BI M技術(shù)在軌道交通工程中的應(yīng)用探討

郭云飛

（山東省公路橋梁檢測中心有限公司，山東 東營257091）

1 引言

軌道交通作為城市建設(shè)的重要組成部分，對城市的交通發(fā)展有重要意義。軌道交通工程涉及范圍廣、周期長、工程量大、對周圍環(huán)境影響大，在工程管理過程中積極應(yīng)用BIM技術(shù)，可以有效規(guī)避軌道交通工程的不良影響，及時解決軌道交通工程中的問題，避免軌道交通工程的運行受到影響。不僅如此，BIM技術(shù)在一定程度上可以保障軌道交通工程建設(shè)的安全性，推進(jìn)施工進(jìn)度。

2 BI M技術(shù)介紹

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)的載體為三維數(shù)字化技術(shù)，可以結(jié)合建筑工程項目，從建筑設(shè)計直到施工、竣工等階段制定全過程生命周期管理體系，及時將與建筑項目有關(guān)的信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)全過程管理控制，促進(jìn)不同企業(yè)與部門之間的協(xié)同工作，為工程項目提供信息庫，方便工程項目管理，保證項目質(zhì)量[1]。

3 BI M技術(shù)特征介紹

3.1 信息集成化

BIM技術(shù)在實際應(yīng)用中，可以對數(shù)字信息進(jìn)行統(tǒng)計與處理，以數(shù)字信息技術(shù)為基礎(chǔ)，及時進(jìn)行數(shù)據(jù)信息分析，隨后對建筑物進(jìn)行數(shù)字化模擬[2]，借助數(shù)字信息，分析項目模型的空間關(guān)系，進(jìn)行最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且對視覺信息進(jìn)行科學(xué)表達(dá)，明確不同要素數(shù)據(jù)信息的變化，如項目中的管線等，由此建立更完善的三維模型數(shù)據(jù)庫，為工程項目的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.2 系統(tǒng)傳遞性

BIM技術(shù)作為當(dāng)前工程項目開展的重要技術(shù)支持，數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性是其重要特征。工程項目往往數(shù)據(jù)基數(shù)大，數(shù)據(jù)之間存在明顯的關(guān)聯(lián)性，從項目數(shù)據(jù)的角度出發(fā)，若某項數(shù)據(jù)出現(xiàn)變化或者被修改，BIM技術(shù)可以根據(jù)數(shù)據(jù)變化對其他圖元以及相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和計算，從而省去人工處理圖紙環(huán)節(jié)，避免了人因失誤，為設(shè)計人員與管理人員提供了便利[3]，更在很大程度上為工程項目節(jié)約了人力資源消耗，減少了相關(guān)成本，同時提高了工作效率。

3.3 支持協(xié)同工作

將BIM技術(shù)應(yīng)用到軌道交通工程中，還要關(guān)注其協(xié)同性特征?？梢愿鶕?jù)項目的具體情況創(chuàng)建監(jiān)測、管理協(xié)調(diào)平臺，方便項目各參建方進(jìn)行實時溝通，對工程項目各個環(huán)節(jié)進(jìn)行實時監(jiān)管，繼而取得理想的設(shè)計效果與施工質(zhì)量。

4 BI M技術(shù)在軌道交通工程中的應(yīng)用趨勢

隨著我國軌道交通工程不斷發(fā)展創(chuàng)新，相關(guān)企業(yè)加大了對工程項目技術(shù)監(jiān)督與管理的力度，逐漸在地鐵車站可視化設(shè)計中引入BIM技術(shù)，并且將其應(yīng)用逐漸延伸到管線敷設(shè)、設(shè)備安裝等方面。近年來，相關(guān)人員對BIM技術(shù)在交通工程中的應(yīng)用研究不斷深入，使該技術(shù)在交通工程中的應(yīng)用逐漸成熟，取得十分理想的成效，并開始應(yīng)用在交通工程的其他方面，如前期設(shè)計、施工、運營等，對軌道交通工程建設(shè)起著至關(guān)重要作用。

5 軌道交通工程中BI M技術(shù)的具體應(yīng)用

5.1 BI M技術(shù)在前期規(guī)劃中的應(yīng)用

軌道交通工程涉及范圍廣，工程周期長，在前期規(guī)劃工作中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以從可行性研究角度出發(fā)，創(chuàng)建以城市軌道交通工程為中心的三維模型，模型中包括軌道交通工程中的所有元素，如地質(zhì)條件、線路設(shè)計以及管線規(guī)劃等。以線路設(shè)計為例，借助BIM三維模型，可以及時展示軌道交通工程周圍的環(huán)境以及既有建筑等內(nèi)容，幫助軌道交通工程順利完成選線設(shè)計分析，同時合理布置站位。車站規(guī)劃中，在BIM技術(shù)的協(xié)助下，可以完成線路總體布局，尤其是在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的輔助下，可以結(jié)合地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用實現(xiàn)軌道交通工程的精準(zhǔn)測量，確定車站的位置。從道路紅線、軌道交通周圍建筑以及施工范圍等方面，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以幫助設(shè)計人員及時掌握規(guī)劃實施可能存在的限制性因素，同時完善車站總體規(guī)劃布局計劃，及時確定車站埋深以及建設(shè)要求、規(guī)模等。

5.2 BI M技術(shù)在可視化設(shè)計中的應(yīng)用

在軌道交通工程的設(shè)計環(huán)節(jié)，可視化設(shè)計是BIM技術(shù)的重要應(yīng)用。BIM技術(shù)應(yīng)用中，可以以可視化設(shè)計為基礎(chǔ)及時創(chuàng)建軌道交通工程的信息模型，以三維模型協(xié)助軌道交通工程設(shè)計人員，對地形、地質(zhì)以及周圍環(huán)境等因素進(jìn)行全面的掌握與分析，同時從功能性角度出發(fā)對軌道交通工程展開一體化設(shè)計。三維實體模型設(shè)計能夠協(xié)助設(shè)計者全方面地進(jìn)行方案設(shè)計，為城市軌道交通設(shè)計與施工提供了方便。三維模型從很多方面做到了可視化，使軌道交通工程設(shè)計具有直觀性、可靠性、全面性的特點。

5.3 BI M技術(shù)在協(xié)同設(shè)計方面的應(yīng)用

協(xié)同設(shè)計方面主要是在軌道交通工程設(shè)計單位中，以局域網(wǎng)為中心，通過BIM技術(shù)對軌道交通工程中數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用，搭配網(wǎng)絡(luò)通信軟件，打造更完善的通信系統(tǒng)，為軌道交通工程的運行、相關(guān)人員進(jìn)行信息查閱、文件交換以及在平臺上進(jìn)行溝通交流等提供基礎(chǔ)，尤其是管理與設(shè)計人員。BIM技術(shù)在協(xié)同設(shè)計中，以統(tǒng)一平臺為載體，可以對項目內(nèi)容、設(shè)備管理以及結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面全部進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃與管理，不僅真正做到資源共享，還可以在很多方面加快信息傳播速度，實現(xiàn)實時交流，隨時掌握軌道交通工程的設(shè)計情況。軌道交通工程中，不同專業(yè)的管理與工作人員可以根據(jù)BIM模型對項目文件進(jìn)行實時查閱與優(yōu)化，確保相關(guān)信息共享同步基礎(chǔ)上，及時添加工程其他實時信息，與軌道交通工程項目具體情況無縫銜接，使管理人員、設(shè)計人員以及施工人員等實現(xiàn)整體協(xié)同管理與作業(yè)。利用BIM技術(shù)提供的3D模型，可以展開工程設(shè)計檢討，對軌道交通工程建筑間隔、水電環(huán)控組件、軌道設(shè)計規(guī)劃、機(jī)電設(shè)施、結(jié)構(gòu)構(gòu)件等進(jìn)行碰撞檢查，并且及時生成軌道交通工程的相關(guān)輔助圖。

5.4 BI M技術(shù)在優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用

對于軌道交通工程設(shè)計，由于影響因素較多，在設(shè)計中應(yīng)不斷優(yōu)化。傳統(tǒng)的軌道交通設(shè)計調(diào)整主要以手工修改為主，不僅效率低，而且修改后方案的準(zhǔn)確性與整體性等方面不夠理想，甚至還會受到部分結(jié)構(gòu)的影響而出現(xiàn)反復(fù)修改的現(xiàn)象。在設(shè)計優(yōu)化中科學(xué)應(yīng)用BIM技術(shù)可以加快修改速度與準(zhǔn)確性，節(jié)省人力資源，縮短修改時間，減少修改精力，保證所有修改信息都能科學(xué)匹配。BIM技術(shù)創(chuàng)新了優(yōu)化設(shè)計的模式，避免了傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題，節(jié)省了工期，保證了設(shè)計的合理性。

圖元構(gòu)建是BIM模型的重要組成，所有構(gòu)件之間存在明確的關(guān)聯(lián)，在此基礎(chǔ)上及時將圖紙與三維視圖模型進(jìn)行有效連接，可以達(dá)到軌道交通工程設(shè)計的一致性以及構(gòu)件的關(guān)聯(lián)性。若設(shè)計優(yōu)化期間發(fā)現(xiàn)問題，BIM系統(tǒng)會及時將問題反饋到設(shè)計部門，同時，在三維模型視圖中加以呈現(xiàn)，為設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計變更提供方便，從專業(yè)的角度提高對系統(tǒng)設(shè)計的協(xié)調(diào)性。由此可以降低設(shè)計方案的錯誤率、勞動強(qiáng)度和成本，提高工作效率。

5.5 BI M技術(shù)在碰撞檢測中的應(yīng)用

在軌道交通工程中設(shè)計中，可以應(yīng)用BIM技術(shù)對機(jī)電專業(yè)展開碰撞檢測。通過碰撞檢測，可以及時了解軌道交通工程機(jī)電規(guī)劃與管線敷設(shè)等方面的設(shè)計情況，并以三維視圖效果的形式更直觀地呈現(xiàn)檢測結(jié)果，以此優(yōu)化設(shè)計方案。特別是管線、結(jié)構(gòu)洞口等時常會發(fā)生碰撞情況，加上空間關(guān)系錯綜復(fù)雜，通過自動碰撞檢測的方式可以真正實現(xiàn)軌道交通規(guī)劃“零碰撞”。

5.6 施工階段BI M技術(shù)的應(yīng)用

在施工階段，BIM技術(shù)可以與無人機(jī)技術(shù)結(jié)合使用，打破施工過程中既有建筑以及交通等條件的限制，保證施工所有測算與勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性，并且可以節(jié)省工期。應(yīng)用BIM技術(shù)還可以進(jìn)行施工模擬，及時發(fā)現(xiàn)施工過程中容易出現(xiàn)的問題，并對施工方案的科學(xué)性與可行性進(jìn)行驗證，為施工組織工作的開展以及施工進(jìn)度計劃的制訂奠定基礎(chǔ)。應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行施工進(jìn)度控制時，可以打破傳統(tǒng)橫道圖與網(wǎng)絡(luò)圖的應(yīng)用局限，將實際進(jìn)度與進(jìn)度計劃進(jìn)行對比分析，便于有針對性地采取措施調(diào)整進(jìn)度計劃。施工階段的工程造價控制中也可以采用BIM技術(shù)，根據(jù)工程模型自動對工程量進(jìn)行計算，貫徹落實全過程施工造價控制，提高工程造價管理質(zhì)量。

5.7 軌道交通運維階段BI M技術(shù)的應(yīng)用

軌道交通工程運維階段對其使用周期的控制至關(guān)重要，全生命周期管理中，運維階段的工作非常重要。運維階段，BIM技術(shù)首先可以應(yīng)用在信息查詢方面，BIM技術(shù)的可視化特點可以方便工作人員查詢項目各階段的工程數(shù)據(jù)，提高了工作效率。其次是資產(chǎn)管理方面，結(jié)合可視化、協(xié)同性以及參數(shù)化等功能，工作人員可以通過動態(tài)數(shù)據(jù)庫。對日常檢修以及故障解決、設(shè)備使用狀態(tài)等及時掌握。再次是運維計劃方面，在BIM技術(shù)的協(xié)助下，可采用跟蹤管理的方式及時對運維歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，并迅速生成新的運維計劃。最后是應(yīng)急預(yù)案方面，在Legions、Viswalk軟件的協(xié)助下，可以通過BIM三維可視化模型及時模擬運維演習(xí)，為運維工作的開展提供參考。

6 BI M技術(shù)在軌道交通工程中的應(yīng)用對策

6.1 BI M計劃以及團(tuán)隊建設(shè)

在軌道交通工程中應(yīng)用BIM技術(shù)時，要注重打造專業(yè)的BIM團(tuán)隊，及時優(yōu)化團(tuán)隊結(jié)構(gòu)，細(xì)化管理層級，為團(tuán)隊結(jié)構(gòu)的完善與BIM技術(shù)作用的發(fā)揮創(chuàng)造有利條件。BIM技術(shù)應(yīng)用團(tuán)隊建設(shè)中，應(yīng)確保每個單元項目團(tuán)隊的專業(yè)性，尤其是對信息技術(shù)的掌握，可以定期組織專業(yè)培訓(xùn)，培養(yǎng)團(tuán)隊正確的責(zé)任意識與團(tuán)隊意識。建立BIM技術(shù)團(tuán)隊后，應(yīng)合理安排工作人員，使團(tuán)隊分工合作，在各專業(yè)工作人員的相互配合下完成項目處理工程，并且制訂詳細(xì)、科學(xué)的備選方案，以專業(yè)的BIM團(tuán)隊提高軌道交通工程施工與管理質(zhì)量。

6.2 軟件方面問題的解決

軌道交通工程施工中，BIM技術(shù)的應(yīng)用需要成熟、穩(wěn)定、安全的軟件體系予以支撐，其中，常用軟件為REVIT，但是，該軟件隸屬于美國公司，其在我國的應(yīng)用，尤其是在軌道交通工程中的應(yīng)用缺少本土化特色，導(dǎo)致在實際應(yīng)用中需要面臨一些軟件兼容性等問題。另外，該系統(tǒng)應(yīng)用中對所有標(biāo)準(zhǔn)要求都十分嚴(yán)格，尤其是計算機(jī)硬件方面，并且軟件操作的便捷性不夠，加上地域差異影響，數(shù)據(jù)庫與我國建筑常用模型數(shù)據(jù)存在一些出入。因此，為了更好地發(fā)揮BIM技術(shù)在軌道交通工程中的作用，必須加大對軟件的研究力度，為BIM技術(shù)應(yīng)用提供更好的條件。

6.3 族庫文件管理方面的分析

族庫文件管理同樣是BIM技術(shù)應(yīng)用需要研究與深化的內(nèi)容。目前的設(shè)計軟件中，三維模型所有視圖元素的加載都是以族文件為主，所有參數(shù)都由族文件提供。因此，族文件關(guān)系到BIM技術(shù)的操作與應(yīng)用效果，若族文件內(nèi)容豐富，則模型構(gòu)建必然會得到更多元素的支持；若族文件內(nèi)容較少，則模型構(gòu)建必然會受到限制。在這種情況下，需要加大對族文件的管理力度，增加族文件內(nèi)容，為三維模型的創(chuàng)建與其他BIM技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造有利條件。

7 結(jié)語

綜上所述，對于軌道交通工程，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以提高設(shè)計階段的工作效率，優(yōu)化設(shè)計方案。雖然很多方面還處于探索研究階段，但是已經(jīng)從多個角度將軌道交通工程的管理認(rèn)知局限打破。5G以及人工智能等技術(shù)為BIM技術(shù)在軌道交通工程中的應(yīng)用提供了有利條件，未來，軌道交通工程中BIM技術(shù)的應(yīng)用空間將越來越大。