時了解設計進度情況，根據實際情況調整設計進度，簽字、簽章及存檔通過平臺進行，可以實現無紙化，并且具有質量責任可追溯、減少工程資料造假及工程資料檢查智能化等優點。

3.2 BIM技術應用存在問題

BIM技術雖然應用廣泛，但是這一技術尚未在我國完全落地，在城市軌道交通設計管理中依然存在下述問題。

3.2.1 前期條件準備不足

軌道交通設計涉及的專業多且復雜，一方面軟件和硬件區別于當前的二維建模模式，電腦的硬件和軟件無法與BIM技術相匹配，另一方面相關人員對BIM技術的學習深度不夠，不能熟練操作BIM，導致設計周期變長，工作效率低下。

3.2.2 缺少統一的標準

我國雖然針對建筑行業建立了GB/T 51212-2016《建筑信息模型應用統一標準》等BIM技術標準，但是不同行業間需要有自己的BIM技術標準，大多數城市依然沒有統一的城市軌道交通標準，導致建模規則和建模流程等不一致，使得建模隨意，資源利用率低，工作充分且無用。

3.2.3 BIM平臺選擇不合理

我國大量軟件開發商對BIM平臺進行開發，以實現模型和數據相結合，實現信息共享，BIM平臺多種多樣，但對于平臺的選擇尚在初級階段，沒有選擇的標準，主要以價格為主，而對于平臺的深度要求并未有深入的認知，進而不能合理地選擇BIM平臺，易出現應用效果不理想、資源浪費等問題。

4 BIM技術在城市軌道交通設計管理中應用建議

針對BIM技術在城市軌道交通設計管理中應用存在的問題，提出幾點建議。

（1）軟件的選擇首先一定要按照三維建模、碰撞檢查及3D可視化等要求進行配備，其次一定要注重電腦和軟件間的兼容性，真正實現數據的共享。注重設計人員和管理人員的技術培訓，培訓不只是停留在表面，應該督促掌握一門新技術，達到熟練的掌握這門技術，才能縮短設計周期，提高管理工作效率，更好地控制建設周期。

（2）現階段各城市應建立統一的城市軌道交通BIM技術標準，并在全國推廣實行，設計單位參照標準進行設計，如構建物的名稱，標識、顏色等的一致，進而統一設計階段建模規則和改善建模流程，為實現數據信息共享作準備。

（3）結合城市軌道交通設計的深度要求，結合BIM平臺的性能深入了解，選擇適合城市軌道交通設計的BIM平臺，能夠對現階段不同主流軟件格式予以支持，能夠清晰展現成本和設計進度，能夠結合實際實現功能的全面性。

5 結束語

隨著大數據技術的不斷發展，BIM技術也成為城市軌道交通設計管理的一種趨勢，具有減少設計變更，控制投資等諸多特點，當然要成熟應用該技術，還需要統一建模標準、合理選擇平臺、提高相關人員的技術水平，才能真正實現數據共享和無紙化管理，優化城市軌道交通建設，提升建設品質。

參考文獻

［1］ 李雪明.BIM技術在地鐵施工管理的應用探討［J］.綠色交通，2019（3）： 250-251.

［2］ 曲藝明.BIM在地鐵車站建筑設計中的應用［J］.市政.交通.水利工程設計，2019（7）： 151-153.

［3］ 白國鵬.城市軌道交通盾構施工新技術探究［J］.建筑技術開發.2019（3）： 86-87.

［4］ 王軍.BIM技術在地鐵機電工程中的應用［J］.經濟導刊，2017（31）.