BIM技术在轨道交通工程设计中的应用

杨婧

（武汉市轨道交通建设有限公司 湖北武汉 430030）

引言

最近几年国内工程建设领域大量使用BIM技术并且发现了它的使用价值，特别是在超高层、复杂形状建筑的钢结构、幕墙工程等方面，BIM技术体现出了它在效果显示、模拟施工、碰撞检测以及构件预购等多个方面的优点。还有众多得到成功运用的样例。但BIM技术并不是全能的，在城市轨道交通行业，BIM技术并不突出，许多的工程都只是辅助宣传，追根究底，问题就显现在轨道交通工程的特点这方面。

1 BIM技术介绍

1.1 BIM技术的涵义

BIM技术即建筑信息模型，它的原理是以建筑物中三维数字为载体，连接主要环节包括建筑设计、管理和施工中的信息，建筑物的各个生命周期都有它的存在，使得建筑物中的信息能够有效集中与协同。

1.2 BIM技术的特征

（1）实现了信息的高度集成。BIM技术主要借助数字信息实现对建筑物的有效模拟。其工作原理以空间关系、几何形状等多个方面的数字信息为依据，设计过程中各种要素的视觉信息表达效果也相当重要。BIM技术还能对建筑施工中的所需材料和相关构件进行功能和性能的模拟，进而能够进一步了解建筑物中的构件。

（2）它的传递性强。BIM技术有一个特别的特点，那就是在创建数据时，数据的关联性和一致性能得到保证。这说明建筑物各个周期的信息在后期若是被纂改，BIM系统将会迅速显现出来，无需相关人员的繁复操作。BIM技术的传递性很强，因此工作的连续性就不用过多关注，还可以实时显现各个周期的工作成果，可以有效提升建筑各个阶段的工作效率，并且人工的成本也得到了有效的缩减。

（3）它拥有支持和协同方面的优势。在建筑过程中，相关方能够通过BIM技术实时进行交流，能够实时监测建筑工程。各方可以使用BIM技术来创建三维建筑信息模型，并结合专业性质进行管线、设备的碰撞测试。

1.3 BIM技术在轨道交通工程设计中的发展趋势

当前，我国多是在民用建筑设计相关方面有BIM技术的应用。而在轨道交通工程设计方面，却极少有BIM技术的使用。最近几年，城市轨道交通工程设计中BIM技术的应用开始增多，尤其是地铁站及其附近环境的可视化设计和管线、设备的碰撞测试体现的尤为明显。就现今BIM技术应用相关情况，BIM技术在以后的轨道交通工程设计的施工、运营等方面会有更多的应用，特别是在三维可视化、分析优化等方面。

2 城市轨道交通工程特点及BIM应用现状分析

城市轨道交通属于基础设施，相关工程建设多是由政府引领，有关法律法规、标准规范管控更为严格，极少引入新技术，想要制作BIM三维模型则相对困难许多，就要在设计时先绘制二维图纸，再通过翻模变成三维模型。但是若是有多次设计变更，就难以使二维图纸与三维模型的完全一致，并且三维模型并不具备法律效力，无论从规避责任方面去考虑，还是在工期上，二维图纸都是施工依据的唯一选择。

城市轨道交通工程参建单位多，设计单位、施工单位以及监理单位都不能去引导BIM技术的应用，建设管理方多属于政府独资或控股的投资公司，BIM团队难以成立，因此当前BIM团队多是由建设管理方聘请第三方咨询公司配合组建起来的，他们主要是收集或协助绘制BIM模型，完成合模、协调设计等工作。但是第三方咨询公司的设计、施工相关经验稀少，模型指导现场施工的能力也是差强人意，竣工模型也就很难得到实现。如在管线综合中不具备施工经验，只按照优先级进行避让，可能造成优先级较低的管线形状异常复杂而无法施工。

在竣工验收后，工程中的一些因素会导致竣工模型与实际难以完全对应，与此第三方咨询公司即便是主导了BIM技术应用也无法与众多设备厂商协调获取每一设备运行状态，竣工模型也就无法在运营维护起到作用，只能作为一种辅助宣传的手段。

3 BIM技术在城市轨道交通工程中的应用分析

3.1 BIM技术在前期规划中的应用

在城市轨道交通工程设计的前期规划中，项目的可行性研究分析理应得到各方的重点对待，并且要根据BIM的思想创建城市交通的三维模型。三维模型除了地质条件、管线、建筑物等主要特征之外，还需要有人文、科学等学科的信息、资料。城市轨道交通工程设计就建立在这些基础信息上，从而实现轨道交通工程设计中各种信息的分析和核算。

3.2 BIM技术设计初期中的应用

设计阶段初期，主要是采用BIM技术构建地铁站及附近环境三维模型，增强对周边地块的产权、经济利益条件的掌握，提高地铁站方案的设计效率，特别是出入口及换乘通道的设计，可以有效避免后期拆迁难度过大，也可避免改线等状况的出现；还可通过周边道路、管线数据模拟市政管线搬迁，得到更加完美的方案。

3.3 BIM技术协同设计中的应用

BIM技术中的协同设计是通过协同办公平台来实现的，建筑、结构、设备等专业设计人员可在办公平台中对同一模型基础中的各自权限部分进行操作、修改，一般来讲，相关人员只有自己的模型部分的修改权限，修改后将实时显现在办公平台模型中，并且保证同步更新，同时也将各个版本的模型保存下来。这种方式节约了大量时间，也避免了数据往复次数过多所造成的版本混乱问题。

3.4 BIM技术深化设计中的应用

城市轨道交通设备系统不仅涉及专业多，而且工期紧，各专业也要同时施工，二维施工图指导施工的方式对于设计人员的经验和责任心也是一个很大的考验，协调和解决这些矛盾会耗费大量的时间和精力，后期也可能出現巨多的结构凿除问题；设备、支吊架、装修等在设计中难以充分表达，具体信息都要在后期施工中一一填充，相当随意。

现如今BIM技术在碰撞检测等方面已得到了广泛的应用，在应用过程中，三维模型的绘制过程就是数据建筑的建设过程，保证模型可以如实指导施工，施工单位应设计阶段介入，协助进行管线设计，避免设备专业与结构专业出现相互碰撞的问题。

3.5 BIM技术在可视化设计中的应用

在轨道交通的方案设计中，利用BIM技术创建三维建筑信息模型，可以帮助相关人员更好的掌握地形、建筑物的情况，并结合一体化开发实现各种功能的有效分析。除了这些，随着各个项目的进展，设计方案同样可以有所变化。与此同时，通过BIM技术在轨道交通工程设计中的应用，建筑师可以利用三维实体模型来实现全面开发。而且三维实体模型更加地直观、可靠，BIM技术还实现了实时沟通，从而BIM技术的使用已趋于完美。除了这些，BIM技术与传统的设计模式相比，有众多不同，其中将建筑物构件三维数字化就是它的一大特色。

3.6 BIM技术在设计优化中的应用

建筑设计优化就是一个对设计方案进行不断的修改，在BIM技术未应用的时候，每当设计有变化，都要通过手工修改。这种方式在耗费了人力和时间的同时，还极可能会有信息不匹配的情况，而且要是修改的过程中有不顺现象并且拖延至施工时，将会导致工程延误甚至于返工。但是要是设计人员利用BIM技术创建了三维实体模型，这个问题基本上就已经得到了解决，因为三维实体模型是可视化的，建筑师可以结合图纸的类型和需要调节三维视图下不同模型的界面。

实际上BIM模型的所有图元构件都具有一定的关系基础，各个构件的一致性和关联性就有了保证。并且如果出现了什么问题需要修改的情况，BIM系统将会自动反馈，并反馈到相关的模型当中，能够及时得到更改。因此BIM技术在轨道交通工程的设计优化中，各个专业设计的详细信息将会实时更新，各个专业设计的完整性和协调性就有了保证。这种工作的方式不仅降低了工作人员错误率，工作效率也有了有效的提升。

4 结语

因为BIM技术在工程建设领域越来越多的应用，二维图纸被三维模型所取代已经不可避免，但在城市轨道交通方面，BIM技术完全没有显现出它所有的优势，BIM技术应由参建各方共同努力发展并且加以推广，各地建设管理单位应着力推行BIM技术标准，设置承揽工程项目的BIM技术要求，提升三维模型法律效力；各参建单位应提高BIM技术应用能力，保证可以独立完成BIM工作，逐渐能够代替第三方咨询公司，完成他们的工作。

[1]杨昭君，沈锐.BIM技术在轨道交通工程设计中的应用[J].门窗，2017（5）.

[2]张志永.BIM技术在轨道交通工程设计中的应用探究[J].山东工业技术，2016（13）.

[3]周鹏光，黄杰.BIM技术在轨道交通工程中的应用探索[J].武汉勘察设计，2015（12）.