基于BIM的地鐵動力照明設計

摘 要：地鐵車站空間狹小，專業繁多、管線復雜，傳統的二維設計方法難以實現地鐵項目高效精準的設計，容易導致施工困難。文章以蘇州市軌道交通5號線工程某車站的BIM協同設計為例，介紹了BIM技術在地鐵動力照明設計中的應用，提出了Revit在動力照明設計中存在的不足，展望了BIM技術在地鐵全壽命周期解決方案中的應用前景。

關鍵詞：地鐵；動力照明；BIM；Revit

引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM），是以三維數字技術為基礎，集成建筑工程各種相關信息的工程數據模型。目前國內已有多條軌道交通線路陸續使用BIM技術，如廈門市軌道交通一號線，南寧市軌道交通一號線等。通過以數字和實物方式構建的軌道交通工程，能夠在設計、施工和運營等方面兼具高效性和有效性，使工程的各階段都能制定更好的決策和管理。

1 BIM技術在地鐵車站動力照明中的應用

現階段，國內各地鐵設計院動力照明專業對BIM技術的應用僅局限于電氣設備用房的設備布置及車站內橋架的繪制[1]，無法有效利用BIM軟件實現動力照明相關設備信息的數字化和系統化。如何深入應用BIM技術，提升動力照明系統設計深度，實現配電網絡系統化，是未來BIM技術在軌道交通項目電氣設計領域應用的探究方向。

2 BIM地鐵車站電氣設計

2.1 工程概況

此次應用BIM設計的工程為蘇州市軌道交通5號線工程某車站，該站是大空間特色車站，主體建筑分為公共區、設備區兩大部分，面積約為8986平方米。按照設計文件要求，利用Autodesk公司Revit軟件作為主要建模軟件，構建地鐵車站的建筑、結構、通風空調、給排水、電力等專業BIM模型，并實現三維模型和二維圖紙的交付。（如圖1所示）

2.2 協同設計

Revit軟件的協同設計可以通過文件鏈接和中心文件兩種方法實現。本次設計采用中心文件和工作集相結合的方式，通過Bentely公司的ProjectWise軟件構件中心文件的，使中心文件存儲于網絡服務器上，設計團隊通過既定權限訪問中心文件，實現多專業協同設計。

2.3 電氣配置

Revit2015集成了MEP功能，可以通過“MEP配置”實現電氣參數的修改，使電氣參數及名稱更符合中國行業標準。本工程根據總體設計文件要求，在MEP配置中設置了電纜名稱、電纜載流量、電纜尺寸配電系統及電壓、橋架尺寸、負荷分類及需要系數等配電參數。Revit能基于以上參數，根據負荷用電量、輸入電源等信息，生成配電回路信息。

2.4 項目參數

由于Revit中國化程度不深，未針對中國用戶的習慣設置項目參數，所以需要在工程中根據項目需要設置項目參數。根據工程需要，可設置電纜敷設方式、電纜編號、穿管類型、工程名稱等信息進行添加。在新建項目參數時，應使用共享參數，并設置參數類別，以便于生成配電盤明細表、設備明細表等各類數據。

2.5 電氣族的構建

族是Revit軟件中一個非常重要的構成要素，是一個包含通用屬性集和相關圖形表示的圖元組[2]。族連接件賦予了族構建靈魂，是實現族特性的主要手段。通過電氣連接件可以設置電氣族的負荷特性，進而使電氣設備實現邏輯上的相互連接，形成配電系統。只有建立完善的各類電力族庫，才能體現BIM設計的優勢，也才能進行下一步的設計工作[2]。

2.6 車站配電系統的構建

地鐵配電系統分為動力配電和照明配電，0.4kV降壓變電所位于車站右端站廳層，車站兩端各設一個環控電控室，站廳站臺每層每端各設置一間照明配電室。

電纜敷設于電纜橋架、支架、管線等，用電負荷與配電設備間通過Revit自帶的“電路”功能構建配電系統的邏輯連接，并生成配電系統回路信息。

地鐵車站的接地系統采用綜合接地方式，但Revit不具備防雷接地設計功能。本次設計采用基于內建模型和新建構件族相結合的方式搭建綜合接地網、站廳站臺接地扁鋼等。（如圖1所示）

2.7 綜合管線碰撞

地鐵車站綜合管線主要包括風、水、電、弱電、通信信號等專業。基于BIM的綜合管線設計，可以有效規劃通道內各專業的管線布置，避免碰撞的發生，正確引導施工。本次設計先通過中心文件協同設計避免大面積的管線碰撞，再在后期通過管線碰撞檢測查找存在的碰撞問題，通過專業間的協調實現管線零碰撞。

3 Revit軟件存在的不足

Revit作為一款專業的工程設計軟件，雖然具有強大的土建設計能力和二次開發擴展能力，但其在電氣設計領域的開發還存在諸多的不足。根據筆者的使用，現將Revit在電氣專業的不足歸結為以下幾點：（1）在電氣符號、參數、信息等方面的表達方式和國內電氣行業標準不相符；（2）能夠搭架較完整的配電系統體系，但卻不能自動生成配電干線系統圖；（3）生成的配電盤明細表和國內標準的配電箱系統圖表示方法差別較大；（4）在照明、插座等接線中，無法自動生成導管；（5）無法繪制電纜、母線槽等常用電氣材料；（6）不具備專業的防雷接地設計功能；（7）配電箱的容量不能指定，也不能設置裕量；（8）水平橋架和垂直橋架連接存在無法有效連接的情況；（9）明細表無法快速統計電纜的數量等；（10）碰撞檢測時，不能同時鏈接多個文件。

4 BIM技術在軌道交通工程中的應用展望

BIM是在計算機輔助設計基礎上發展起來的多維信息集成技術，能夠使建筑的物理特征和功能數字化和可視化，可以服務于軌道交通工程的規劃、勘察、設計、施工和運營維護等各個階段的全壽命周期，為數字化時代的軌道交通工程的創新建設和運營維護提供有利保障。

5 結束語

文章將本次BIM技術在動力照明中的應用經驗總結如下：（1）基于ProjectWise構建Revit的中心文件，實現協同設計；利用工作集功能，實現權限操作。（2）利用“MEP設置”和“項目參數”功能配置配電系統的參數。（3）利用電氣族、系統族、內建族搭建完整的配電系統和接地系統三維模型；利用“電路”功能搭架配電系統的邏輯聯系。（4）Revit可以實現專業間的管線碰撞測試，改善設計精確度，降低施工難度，提高工程的安全性。（5）Revit還存在諸多不足，有待進一步的完善和二次開發。

參考文獻

[1]李驥.BIM技術在工業建筑電氣設計中的應用[J].建筑電氣，2015（9）：49-52.

[2]劉航，宋新啟.BIM在鐵路客站電氣設計中的應用[J].建筑電氣，2015（10）：55-58.