BIM技术在城市轨道交通行业的应用

陆宝霞

中铁十二局集团第三工程有限公司 山西太原 030024

1 BIM技术概述

BIM建筑信息模型也就是通过数字的形式对建筑项目的物理与功能特性进行表达的方式，这一模型既可以共享知识方面的资源，也会对与项目相关的信息进行分享，提供给与项目相关的各方，为他们提供确定决策需要的各种信息，并且还可以将其看作是多维的工程信息模型。

2 BIM技术在城市轨道交通行业的应用现状

在国外，BIM技术作为欧美发达国家工程建设的重要技术手段，广泛应用于城市轨道交通的三维可视化设计、施工管控、资产管理及运营维护等各个方面。2009年，BIM技术已应用在当时欧洲最大的在建单体工程——英国Crossrail项目中，该工程连接伦敦东西部区域，包括10座车站，42km隧道。此外，美国洛杉矶、加拿大多伦多的地铁以及法国TGV高速列车项目均将BIM技术应用于规划、建设及运维的实施及管理中。

3 BIM技术在设计阶段的应用

3.1 初步设计阶段

在城市轨道交通初期规划阶段，可以利用基于BIM技术的数字城市沙盘准确高效地构建出城市现状及未来规划的数字模型。数字城市沙盘作为现有城市的数字孪生模型，除包含一些固有信息，如地形地貌、地质条件、用地情况、建（构）筑物情况、管线情况之外，还包含一些自然科学、社会科学方面的信息，如城市交通小区分布、人口密度、经济状况、交通起讫点（Origin Destination，OD）等。基于BIM技术的数字沙盘在城市轨道交通工程的初期设计阶段可以实现以下功能[1]。

（1）指导线路选线及站位选址。通过建立BIM模型，可将线路周边的环境情况，包括固有信息及人文社科信息等综合于同一模型中，有助于直观分析线路、站位布置的合理性，指导可行性研究。

（2）分析车站总体布局。将BIM技术与地理信息系统（GIS）或虚拟现实（VR）技术相结合，实现精确量测和可视化，使决策者可在真实直观的环境下结合施工范围及周边用地情况，包括道路红线、周边建（构）筑物布置情况等，分析车站布置的限制性因素，指导车站总体布局的方案规划。特别是对车站埋深、车站规模及出入口位置的确定具有重要意义。

（3）进行直观高效的方案比选。融合多重信息的BIM模型具有三维可视化的特性，便于业主、设计单位、施工单位等多方针对初步设计成果进行快速高效的分析交流。综合多方意见的方案比选可为之后项目的实施打下坚实基础。例如，采用BIM技术建立城市管线模型之后，可结合车站模型进行管线迁改分析，以进一步调整设计方案，减少管线迁改投资。

3.2 施工图设计阶段

城市轨道交通工程涉及专业众多，除建筑、结构外，还涉及线路、轨道、暖通、给排水、通信、信号、牵引供电、自动售检票（AFC）、火灾报警（FAS）、环境与设备监控（BAS）、乘客信息服务（PIS）、屏蔽门等10多个专业的20多个设备系统。传统的二维设计方式难以实时准确地更新多专业的信息，导致图纸出现大量错误和遗漏。利用BIM的三维可视化功能与协同作业机制，可以构建完整的信息模型，作为后期施工和运维阶段的数据基础。其应用包括以下几个方面。

（1）可视化设计。城市轨道交通工程涉及专业众多，各专业对空间布置的要求各不相同，导致工程的空间关系复杂。通过BIM的三维可视化设计，可以明确各专业的需求，进行更加直观的设计，避免后期返工[2]。

（2）协同设计。通过公共协同平台，各个专业可以迅速实现设计成果的实时共享，避免因项目各参与方以及不同部门之间的信息传递不及时、不规范、不一致造成决策失误。

（3）优化设计。不断修改设计会增加错误出现的概率，而BIM模型具有一致性的特点，可以避免图纸之间的相互矛盾。各个构件基于一定的逻辑性而存在，在对任何位置进行修改后，BIM都将自动完成相应模型的配合修改。此外，嵌套在模型内部的逻辑关系为后期的参数化设计提供了可能。

（4）自动碰撞检测。在传统建设过程中，管线碰撞的问题时有发生。管线与设备、结构洞口等的空间关系错综复杂，通过传统的二维图纸难以直观快速地发现错误。这些错误经常导致返工，严重影响工程建设进度。

3.3 BIM技术在施工阶段的应用

控制施工质量BIM模型涉及所有建筑材料的各方面信息，能够在最短的时间内确定材料的各项信息，对实际施工使用的材料进行匹配、追踪和分析，创建施工物料管理机制，为工程施工工作的开展提供支持。将模型的信息进行共享以后，后期的相关人员就可以方便地获得建筑的各项数据，便于建筑的使用与维护，而这也正体现了全生命周期管理的理念[3]。

4 结语

BIM技术在我国城市轨道交通行业的应用仍处于起步阶段，通常局限在可视化展示和初级信息管理上。BIM技术本身的不完善、设计人员的传统认知局限、人才体系的培养缺陷及企业收益模式的不明确性都制约着BIM技术在城市轨道交通领域的推广应用。但是在科学技术水平大幅度提高的影响下，BIM技术得到了显著的提升，并被人们大范围地运用到了各个领域之中，并取得了显著的成效。