軌道交通BIM模型建立方法探討

楊海濤

BIM(Building Information Modeling)建筑信息模型，本質上是一個可視化的工程項目數據庫?；谠摂祿爝M行開發，可以完成各種應用，包括出圖、計算分析、模擬、統計、優化、監測、管理等一系列工作。其主要特點可以簡單的歸納為幾個方面：三維可視化、信息化、參數化設計和協同工作。

目前軌道交通行業設計、建設、運營的分離現狀及采用傳統二維設計帶來的信息量限制及建設過程中信息的缺失，給軌道交通項目建成后的運營維護管理帶來了巨大的挑戰。BIM技術的應用可以有效地解決信息記錄、傳承問題。

軌道交通項目BIM工作內容強調涵蓋全過程、全專業，內容繁多覆蓋面廣，全面探討其工作內容難度很大。但準確、完整、快速地建立BIM模型，是一切BIM工作的基礎。其過程也涉及到建模標準、各參與方、協同工作、軟硬件平臺、建模技術等各方面的內容。本文試圖從建模技術方面進行探討，就城市軌道交通模型建立的要求和方法提供一些參考。

一、軌道交通BIM模型主要內容

軌道交通模型范圍廣泛，從不同技術手段來說，模型類型的分類范圍如下表所示：

BIM建模的實施范圍

二、既有環境模型的建立

常規設計在二維地形圖的基礎上進行線路、站位的設計，BIM設計則需要三維基礎數據。我們優先推薦使用無人機航攝的方式，可以快速獲取周邊環境模型。

1.無人機航攝周邊環境建模要求

推薦使用無人機航攝的方式，可以快速獲取周邊環境模型。

包括真正射數字影像（TDOM），數字表面模型（DSM），數字地面模型（DEM）三維模型（3DM）和全模型三角網表面模型（3DSM），數字線劃圖（DLG），對象化處理（OBP）。

模型要求能夠分層處理，建筑物能夠單體拆分，便于工程動拆遷管理。空間分辨率為3.5cm，平面幾何精度優于5cm，高程精度優于15cm 。

2.地下管線模型建立

城市道路，尤其是路交叉口地下管線情況復雜，模型建立推薦采用自動化的建模手段。建?；A資料仍為物探成果資料，但傳統的管線扯旗表示的CAD圖紙難以標準化輸出模型資料。需要取得原始物探數據資料，便于自動建模數據自動讀取。這里推薦使用Revit軟件的參數化建模插件Dynamo，可以比較方便地根據管線種類和坐標，自動生成地下管線模型。

3.地質模型建立

根據地質勘查報告建立模型，手工建模集合軟件生成的模式，模型精度依賴于地質勘查精度。

土層模型以項目在位族的方式創建，族類型采用公制常規模型。不同土層采用拉伸建立，設定土體寬度約30m,對于部分特殊地段可按具體要求修改。

內建模型命名采用左線/右線-土層屬性-土層編號（用.分隔）

將材質參數的參數名稱命名為“土層類別”，將土層類別屬性與對象顏色對應。

水位線用5cm厚玻璃材質常規模型對象拉伸建模，沿各孔點水位高程布置，各邊比土體模型寬出2m顯示。

三、車站模型建立

車站模型與一般工民建筑物類似，建模方法也類似。目前主流建模軟件是以Autodesk Revit為主。

模型搭建基本規定：

統一建模軟件，明確軟件版本

明確項目坐標，設置共享場地，各單體相對坐標。

明確模型命名規則，明確模型目錄存儲規則。

明確模型表現標準，采用統一材質庫。

其他模型建立規則均按照項目BIM應用標準規定執行。

通常的B I M模型深度等級共分五級，分別為L1～L5。

1.高架車站

主要模型對象，在開展工作前期，我們需要在建模范圍明確后，初步梳理主要建模對象。有建筑、結構、通風空調、給排水與消防、動力照明、供電系統、軌道、接觸網、信號系統、自動售檢票、通信系統、FAS/EMCS/ACS、電扶梯、安全門、管線綜合、防排水專項、裝修、導向等。

2.地下車站

主要模型對象有建筑、結構、通風空調、給排水與消防、動力照明、供電系統、軌道、接觸網、信號系統、自動售檢票、通信系統、FAS/EMCS/ACS、電扶梯、安全門、管線綜合、防排水專項、裝修、導向等。

3.停車場和車輛段

主要模型對象有建筑、結構、通風空調、給排水與消防、動力、照明、供電系統、軌道、接觸網、信號系統、通信系統、FAS/EMCS/ACS、管線綜合、防排水專項等。

四、區間模型

區間模型的建立，首先是設計數據的標準化工作。設計圖紙的表達往往并非是能夠由計算機自動讀取的標準化數據格式。區間平曲線、縱曲線所表達的空間曲線，并不是簡單的空間投影變換的關系，對平、縱曲線對象需要進行不同方式的離散和對應，最終得到一定精度下的空間曲線坐標點，變成計算機能夠識別的分段空間坐標點。然后再對應該空間點處的橫斷面數據，得到精確的區間模型對象。同時依據該空間曲線的模型，也可以得到里程換算關系，便于按里程布置區間設備模型對象。

1.高架區間

從建模特點來說，高架區間可以分為預制簡支梁和現澆橋梁區間兩種。簡支梁高架區間比較容易通過標準化的柱墩、蓋梁和簡支梁形式進行自動化的模型建立?，F澆梁（鋼箱梁）跨線橋，則需要根據不同的橋梁形式，進行各工點橋梁的分別建模。簡支梁高架區間的簡支梁本身為直線型簡支梁，主要根據墩柱位置和標高進行數據的離散化建模。

2.地下區間

盾構區間主要包含盾構環片、區間工作井、聯絡通道等對象、內部軌道、軌旁設備、接觸網等各種對象。盾構區間標準化程度相對高架區間來說更高，模型建立也更容易。盾構環片長度固定，標準統一。

盾構區間主要采用Revit+Dynamo建模，首先根據襯砌詳圖建立盾構環片襯砌族文件，拼合為盾構環片。然后根據平、縱曲線和盾構環排布圖，計算得出環片坐標和姿態表，再根據坐標姿態表生成盾構區間模型。然后增設旁通道、工作井等附屬對象。最后將區間模型與車站模型結合。

五、結語

高效率的模型建立方法是軌道交通BIM應用工作首先需要面對的困難。近年來模型建立技術手段日新月異，及時地對現有技術進行總結，對未來技術進行展望，有著非常積極的作用。