面向全生命周期的BIM技术在地铁供电系统的应用

摘 要

近年来，地铁建设进入快速发展阶段。BIM技术因其可视化和参数化等特点，在项目建设方面有巨大的优势。本文探讨了BIM技术在地铁供电系统全生命周期的应用，针对项目的不同阶段，提出相应的目标和实施方案，为地铁供电系统的项目管理提供借鉴。

关键词

全生命周期;BIM技术;供电系统

中图分类号：  TU17;TU71                     文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.07.072

0 引言

随着BIM（建筑信息模型）技术的引进，建筑工程项目管理模式有了重大革新。传统的项目管理将设计、施工和运营维护分割成独立部分，各阶段信息无法共享[1]，在工期控制、质量控制、成本控制上有明显的短板。面向全生命周期的BIM技术，通过对各类数据集成和关联，将各阶段的子模型综合形成完整的BIM[2]。该技术使不同参建方既能在各自的领域有所侧重，又能通过统一的模型实现信息互通，全方位指导工程建设。地铁供电系统是一个复杂的系统，面向全生命周期的BIM技术在该领域的应用，有着重要意义。

1 BIM技术在地铁供电系统全生命周期的应用价值和意义

面向全生命周期的BIM技术，通过集成地铁供电系统各阶段相关信息，保证在供电系统生命期内工程数据的实时性、一致性和连续性。其应用价值和意义主要包括：

（1）模型可视化。从设计源头建立可视化的三维模型，能够直观发现问题，优化设计方案。

（2）参数化管理。通过模型与实际物料的参数关联，实现供电系统全过程精细化管理。

（3）信息一致性。基于统一的工程模型，项目各参建方能够进行全方位信息交互，保证工程信息与实际情况一致。

（4）数字化移交。建立全过程管理机制，使工程建设数据完整传递和记录，实现数字化移交。

2 面向全生命周期的BIM技术各阶段应用目标

BIM技术不仅解决方法的问题，更解决过程的问题，从根本上实现设计、施工、运营维护等阶段的信息连通。项目参建各方通过共享的信息模型，做出相关决策。各阶段应用目标如下：

2.1 设计阶段

（1）基于中心模型进行供电系统方案设计;

（2）通过参数化建模优化方案，提高设计质量和出图效率;

（3）与其他专业协同设计，例如三维碰撞检测等;

（4）通过BIM模型进行数字化设计交底。

2.2 施工阶段

（1）通过参数化模型和虚拟建造技术，关联施工进度;

（2）通过可视化模拟，改进施工方案，指导工艺流程;

（3）通過BIM编码，实现模型与物资的映射，方便物资管理和跟踪;

（4）通过跟进修改BIM模型，统计工程量，实现施工成本控制;

（5）借助可视化手段进行技术交底，直观展示施工要点，实现质量管理。

2.3 运维阶段

（1）以参数化、可视化实现设备参数管理、空间管理和运维状态管理;

（2）将模型与实际关联，对运营资产进行跟踪，实现物料管理;

（3）通过数据管理平台，对运维事件等相关信息进行记录和分析。

3 全生命周期下BIM技术的实施方案

3.1 设计阶段

3.1.1 软件平台

目前，主流的BIM平台主要由Autodesk、Bentley和Dassault三家公司提供。由于Autodesk系列软件侧重建筑领域，且该平台在二维设计上有不可替代的优势，因此，地铁供电系统设计推荐选取Autodesk平台。

3.1.2 设计方案

基于BIM技术的地铁供电系统设计平台架构如图1所示。

其中，设计管理平台为核心部分。通过与中心模型管理平台进行数据交互，调用知识库[3]（包括设备族库、数据库和图库等），完成模型设计、专业设计和分析处理等，实现设计成果的发布。

地铁建设涉及多专业、多领域。传统的二维设计存在着数据交换不充分、信息不通畅等问题。BIM技术可同步实现专业内容设计和专业协同设计。通过访问统一的中心模型，各专业人员在各自的工作集内完成相关专业设计，并及时同步，保证信息互通，提高设计效率。通过数据关联，打破原有设计模式下的“信息孤岛”，实现数据联动。此外，利用三维模型进行工程量统计，相比人工统计，更加客观准确。

3.1.3 设计交付

传统的设计以二维图纸作为施工依据，不便于指导施工进度、运营管理等[4]。通过发布二维与三维模型相结合的设计成果，实现数字化移交，可以对实际工程进行动态跟踪，实现精细化管理。

3.2 施工阶段

3.2.1 基于BIM 的4D 虚拟建造

基于BIM 的4D 虚拟建造技术，指的是在3D 建筑信息模型加以时间维度，制作4D 模拟动画，并借助可视化设备对项目进行虚拟描述[5]。传统方法由于自身缺陷，对项目进度计划的优化比较局限，很多问题往往在施工阶段暴露。通过基于BIM的4D虚拟建造技术，对施工过程反复模拟，提前发现可能出现的问题，逐一制定应对措施，从而优化施工方案。

3.2.2 施工进度管理

传统的施工进度计划通过横道图、网络计划图等纯文本形式表达，不够直观，且不便于对项目实际进度跟踪分析，实际操作往往会出现各种问题。基于BIM的施工进度管理，充分利用可视化手段对实际进度进行跟踪管理，并与施工计划对比，直观掌握工程的施工情况和问题，实现对施工进度和质量的精确控制。

3.2.3 竣工移交

工程竣工后，施工单位将供电系统BIM模型进行分类整理和数字化移交。施工单位需确保移交模型与实际情况吻合，为数字化运维提供可靠的数据支持。

3.3 运维阶段

通过建立运维管理平台，结合设备的属性信息、空间信息、状态信息，实现数字化运维管理。

3.3.1 设备信息管理

（1）设备参数信息

建立供电系统设备信息数据库，包括模型信息、编码信息等。将三维模型和静态数据关联，能够直观、全面地查看不同设备的参数。

（2）设备空间信息

传统的运维系统中，不同设备的位置信息和参数信息是非关联的，通过二维图纸进行信息展示，难以直接对应[6]。BIM模型对设备的定位管理和参数驱动，便于运营人员及时掌握系统的动向，为供电系统提供更加便捷的维护方案。

（3）设备状态信息

通过与监控系统的数据交换，及时获取供电系统设备运行的动态数据和事件记录，如设备运行工况、能耗情况、故障信息等，在模型中实时更新和统一管理。

3.3.2 运维信息管理平台

基于BIM的运维信息管理平台（见图2），包括设备信息管理、工程管理、资料管理、运维信息管理以及相应的通讯接口和数据处理单元等。

运维阶段通过BIM数字化管理，全面提升信息集成度和信息化管理能力。在BIM模型上可以看到整个供电系统的历史数据，如设备建设信息、运维信息等。还可查看系统的动态数据，如设备实时运行数据、事件报警等。物联网技术和大数据的应用，还能进一步提高运维管理工作的自动化和智能化水平。

4 存在的问题

BIM作为一种新型技术，对管理模式提出了更高的要求。对于地铁供电系统工程建设，BIM技术的应用还不够成熟，主要体现在：

（1）标准欠缺。目前缺乏完整的地铁BIM技术标准，对于各专业的协同缺乏指导，在各阶段交付上没有统一的技术要求，不利于正向设计;

（2）软件平台。供电系统作为站后专业，其BIM设计需依托建筑模型来完成，因此软件平台的选择往往比较被动，基于不同平台做二次开发还会消耗额外的人力物力;

（3）人才队伍。BIM技术对各参建方都提出了新的要求，目前还不具备足够的BIM技术人才，一定程度限制BIM技术的发展。

5 结束语

地铁供电系统的建设受建设流程和专业协调的约束，传统的管理和移交方式信息难以贯通，不利于工程精细化管理。面向全生命周期的BIM技术，弥补了传统工程管理方式的不足，实现各参建方、各阶段的无缝衔接。该技术的应用，为供电系统数字化设计、施工和运维提供了数据支撑和技术保障，有利于实现工程在质量、成本、周期等方面的控制目标。

参考文献

[1]马瑞.BIM软件在地铁工程中的应用于发展[J].天津建设科技，2015（25）：44-45.

[2]张平.BIM技术在铁路接触网全生命周期的应用探讨[J].铁道建筑技术，2016（4）：118-121.

[3]罗青龙.BIM技术在地铁牵引供电系统设计中的应用[J].建材與装饰，2018：259-260.

[4]李丽.BIM技术在铁路隧道设计中的应用[J].铁路技术创新，2014（5）：45-48.

[5]王广斌，张洋，杨学英，等.工程项目建设信息化发展方向——虚拟设计与施工[J].武汉大学学报（工学版），2008，41（2）：90-93.

[6]张昌鸣，陆萍，何斌.BIM在地铁车站运维系统中的应用[J].中国科技信息，2017（23）：49-51.