城市軌道交通的BIM技術應用分析

孫劍光

（重慶市軌道交通設計研究院有限責任公司，重慶 401120）

1 研究背景

如今各行各業(yè)正高速發(fā)展，在這樣的情況下，BIM技術自然而然得到了廣泛的運用，并且BIM技術的運用以及基于該技術理念進行的建筑領域上三維化的設計已經得到了眾多施工企業(yè)的青睞。現階段，BIM技術是解決建筑行業(yè)當中的問題、提升軌道交通工程質量的手段之一，它可以實現建筑的全生命周期管理，縮短設計建筑的時間，保證軌道交通的穩(wěn)定性[1]。

時至今日，BIM技術已經成為我國城市規(guī)劃項目中不可或缺的一部分，在推動軌道交通發(fā)展方面起到舉足輕重的作用[2]。BIM技術的發(fā)展前景極為良好，本文結合BIM技術在我國城市軌道交通的應用現狀，指出BIM技術面臨的主要問題，通過對這些問題進行分析，從而對BIM技術在軌道交通發(fā)展中的前景和方向進行預測。

2 BIM技術的定義

BIM技術結合了數字化技術，通過建立虛擬化的工程三維模型，并為這個虛擬的建筑三維模型提供完整的工程信息庫。BIM代表著一種新的理念和實踐，即通過信息技術的應用和創(chuàng)新的商業(yè)結構來減少建筑的各種浪費，進而降低建筑的碳排放。在建筑綠色節(jié)能設計方面，BIM技術可用于為建筑評估過程中的能耗性能評估提供可靠數據，為碳排放決策提供依據，并整合建筑全生命周期的數據信息，從施工設計優(yōu)化、施工過程能耗分析和模擬，為了實現綠色運維管理，對建筑過程架構進行了重新整合和升級，建設健康、適用的綠色建筑空間。應用BIM技術進行綠色節(jié)能應用，簡化建筑的綠色評價流程，在簡單方便的同時，大幅延長了建筑的生命周期。

3 BIM技術的現狀

3.1 國外現狀

國外在BIM技術方面的研究比國內起步更早，并得到了廣泛的關注和運用[3]。BIM技術最初是幾個較小的國家首先進行研究和實踐，如芬蘭、挪威以及新加坡，但由于美國對BIM技術的研究最多，所以在BIM技術的運用上處于引領世界的地位。除了美國之外，其他國家對BIM技術的研究和運用的熱情也較為高漲，英國政府對BIM技術的運用提出了明確的指示，要求開發(fā)商要通過BIM技術將項目設計和施工以及后續(xù)的運營都結合在一起，從而發(fā)揮BIM技術的優(yōu)秀性能。

3.2 國內現狀

BIM技術是近幾年新興的技術，已經成為建筑行業(yè)上熱門的話題。由于我國普遍使用的設計軟件一開始并沒有BIM的設計理念，加上BIM標準形成于國外，BIM技術總體上屬于外來的技術，在我國推廣和普及緩慢。另外，企業(yè)對于BIM技術概念意識輕、不重視，這就使得BIM技術在我國的應用并不理想[4]。

總體來說，BIM技術還是在各行各業(yè)得到了發(fā)展和改善，項目負責人在進行建模時，需要集合設計單位、施工單位、供應商等相關負責人的意見，通過眾人的謹慎討論構建BIM模型，改變傳統模式下投資方和施工方反饋給設計院的模式，使得建筑信息的傳遞更為準確、快速。但是目前我國在BIM技術方面的人才極為缺乏，而許多軌道交通工程相關的負責人對于BIM技術的了解仍然停留在表層上，沒有進行深入了解，從而在將BIM技術運用到軌道交通工程的時候，會產生一些問題。

4 BIM技術在軌道交通行業(yè)當中的應用

4.1 BIM技術的應用方式

4.1.1 設計階段

運用BIM技術的三維模型建造能力，可以生成具有價值的重要數據以及圖形，并且這些圖形能夠和三維模型在邏輯性上保持緊密的聯系，并且通過BIM技術，這些數據得到實時更新，因此BIM技術在三維模型構建中發(fā)揮了巨大作用。城市軌道交通三維模型通常由眾多模型元素組成，主要與城市社會經濟信息有關，如人口狀況、土地城市經濟結構、經濟規(guī)模和經濟規(guī)劃，還包括城市自然條件、環(huán)境信息、城市交通數據、土地利用規(guī)劃、旅游需求等信息。在對這些大量真實可靠信息進行詳細分析后，根據模型信息進行相應的計算，如計算線路長度、計算日乘客量、計算軌道網絡的平均距離等，最后使用分析層次過程和模糊決策方法，進行評估和程序優(yōu)化工作。

4.1.2 建造階段

在進行現場施工的時候，通常都是將三維渲染動畫真實明確地展現給眾人，使工程更加直觀，方便施工人員的理解。另外，在現場施工管理方面，運用BIM技術，可以最大限度減少工程返工的次數，節(jié)省成本，提高施工效率。BIM技術可以通過三維立體化的空間來明確展示軌道交通的現狀，在第一時間發(fā)現問題，并提出相應的對策和方案，高效快速地解決問題，實現節(jié)省成本的目的[5]。

成本管理對于軌道交通建設較為重要，需要用最低的成本完成工程建設。成本管理關系著軌道交通工程的質量以及建設企業(yè)的效益，為了使工程成本達成平衡，可以利用BIM技術對軌道交通建設工程進行全方位的監(jiān)控，使所有工程項目當中產生的數據均可以在系統進行管理和查找，從而保證不會出現浪費的現象。

在項目安全管理方面，BIM技術可以通過建立3D模型對軌道交通工程進行全方位的安全監(jiān)控。利用BIM可視化技術，能夠展現工程項目存在的安全隱患，并利用模擬技術分析工程的風險和隱患，從而快速準確地解決隱患問題，提高軌道交通工程的安全性。

4.1.3 運維階段

在城市建設中，不僅要求完成對城市軌道交通的規(guī)劃，還需要對其進行維修和保養(yǎng)。但當前我國在城市軌道交通的運維工作不夠完善，機制不成熟，導致不能保證對設備系統進行定期維護，從而帶來不必要的麻煩，甚至造成安全事故。

在軌道交通運營期間，利用BIM可視化管理系統（圖1），綜合分析軌道交通的客流信息、列車運行情況、基礎設施建設情況等，及時排查軌道交通存在的安全隱患，規(guī)劃更好的運行路線，保證在發(fā)生安全事故時可以從容應對。

圖1 BIM可視化管理系統

另外，利用BIM技術，可以綜合分析軌道交通車站的能耗情況，結合云計算、物聯網等高新技術，實現對車站照明、電梯、空調等能耗設備的節(jié)能調控，實現車站的低碳自動化運行。

利用BIM技術可以更加清晰地了解軌道交通的運行情況，如列車的行駛狀況、軌道的磨損情況等，從而第一時間對車輛、軌道進行維修，節(jié)約時間的同時還節(jié)省了人力，在提高維修的效率方面發(fā)揮了巨大的作用。

4.1.4 設備、資源的管理

結合設備生產商提供的設備結構尺寸圖紙、元器件圖紙及相關信息，建立相應的設備BIM三維模型，精確到設備的每一個結構及工作狀態(tài)，并按照BIM技術方案要求在設備上張貼二維碼標示，將設備型號、生產日期、檢驗日期、檢驗人員、出廠代碼等相關數據全部在二維碼中進行體現，設備到貨后用專用二維碼掃描儀掃描設備后將其錄入BIM信息平臺中。

4.2 BIM技術存在的問題

BIM技術雖然在軌道交通工程當中發(fā)揮了巨大作用，但是由于其本身缺陷和時代發(fā)展的局限性，BIM技術仍然存在著許多問題需要解決。

首先，BIM技術的應用還不夠深入。目前對BIM技術的應用僅僅停留在圖紙模型構建，對于信息管理等方面，在數據傳遞后，卻沒有再次應用到BIM技術。

其次，BIM技術集成度也很低。軌道交通工程各個方面缺乏相關標準，因此BIM技術也很難集成所有信息，企業(yè)之間對信息數據的交換存在困難，從而造成反復施工，浪費人力的情況。

再次，BIM技術需要結合企業(yè)的現狀進行運用，但是有一些企業(yè)并沒有考慮到這一點，大多數情況運用的BIM技術沒有找到正確的應用方法，而由于不同地域、不同企業(yè)在運用BIM技術上存在很大的差異，并不能實現統一，從而在一定程度上阻礙了BIM技術的發(fā)展。

最后，BIM技術的相關技術人員缺乏，無法滿足企業(yè)的需求，這就造成了BIM技術不能全面發(fā)揮其本來的作用。

4.3 如何解決存在的問題

城市軌道交通工程建設中應用BIM技術，需要通過BIM技術來為參建單位搭建一個多方面協同的BIM管理平臺，將這個平臺和其他互聯網技術相結合，構建以BIM技術為主，其他互聯網技術為輔的建造模式，在建造的過程當中，便可以第一時間掌握項目的相關信息，并且將這些信息傳遞給參與到項目當中的每一個部門，這樣能在很大程度上提高決策的效率和質量。

現階段，城市軌道交通開始向綠色低碳方向發(fā)展，因此，有必要制定相關標準，全面梳理應用廣泛的新工藝、新材料、新施工方法，并進行系統整合，聯合綠色施工系統、建設單位、城市軌道交通設計咨詢公司、綠色施工咨詢機構等制定完整的綠色軌道交通設計與評價技術體系和標準，為新型城市軌道交通提供標準化支撐，更好地實現BIM技術的信息集成。

對于軌道交通建設企業(yè)來說，如何根據工程施工現狀合理應用BIM技術是十分關鍵的，建設企業(yè)要結合企業(yè)情況、工程規(guī)模、地方政策、地域差異等分階段、合理地應用BIM技術。例如在項目運營階段，使用BIM模型和集成數字技術，如物聯網和地理信息系統，可以建立不同的綜合運維管理平臺，并有針對性地應用在日常管理、應急管理、設備能耗監(jiān)測等部門，為軌道交通綠色運維管理提供精細化、可視化技術支持。

城市軌道交通建設企業(yè)要加強BIM技術人員的培訓，積極引進高端技術人才。同時企業(yè)管理者也要積極學習BIM相關管理技術，充分發(fā)揮出這項技術的優(yōu)越性。

5 結語

總之，BIM技術城市在軌道交通建設中有著廣泛的應用。合理應用BIM技術，不僅可以提高施工質量、縮短工程工期，還可以對工程的全過程實施監(jiān)管，及時發(fā)現并排除存在的隱患。同時，在軌道交通運維階段，應用BIM技術可以更好地實現低碳交通的運營。因此，需要加強對BIM技術的重視，積極培訓相關技術人才，更好地應用在軌道交通工程建設，促進軌道交通行業(yè)的發(fā)展。