BIM技术在城市轨道交通建设中的应用现状与发展建议

苟 帅

(中铁第一勘察设计院集团有限公司, 山东青岛 266000)

随着我国经济和科技水平的不断提高，我国城市轨道交通建设取得了显著成就，根据交通运输部统计数据，截至2020年底，我国内地共有44个城市开通运营城市轨道交通线路233条，运营里程达7 545.5 km。然而，随着城市轨道交通建设的不断深入，其特殊性与复杂性也不断凸显。城市轨道交通工程涉及专业众多，包括线路、轨道、结构、给排水、通信、自动化等，具有建设周期长、资金投入大、交流和协调管理难度大、干扰因素多等特点[1]，往往一个环节出现问题，都将会对整个工程的进度和质量造成较大影响。因此，急需创建一个用于城市轨道交通工程协同工作的平台，以提高工作效率，提升工程质量。

近年来，建筑信息模型(building information model，BIM)技术作为解决复杂工程问题的有效途径之一，在工程建设中得到了广泛应用。本文通过分析BIM技术在城市轨道交通规划阶段、设计阶段、施工阶段及运维阶段等全生命周期阶段的应用现状，探讨了目前我国城市轨道交通BIM技术应用过程中存在的问题和不足，并提出了相应的应对措施，为我国城市轨道交通建设的发展提供借鉴和参考。

1 BIM技术概述

BIM技术是以建筑工程为对象，运用物联网、云计算等先进的信息技术，建立三维数字化的建筑物信息模型，利用三维数字模型储存和传递设计、施工、运维等各阶段的信息，从而解决工程全生命周期中高复杂度的数据交换、协同管理等问题[2-3]。将BIM技术应用到城市轨道交通建设中，可以关联建筑设计、施工、运维以及管理等阶段的所有信息，实现不同专业间的相互协作，保证信息的实时更新。一方面，能提高设计和施工间的信息交流；另一方面，能够将建设进度完整、详细地呈现给业主及管理人员，从而提高工程完成质量与效率[4]。由此可见，在城市轨道交通工程中应用BIM技术具有重大意义。

2 BIM技术在城市轨道交通中的应用现状

BIM技术最早应用于美国，自2003年起，美国发布了一系列BIM相关指南，开启了BIM技术在工程行业的应用研究[5]。目前，BIM技术在欧洲国家的建筑、交通、市政等多个领域已经得到广泛应用，取得了一定的成果[6]。相比于欧美等发达国家，我国BIM技术应用起步较晚。由于我国城市轨道交通建设的复杂性，BIM技术在应用过程中受到各方面条件的限制，应用进展缓慢，目前，在我国城市轨道交通建设中有效运用该技术的工程项目较少。但由于BIM技术在城市轨道交通工程建设中具有明显的应用优势，近年来在国家、省市等相关政府部门和建设单位的大力支持和推广下，相关单位对BIM技术在城市轨道交通工程各阶段的应用进行了大量探索，取得了显著的应用效果。

2.1 BIM技术在前期规划阶段的应用现状

城市轨道交通建设过程中，项目的前期规划至关重要。在前期策划阶段，通过对收集的大量信息从经济、技术和管理层面进行研究与探索，实现项目的科学实施和决策，达到优化和增值的目的。目前，BIM技术在前期规划阶段的应用主要体现在成本控制和场地规划等方面。蒋艾玲[7]通过研究BIM在工程前期规划阶段的造价控制中的应用，发现通过运用BIM技术，可以对项目建设成本进行准确有效的把控，同时大大降低项目后期的建设错误。赵武阳[8]分析了BIM技术在地铁工程前期规划方面的应用，认为可以通过BIM技术构建包括施工场地地质条件、管线、建筑物特征等的城市交通三维模型，用于项目可行性研究分析。

2.2 BIM技术在设计阶段的应用现状

目前BIM技术在城市轨道交通项目设计阶段主要有3个方面的应用：

(1)三维可视化的设计方法。不同于传统的二维平面设计，通过BIM技术可以建立待建工程的三维可视化模型，清晰地向设计、施工以及管理人员展示待建工程的空间结构和细部特征，使用户全方位了解待建工程的各类信息，具有直观、可视、可靠的特点。

(2)为各个专业协同设计提供有效途径。通过BIM技术可以建立集土建工程、机电工程、交通安全工程等于一体的设计平台，整合各项数据信息，极大地方便了设计人员进行信息查阅和交换，从而提高了设计质量和效率。

(3)提高设计方案的优化效率。传统的二维设计过程中，一旦出现设计变更，就要进行大量的图纸修改或重绘，消耗大量的人力和时间。而利用BIM技术，在设计最开始便可以通过设计模型分析不同设计方案的经济指标和可行性，从而选择最优的设计方案。同时，一旦在施工过程中发生变更，由于BIM模型具有一致性与关联性，可根据局部的修改反馈到整个工程模型，从而减少人力消耗，降低设计错误，大幅提高工程品质。

2.3 BIM在施工阶段的应用

BIM技术在城市轨道交通施工阶段的应用，主要表现在利用BIM模型可以高效地实现施工过程控制和成本控制。城市轨道交通工程是典型的复杂建筑工程，而利用BIM技术，可以轻松实现施工过程的精细化模拟，及时发现施工中存在的问题并加以优化，从而规避风险，达到保证施工质量和安全，节约工程造价的目的。例如，在厦门轨道交通建设过程中，通过BIM技术实现了工程的虚拟建造，提前发现了施工现场存在的问题，减少了临时设施的拆改，保障了工期。尤其在复杂节点施工交底方面，利用BIM技术对复杂节点进行建模，现场交底通过三维模型直观地表达设计意图，有效加强了设计-施工沟通，避免因理解不到位对工程质量的影响[9]。

2.4 BIM在运营维护阶段的应用

城市的轨道交通不仅在设计和施工过程中工作繁杂，在后期的运营维护过程中同样难度巨大。目前我国BIM技术处于起步阶段，在运营维护阶段应用仅做了一些探索性应用，但同样显示出较好的应用前景。如可以通过BIM技术对列车以及相关设备的运行信息进行实时记录和分析，使相关工作人员及时了解各设备的运行状态，从而及时采取维护措施，提高运营管理工作的质量效率。

3 城市轨道交通BIM技术应用存在问题

根据以上分析可以看出，BIM技术在城市轨道交通工程中具有较大的应用优势，其最终目标是解决设计、施工、运维等各阶段不同专业、不同人员之间的一体化协同问题，从而实现工程的高效、经济建设和管理。但由于对BIM技术的理解不足，目前各地区对该技术的应用仍存在诸多问题，主要体现在几点：

3.1 相关标准不完善

随着BIM技术应用的不断深入，城市轨道交通建设BIM技术逐渐向全生命周期应用发展。想要实现不同阶段BIM技术的协同应用和信息共享，所提供的BIM模型必须具有统一的建立标准。然而，目前行业内尚未形成统一的BIM标准，不同机构的BIM交付标准均不相同，BIM建模的深度和广度也各有特点、无法通用。如广东省制定的DBJ/T 15-160—2019《城市轨道交通建筑信息模型(BIM)建模与交付标准》[10]中对各专业BIM建模内容进行了初步定义，但对于建模的细节未作具体规定。因此，如何综合考量BIM应用的广度和深度，建立健全城市轨道交通工程BIM标准体系，成为BIM技术在城市轨道交通工程应用的首要问题。

3.2 缺乏高效的信息管理体系

城市轨道交通工程工程规模巨大，涉及专业众多。同时城市轨道交通工程的建设周期一般较长，在工程建设过程中随着BIM模型的不断创建、操作，将产生海量信息。由于缺乏高效的信息管理体系，这些庞杂的模型信息会随着工程建设的推进出现不同程度的缺少、遗失现象，这为使城市轨道交通工程的管理造成极大的困难。因此，如何高效管理工程建设各阶段的模型和信息，实现BIM信息的全过程可追溯，是城市轨道交通建设项目的重要问题。

3.3 全寿命周期应用深度不足

BIM技术的优势在于能高效解决工程全生命周期中高度复杂的信息交换以及协同管理等问题。然而当前BIM技术在我国城市轨道交通工程中的应用尚处于初期阶段，BIM应用深度不足，并且主要是阶段性的。导致BIM技术的应用价值难以完全体现。是我国城市轨道交通工程建设面临的又一难题。

4 城市轨道交通BIM技术应用建议

综上所述， BIM技术在我国城市轨道交通工程应用过程中仍存在诸多问题。为更好地推进我国城市轨道交通建设，提出几点应用建议。一是建立健全BIM技术标准体系。统一的技术标准是实现BIM技术广泛应用的前提，政府和行业应联合推进BIM标准化工作，完善我国城市轨道交通工程BIM标准体系，形成统一的建模以及数据交换模式，实现BIM技术的广泛协同应用。二是构建全生命周期信息管理平台。城市轨道交通工程系统复杂，周期跨度长，要想实现其在各个环节的完整传输和有效扩展，必须建立高效的管理系统。应在模型统一表达的基础上，进行多资源协同与优化，实现全生命周期各阶段数据的协同与高效管理。三是加强BIM技术的全生命周期应用。BIM技术想要获得最大的应用优势，就必须实现BIM技术在整个项目的全过程应用，实现工程全生命周期数据关联和共享，实现资源配置优化、高效统一管理，从而减少成本消耗，提高建设效率。

5 结论

近年来，BIM技术在城市轨道交通建设中得到了越来越广泛的应用，并取得了一定的应用效果。文章通过分析目前BIM技术在城市轨道交通建设各个阶段的应用情况，认为BIM技术城市轨道交通工程这类复杂工程中具有较大的应用优势，同时也存在相关标准不完善，缺乏高效的信息管理体系、全寿命周期应用深度不足等问题，难以发挥BIM技术优势，制约着城市轨道交通建设的发展。因此，为进一步发挥BIM技术在轨道交通中的作用，应加快完善轨道交通工程的BIM标准体系，构建基于BIM技术的全生命周期信息管理平台，同时加强BIM技术在城市轨道交通工程全生命周期的应用，从而推动城市轨道交通建设深入高效发展。