轨道交通运营期BIM 技术应用优势及实例

陈诗，卢哲颖，徐震,2

（1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司；2.浙江省工程数字化技术研究中心，浙江 杭州 311122）

当前，国内轨道交通工程BIM 技术阶段性应用主要以设计与施工阶段应用为主，少数企业开展了规划阶段和运维阶段的BIM 技术应用。在轨道交通工程运营管理过程中，涉及人员管理、设备设施管理、客运组织管理、行车组织管理、演练管理、培训管理、应急事件处置等多个方面，以往采用规则列表、文字描述、数字列表等管理方式无法满足当前日益复杂的管理需要。通过应用BIM 技术，可以直观、清晰地对接运营管理相关业务环节，辅助开展运营管理活动，有利于提高运营管理水平和服务质量。

1 BIM 技术原理及运营期应用场景

BIM（Building Information Modeling）技术主要通过三维数字化模型，将设计、施工、运维各个阶段的信息进行集成整合，以便高效传递和共享，为项目各参与方的决策者、管理者与执行者提供全面、立体、可靠、可视的信息服务。BIM技术在轨道交通运营阶段的应用场景主要包括应急管理、虚拟巡检、资产管理、物资管理、人员管理、客运组织、培训管理、专业设备维护、自动工单管理等。

2 轨道交通运营期BIM 技术应用优势

2.1 协调性

为适应轨道交通蓬勃发展，轨道交通运营管理机构的组织架构日趋专业化与复杂化，各专业部门分工与职责处于相对独立状态，部门之间的日常沟通协作也大多通过传统通讯工具以图片、文字等方式进行。传统协作方式存在不可避免的信息损失，也不利于信息存档，常导致理解与实际情况偏差并大幅降低工作效率。而基于BIM 技术的运营管理基于统一的数字信息载体，具备信息全面、集成、共享的特点，可以降低部门之间、部门人员之间信息传递偏差，提高全员工作协调性，保障运营管理与业务执行的效率。

2.2 可视化

可视化是基于BIM 技术的轨道交通运营管理的基本特点，基础三维信息模型搭配多种模型交互操作方式，如剖切、漫游等，可以为管理者提供更为全面清晰的全局视野，从而对决策提供有效支持。特别是应对险情时，虽然轨道交通行业前期均会设置应急处置方案，但是，各类常规方案的可行性无法进行直观分析验证。而利用BIM 技术的可视化特点，可以对设备故障点位、影响范围、方案应用情况进行直观展示和即时分析，从而提升运营期应急处置方案的适用性与可操作性。

2.3 模拟性

城市轨道交通行业对运营安全性具有极高的要求，以往运营安全相关的管理方法大多限制在资料学习、经验积累、“手把手、传帮带”的层面。而基于BIM 技术的运营安全管理可以利用已知历史数据或实时获取的动静态信息全面分析轨道交通的相关设备类型和影响范围。对不同类别的重大故障或应急事件进行多维度场景化的模拟，能够快速提高轨道交通运营保障人员的对险情的认知，缩短相应的应急响应的速度与处置时间。

2.4 优化性

基于BIM 技术的轨道交通运营管理，可以对现有管理流程与体系进行优化。针对突发应急事件，基于BIM 技术的轨道交通运营管理可以通过与其他系统设备设施接口，促使各相关专业协同响应，提高现场处理效率和处置水平。而在运营管理内部培训管理过程中，通过BIM 技术，可以利用虚拟现实代替传统文本，将距离和时间影响降至最低，省时省力。

3 轨道交通运营期BIM 技术应用案例

3.1 概况

某地轨道交通网络运营指挥调度大楼项目位于A 地轨道交通6 号线停车场东南角地块，南边宽约86m，东西长约186m，短边宽约55m，基地面积为13806m2，项目面积约为55623m2，其中地上部分总建筑面积为38695m2，地下部分为两层11m 岛式站台，共设四个出入口及两组风亭。该项目采用“1+6+20”定位模式，包含一个网络运营协调与应急指挥、六个子中心及二十条轨道交通线路，具备运营协调、集中调度、整体监控、辅助决策、应急指挥等功能。由于该轨道交通网络运营指挥调度中心不仅布设了常规给排水、暖通、消防等机电系统，还配置了火灾自动报警系统、智能化集成系统、建筑设备监控系统、通信系统、综合布线系统、广播电视会议与信息查询发布系统、信息资源网接入系统等若干个系统，机电专业门类多，复杂程度较高，拟通过BIM 模型承载运营阶段静态信息，并整合运营期间动态信息进行高效传递，解决运营期间若干难点及风险。

3.2 应用过程

（1）结构BIM 模型创建。通过工程图纸创建BIM 模型并进行格式转换后导入至专业消防模拟软件，完成轨道交通BIM 运营管理模型构建。创建详细过程为：将轨道交通站点竣工图纸DWG 文件导入BIM 建模软件后，构建轴网、标高。同时，结合施工设计图纸信息，将结构柱、剪力墙、梁板、洞口及相关构件的分层绘制，随后进行复杂度较高的异形梁、异形柱、楼梯等结构绘制，并利用竖井命令预留关键孔及关键洞。在此基础上，利用参数化设备设施管理器，进行排风设备、防火门等基础设施及出入口、风亭等附属结构绘制，获得精确完整的轨道交通工程结构信息模型。

（2）建筑BIM 模型创建。在结构BIM 模型构建完毕后，新建一个建筑样板并进行轴网、标高设置，将结构模型逐一关联并在其标高、轴网上进行建筑墙、建筑板及相关构件设置，如在建筑墙柱表面进行天花板、装饰等构件建立。同时，利用幕墙命令创建屏蔽门和各种指示标志。随后，调用元器件库逐一建立闸机、电梯、安检设备、站台公共区域灭火器、设备间消防栓等设备设施。在这个基础上，利用剖切、漫游等模型交互工具，核查每个元器件构件的空间信息和属性信息，确保获得精确完整的轨道交通工程建筑信息模型。

（3）进行基于BIM 技术的运营场景模拟仿真。以BIM 的运营安全管理为例，通常包括应急事件管理、性能化分析等几个部分。其中，在应急事件管理过程中，根据应急事件类别，设置不同的数值。以火灾应急场景为例，基于建筑布局及通风模式、防排烟模式、屏蔽门开启方式对火灾应急事件发生时延期扩散效果产生影响，为确定火灾发生时轨道交通内部防排烟系统具有足量的排烟排热功效，可以依据前期BIM 建模软件构建的建筑信息模型，并通过专业仿真软件（如消防模拟软件Pyrosim），将数字模型转化为轨道交通火灾模拟模型，研究轨道交通火灾事故发生时不同火源位置下、屏蔽门开启方式、通风模式对烟气控制效果，进而确定轨道交通设备损害最小、人员安全逃生概率最大、恢复运行最快及安全疏散时间最短的方案。借鉴国内外相关资料可知，轨道交通发生火灾事故时多数乘客是被因中毒、烟气熏倒、窒息而导致的受伤或死亡，因此，运营管理者可以利用BIM 技术重点对轨道交通火灾烟气蔓延规律进行模拟，即设置站台主风机排烟、自然排风、站台主风机及隧道辅助风机组合排烟三种模式，分析屏蔽门打开一侧、全部打开、全部关闭下一氧化碳浓度、站台温度场、站台速度场及其对烟气的控制效果。在性能化分析方面，运营管理者可以设置相关数值，逐一模拟“采用工位送风及顶峰旋流风口对人员所在区域送风”“仅采用工位送风对整体调度大厅送风”等多种方案，选择大厅热环境调度最优方案并下达送风决策指令。

此外，还可以将BIM 技术应用至轨道交通资产管理、设备维修管理、客运组织管理等日常运营管理场景。

4 结语

综上所述，在城市轨道交通运营过程中，由于管理者对复杂运营环境认知的不准确、对必要数据信息的掌握不全面、对复杂的管理业务没有应用相关的技术手段，导致存在诸多运营管理上的难点和痛点。基于BIM 技术的轨道交通运营管理，充分体现BIM 技术的各项优势，顺应了当下信息数字技术发展促进管理提升的趋势，有效带动了传统轨道交通运营管理业务的提质、增效、降本，将助力轨道交通行业向实现数字化、智慧化转型迈进。