BIM助力智能轨道交通新发展

文｜本刊编辑部

BIM 技术的普及应用，改变了建筑业原有的传统发展模式，提升行业整体效率，推进建筑业向工业化、信息化、集约化发展。广东省2015年成立BIM联盟，广州地铁集团是发起单位之一。

作为广州地铁集团的全资子公司——广州地铁设计研究院有限公司成立于1993年8月，从事城市轨道交通、市政、建筑、环境工程、人防的规划、勘测、设计、研究、咨询等业务，是一家综合性的甲级设计研究院。项目实践成果先后获得2015年“创新杯”最佳BIM普及应用奖 、2016年BE创新奖最佳荣誉奖(Special Recognition Winner) 、2016年“创新杯”最佳BIM应用企业奖、大型桥梁与隧道优秀BIM应用奖、城市轨道交通优秀BIM应用奖、2017年“创新杯”最佳居住建筑BIM应用奖、2017年BSHK国际BIM大奖赛最佳住宅项目BIM应用大奖等嘉奖。并总结项目实践经验，主编行业标准《城市轨道交通设计信息模型交付标准》、丛书《城市轨道交通设计BIM应用》、参编广东省地方标准《城市轨道交通BIM编码规范》，致力于推进建设行业产业化升级。

BIM设计应用创新实践

随着国家新型城镇化建设的重要性地位逐步推高，建筑产业化建设对信息化技术应用的需求也日益提升，企业级的BIM构架搭建、人才储备和技术创新势在必行。一方面在建设行业的产业化进程中，信息化驱动的精细化设计和精细化管理将是提高设计质量的必要手段；另一方面，随着新型城镇化建设和超大型城市群的落成，智慧城市以及GIS概念下城市级别的信息化应用也将成为未来趋势。

广州地铁设计研究院有限公司以轨道交通及相关物业开发为主要业务，地铁车辆段综合开发项目是其不可或缺的项目类型， 也是TOD模式（transit-oriented development，以公共交通为导向的开发）的一种。车辆段体系投资额相当庞大，为了缓解资金压力，充分利用土地资源，可在车辆段盖板上面再进行商业住宅等综合物业开发，这也是PPP模式的一种典型载体。所以，整个车辆段综合体系包含上盖物业、车辆段库房、地铁站点枢纽、区间轨道等，涉及40多个专业，对专业沟通协调提出了很高的要求。

广州地铁6号线萝岗车辆段位于广州市萝岗开创大道以南，车辆段总用地面积30.71公顷，总建筑面积130767平方米；远期上盖开发总用地面积28.29公顷，开发总建筑面积930280平方米（含8.5m平台车库及人防地下室面积）。

车辆段为全上盖物业开发，0～8.5m竖向范围内为车辆段，8.5m～14m范围内为物业停车库，14m以上为上盖物业。车辆段范围内共布置包括地铁检修库、停车列检库、生产维修楼、后勤楼、附属楼、调机及工程车库、洗车机及控制室、易燃品库等。建筑根据盖下工艺要求因地制宜布置不同高度的建筑。共设置28栋高层住宅、53栋低层住宅，并包括学校、集中商业、商业街及公交总站。高层采用核心筒落地结构形式，别墅等低层建筑采用全转换结构形式。

地铁车辆段综合体系性质特殊、体量庞大、制约条件多，国内少有相关案例经验可循，同时盖下的地铁车辆段库房与盖上综合物业相互影响、相互制约，对综合设计能力和后期运维信息数据要求很高。

该项目以“轨道交通+物业”综合开发类型项目为依托，研究BIM建设过程中的团队构架、政策制度、管理流程，分别从BIM的企业级建设创新实践、住宅建筑BIM精细化设计和产业化升级、大场域至城市级别的BIM研究创新、三维可视化设计及VR体验等方向进行BIM设计应用创新实践。

全生命周期的BIM信息闭环

广州地铁集团各个子公司包含业主、设计、施工、监理、运营等全生命周期的各方，为了充分发挥资源有机整合的优势， 广州地铁集团对这些机构实行一体化管理。这对BIM体系的建设和信息流组织有着天然优势，同时也对一体化管理平台提出了新的挑战。广州地铁设计研究院有限公司作为该平台的设计数据输入端，对实现全生命周期的BIM信息闭环有着重要作用。

广州地铁设计研究院有限公司自2014年起进行企业级BIM建设，构建BIM的信息化、标准化、协同化、智能化设计体系，作为广州地铁集团全生命周期BIM信息闭环中的关键一环， 对接广州地铁集团信息模型管理系统。

在企业级的BIM构架中，BIM的建设不仅仅是技术层面的改变，还要配套企业构架和一系列企业制度来推动。正向BIM设计和全员BIM模式力求回归BIM扎实基础，最大程度消除重复劳动，降低沟通协调成本，是推动BIM全面改革的根本。广州地铁设计研究院有限公司要求设计人员直接通过BIM技术进行设计、管理人员直接通过BIM技术进行管理，让BIM扎根到每一位设计师，融入到企业日常管理和工作中去。在单专业设计成果上，传统设计模式包含多种设计数据形式，并且相互成果的数据之间无法进行数据转换，存在大量的重复劳动；在多专业、多单位的设计工作中，传统模式受时间先后的提资约束，反复修改严重，沟通协调成本很高。广州地铁业务以轨道交通和枢纽综合体为主，类型庞大复杂，涉及专业多达40多个，专业之间的沟通协调较为复杂，BIM模式的创新应用就更为关键。

在BIM实践中，广州地铁设计研究院有限公司追求以一个共同数据为中心，组织统一的、可转换的设计信息数据流程，搭建多专业、多单位环形共享的中心协同平台，真正推动建设行业在BIM技术下的信息化变革。

信息化、标准化、协同化、智能化

广州地铁设计研究院有限公司在正向BIM设计模式下，建立企业级的信息化、标准化、协同化、智能化环境，作为企业BIM体系的根本。

信息化：广州地铁设计研究院有限公司立足于建筑信息化的根本，对常用设计单元、资料进行信息化管理，建立族库、构件库、户型库、资料库、项目地形数据模型，并进行标准模块化调整，开发数据加密管理插件对相关数据进行权限管理，加强信息安全性把控，开发数据外挂插件对模型数据几何信息和非几何信息进行分类管理。研究美国Omniclass编码体系， 借鉴形成本地化企业管理体系， 编制《轨道交通设施设备编码体系》，并对接编码体系的分类集成管理逻辑，构建企业内部信息资料库；利用编码体系对建筑不同级的分类进行唯一性数据定义，作为日后开发信息转化、智能化设计的基础信息体系。

标准化：践行建设行业产业化升级的标准化生产思路，广州地铁设计研究院有限公司构建包括行为流程的标准规范化和设计数据的标准模块化环境。主编了行业标准《城市轨道交通设计信息模型交付标准》、广东省地方标准《城市轨道交通BIM编码规范》以及企业内部BIM统一标准，对企业内部的工作行为流程、设计基本模块、设施设备编码、设计交付成果等进行标准化的规范管理，在提高设计质量的同时，也力求提高设计效率。

协同化：广州地铁设计研究院有限公司利用Autodesk Revit的中心文件协同设计功能，通过项目设计协同平台，实现不同专业的中心文件协同、权限管理、异地同平台协同等功能。以一个协同中心为平台， 以相关系列软件为主线，以各类二次应用软件为辅线，建立同一个中心文件、不同专业工作集进行协同化设计。在协同平台之外，广州地铁设计研究院有限公司在OA办公平台上进行定制化开发，作为企业办公信息管理平台，弥补协同平台在办公方面的缺陷。定制化开发行政管理流程审批、定制化项目信息管理、内部培训管理、图纸统一管理、图纸添加二维码等功能。

比较是为了取他人之长改自身之不足，选取美国教科书进行比较研究，是期望取其精华之处，推动中国教科书的改革进步．但这并不代表要盲目效仿美国教科书，美国学者所写的中美数学教科书比较的论文中也在寻找其自身的不足，虚心向中国教科书学习．如美国学者Lo Jane-Jane指出中国教科书“比率和比例”（ratio and proportion）[17]部分的例习题，较复杂的题目要多于美国教科书，并提倡向中国学习．对此，中国数学教科书的编写应找到基础与创新、理论与实际生活的平衡点，保持中国学生“基础扎实”的长处的同时努力提升不足之处．

智能化：集以上几个平台环境，总结项目设计经验，通过Autodesk Dynamo参数化技术和软件二次开发研究，打造广州地铁设计研究院有限公司智能化设计环境。智能化技术的组件成熟完善，可以消除大部分的人为重复劳动，达到智能生成、智能检测、智能审核等功能；如模型自动校核工具、地铁出入口标准化快速建模工具，利用参数化设计实现隧道管片自动拼装及桥梁桥墩沿线自动放样等。

广州地铁设计研究院有限公司建立矩阵式组织管理构架，每个设计师都有对应职位的BIM设计能力，每位设计管理人员则有相对应的BIM管理能力。在实践中，根据项目需要组建项目组，直接以“正向BIM设计”模式进行项目设计。与此同时，由于“全员BIM”组织构架的BIM设计人员基数庞大和尖端BIM技术的研发拓展需要，秉承“先富带后富”的技术梯队建设理念，通过调整组织管理构架，配以系列鼓励和优惠政策，致力于培养一批研发能力更强的BIM设计师，负责更高端的管理和创新研究，以先锋之势带动整个企业的BIM发展。

BIM推动企业信息化变革

无人机航拍倾斜摄影。在轨道交通+民用建筑综合开发（TOD）新型项目中，大场域下的信息化升级助力地铁段场BIM设计，无人机航拍倾斜摄影技术让信息化等级扩张到了城市概念级别。在前期的现场勘测和设计中，广州地铁设计研究院有限公司引入无人机航拍倾斜摄影技术，利用Acute3D进行实景建模，生成地形地貌实景模型。模型达到2厘米精度级别，作为规划设计的实际数据参考，这个实景模型可测量、可分析、可代入，在建立设计模型之后，可以把模型导入到实景模型中，让设计更具真实性。

BIM可视化设计。在信息化和标准化环境下，广州地铁设计研究院有限公司建立了相关的族库、构件库、材质库等，结合标准模块化、菜单式设计的思路，通过二次开发实现在可视化场景中直接调用这些数据，达到实时交互、实时编辑的可视化设计，并且保持很好的场景效果。这个可视化设计的场景，并非是设计完成后生成的固定场景，而是贯穿整个方案设计过程、可供方案推敲、可实时编辑修改的交互式场景，可以给予设计人员身临其境之感，也可以让业主更早、更多地参与到方案设计中去，体验更为真实的设计感受。

在可视化体系中，广州地铁设计研究院有限公司也顺利实现了装修菜单式设计、住宅装修一体化设计、SI住宅设计等功能。随着设计深入，项目组以Autodesk Revit数据为中心，可以转化成多种格式数据，实现场景漫游、视频制作、VR体验、场景交互、效果图输出等功能。最为关键的是，这些数据的原始来源都是Autodesk Revit数据，其中并不会有重复建模过程，极大消除重复劳动，提高设计生产效率。

PC-BIM协同设计。以住宅装配式的BIM协同设计为例，广州地铁设计研究院有限公司设计师在项目开始时就在项目平台上设置好分工和权限，通过软件的协同功能建立中心文件，并从户型库调用合适的户型开始定制化调整，依据标准化的PC-BIM工作流程进行预制装配优化设计。

在PC-BIM设计前期，设计团队以“特征尺寸模式化、结构典型化、构件通用化、参数系列化、组装积木化”为指导思想，在建筑设计的特性化和标准化中寻求平衡点，进行预制装配组织，结合BIM数据分析多项比选确定预制装配方案。

预制装配方案确定后，开始进行多专业整体模型深化设计。中心文件协同设计可以在设计过程中避免碰撞问题，大大提高了提资效率。在确保整体设计深度和准确度之后，开展构件深化设计、关键部位（如厨房、卫生间、节点位置）、预留孔洞的精细化设计，并在设计完成之后，直接在Autodesk Revit中完成整体各专业出图以及构件出图。

车辆段BIM协同设计。相比于上盖物业开发，车辆段体系更为复杂，所用的专业软件也更多。要同时满足站场等专业的大场域设计和工艺等专业的精细化设计，其协同设计相较于普通的民用建筑更具难度。为了解决大场域的设计协同，广州地铁设计研究院有限公司逐步建立成熟的BIM设计项目拆分标准和软件数据转换标准，通过中心文件协同和链接协同相结合的方法，在设计时仍然通过协同平台对不同专业和不同权限进行标准化协同化管理，在设计过程中就避免专业碰撞问题，提高设计效率。同时，在设计中直接利用BIM技术输出图纸，消除数据的重复构建。

BIM的数字化交付。为了实现智能化的校审和修改功能，广州地铁设计研究院有限公司通过二次开发BIM模型校验工具，以“标准库”的方式，对模型中的构件名称、颜色、参数等关键要素在数据库中进行固化。模型交付前，各专业校核人员使用工具对模型进行校验，实现标准的多版本支持、统一校验、批量修改等效果，极大地提升了工作效率及校核的准确性。

实现BIM在全生命周期中的高效作用

随着信息化、标准化、协同化、智能化环境的不断成熟，2016年广州地铁设计研究院有限公司超过70%的项目直接通过BIM设计和出图。民用建筑设计中，协同效率比传统设计提高25%以上。而地铁标准模块化更多，专业繁多，沟通协调的提升空间也更大，获得了很好的BIM应用效果。

在企业级的BIM体系建设过程中，要实现BIM方式的变革，切实消除重复劳动、降低沟通成本，就要以全员BIM、全流程BIM为目标，把BIM设计和管理融入到企业的“血液”当中去。要实现这个目标绝不仅仅是技术上的改变，还需要配套的企业构架和企业制度来推动，通过科研人才激励来带动整体，通过效率提高激发设计人员的积极性，通过产学研结合保持与时俱进的科技竞争力，形成良性循环的、可持续发展的一整套企业级BIM体系。在此背景下，广州地铁设计研究院有限公司不断完善的信息化、标准化、协同化、智能化环境才能成为全员BIM模式下实现地铁车辆段协同设计的根本，成为地形地貌大数据应用、可视化设计、PC-BIM精细化设计、大型复杂项目设计、智能化设计、智能化校审等所有创新应用源源不断的助力。

随着中国工程建设行业的飞速发展， 全行业都在积极探索BIM与新技术结合的可能性，对BIM的认识从理论和实践上也达到了更高层次。在正向BIM设计的实践目标中，企业BIM体系的建设过程中困难重重，如何坚定目标，如何在不同的过渡阶段采取最适合的企业构架、企业政策和BIM实施方案，是其中成功的关键。此外，合作单位的BIM应用能力也是限制BIM协同设计效率的痛点，当BIM体系在整个行业中普及开的时候，才是BIM真正发挥最大效益的时候。