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城市轨道交通工程设计中BIM技术的应用策略分析王吓才2

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：黄剑锋1 王吓才2

[导读] 摘要：在城市化建设进程不断加快的过程当中，促使国内的城市轨道交通建设工程项目的数量日益增多。

        1.身份证号码：35222819870906xxxx 福建屏南 352300；
        2.身份证号码：35220319860703xxxx 福建福鼎 355200
        摘要：在城市化建设进程不断加快的过程当中，促使国内的城市轨道交通建设工程项目的数量日益增多。鉴于城市轨道交通工程项目存在着工期较短、工作任务量巨大及整个建设周期较长等特征，增加了工程设计的难度。将BIM技术运用到城市轨道交通工程项目的研发和设计工作当中，提高了设计的效率和精准度，为后续的施工工作得以顺利开展奠定了良好的基础。文章通过说明城市轨道交通工程项目的特征，阐述了BlM技术的概念与技术的特点，分析了BIM技术的研发成果情况，同时探讨了BIM技术在城市轨道交通工程中具体的研发与设计案例，从而有效提升BIM技术在城市轨道交通工程设计当中研发与应用的总体水平。
        关键词：BIM技术；城市轨道交通工程；设计
        引言
        建筑信息模型（buildinginformationmodel，BIM）是将建筑物三维数字化建立的建筑物信息集，其能够将建筑的设计、施工以及管理等需要的信息相关联，实现各专业协同工作。BIM技术具有信息集成、工作可传递、支持协同工作等技术优势，以工作可传递性为例，建筑信息模型中的工程数据在创建之后就具有随时保持一致的相互关联性，对工程中一项内容进行修改后，系统就会自动将修改后全部受到影响的图元表现出来，无需设计人员手动处理，这一特点使得BIM的项目工作具有连续性，能够降低成本，节省物力，提高工作效率。近年来BIM技术从最开始的概念转变为可以实际应用的设计工具，这为建筑的设计、建设、施工以及管理都带来了新的挑战与机遇。BIM技术当前已经应用于城市轨道交通工程的设计中，在车站管线综合碰撞检查以及地铁车站与周边环境的可视化设计中都发挥着重要的作用。
        1BIM技术在轨道交通中的应用价值
        在前期规划阶段，需要完成轨道交通建设的基本准备，从轨道交通的概念提出到具体设计环节进行论证分析，落实城市交通路线布局以及整体规划。城市轨道交通整体线网的规划需要考虑自然、经济和社会因素，线网中每条线路都要在符合整体线网的施工路线布局的基础上，根据施工线路周围的具体人口、经济状况、出行需求进行适当的调整。这样的规划需要建立在大量详实可靠的资料的分析基础上的，并会涉及到城市中的各政府部门之间的沟通决策。因此可以引入BIM+GIS的构建思路建立城市轨道交通数字模型，在模型中纳入城市的各项基本信息。通过构建出的城市模型对地质、人口密集度、出行需求等信息进行数据分析，准确规划城市交通线网，并根据信息变化做出适当的修整优化。在设计阶段，BIM技术也发挥着重要作用。BIM可以搭建模型还原轨道交通工程，解决轨道交通工程中空间复杂、系统管线众多的难点，保证设计的精准度；由于轨道交通建设中涉及的专业过多，可以利用BIM模型与各专业人士进行交流，吸取建设运营的建议，优化设计方案；BIM技术中的构建属性信息可以对模拟出的轨道交通工程进行进一步细节优化设计。另一方面BIM在设计过程中可以对设计流程标准进行统一，提高设计企业的轨道交通设计效率和质量。轨道交通的施工阶段具有周期长、协调工作量大、设计专业多等复杂特点。在施工准备时可以利用BIM模型对工程建设人员进行技术交底，加深各个参与方对工程设计的理解，提前对可能发生的工程问题进行模拟和解决方案设计，提高实际建设工程的效率。通过BIM模型对轨道交通施工中的复杂工序进行模拟排布，减少在复杂空间施工现场进行不必要的拆除改建操作，节约时间和材料资源成本。各参与方也可以通过根据现场情况不断调整的BIM模型实时观测施工进度，并据此作出施工方案的优化调整。另一方面BIM模型整合了时间、成本因素，可以根据需求随时调整工程施工进度，将预算信息在模型中进行计算分解，制定合理采购计划，有利于施工企业进行直接的成本和进度管控。

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        2城市轨道交通工程设计中BIM技术的应用策略
        2.1BIM三维设计平台的建立
        目前BIM核心建模软件包含了欧特克、本特利以及达索等不同类型的产品，在相关功能方面十分近似，主要分成建筑、结构、机电系统、体量、场地以及协作等不同方面的功能。借助上述不同类型的功能，能够带给城市轨道交通工程项目设计工作很大的帮助，发挥出良好的辅助作用。鉴于城市轨道交通工程项目所采用的施工方式各异、涉及的专业类型众多，并且区间工程表现出带状布设的特征，在空间三维建模方面提出了很高的标准。显然，目前BIM软件平台难以达到城市轨道交通工程项目进行BIM设计方面的要求。因此，构建新型的BIM三维设计平台十分必要。以提升城市轨道交通工程相关的信息模型建模的效率为主要目的，城市轨道交通工程项目的构件主要涵盖了建筑、结构、暖通、给排水、电气以及系统等不同的类型。结合各个专业的特征情况，基于Revit下实施二次开发与设计，利用企业构件库当中的自适应性，能够使城市轨道交通工程项目的常规构件建模的效率得以有效提升。尤其在近些年来，当地铁车站的相关设计标准日益提升之后，在车站当中包含了很多能够重复建模的区域、部件等。依靠对Dynamo相关参数化设计功能的有效运用方式，让车站相应的尺寸实现参数化，借助Dynamo驱动Revit当中的自适应性，达到参数化的效果，完成迅速建模的任务。
        2.2自动碰撞检测
        城市轨道交通工程设计中牵扯专业较多，将近30个，车站内部的吊顶管线数量众多，需要各个专业相互配合。平面设计时，大量管线以平面图纸表现出来就是密密麻麻的线条，CAD视图界面上还可以采用不同宽度与颜色的线条来进行区分，但是当图纸打印出来时，几乎全都是黑色的线条，难以相互区分，也不够直观，因此即使是有问题，也难以及时发现；剖面图上的管线排布无法将站内全部管线的高程情况反应出来，空间局促部位如梁下、交叉以及转角等时常存在梁与管线或者管线之间冲突的问题，但是由于缺乏三维立体空间反馈的缘故，仅从图面上是看不出问题的，因此平面设计下的管线综合排布始终是让人看了就头痛的工作。BIM技术的碰撞检查功能可以实现自动碰撞检测，三维管线综合基于BIM三维建筑设计，对管线进行碰撞检查、标高调整以及走向优化等，这一技术妥善解决了“管线打架”的问题。自动碰撞检测的功能在短时间内检查错、漏、碰、缺，这使得工程师能够在短时间内获得设备管线的高程冲突的指导意见，避免了二维设计中各专业信息确实的问题，使得设备、结构以及建筑各专业之间的沟通效率得到了提高，明显提高了设计以及施工质量。
        2.3在运营维护阶段的应用
        城市的轨道交通后期的运营维护工作量巨大，而且工作难度较高，传统的维护方法与方式已经不适于当前的发展需求，因此，需要加强对各类先进技术的应用，有效提高运营维护阶段的工作质量与水平。通过对BIM技术的有效应用，可以使工作人员进一步了解各设备的使用情况，进而在此基础上制订合理的管理计划。而且通过对BIM技术的应用，可以将列车的运行记录以及设备维修记录等各方面的信息录入相关系统中，通过对这些数据的分析，为管理者实时进行各类资源的配置管理以及成本的分析提供便利，并且可以通过对相关工作的调整推动运营管理工作的质量效率。
        结语
        城市轨道交通建设能够方便城市居民的日常出行，推动我国的城市化建设进程，是时代发展的必然趋势。BIM技术运用在城市轨道交通建设中，在确保工程信息精度的基础上实现信息的高度集成，促进各专业参与方的高效沟通信息传递，实现协同作业，提升工作效率。但要构建完善的轨道交通工程BIM体系，还需要更多研究进一步完善软件层面的数据传递共享，将BIM技术渗透于轨道施工的全阶段中，推动轨道交通业的工业化信息化发展。
        参考文献：
        [1]谭福军，程超宽.BIM技术在城市轨道交通工程中的应用分析[J].海峡科技与产业，2017（5）：143-144.
        [2]刘磊.BIM技术在城市轨道交通工程中的应用[J].铁路工程技术与经济，2016，31（6）：51-54.