轨道交通BIM模型建立方法探讨

杨海涛

BIM(Building Information Modeling)建筑信息模型，本质上是一个可视化的工程项目数据库。基于该数据库进行开发，可以完成各种应用，包括出图、计算分析、模拟、统计、优化、监测、管理等一系列工作。其主要特点可以简单的归纳为几个方面：三维可视化、信息化、参数化设计和协同工作。

目前轨道交通行业设计、建设、运营的分离现状及采用传统二维设计带来的信息量限制及建设过程中信息的缺失，给轨道交通项目建成后的运营维护管理带来了巨大的挑战。BIM技术的应用可以有效地解决信息记录、传承问题。

轨道交通项目BIM工作内容强调涵盖全过程、全专业，内容繁多覆盖面广，全面探讨其工作内容难度很大。但准确、完整、快速地建立BIM模型，是一切BIM工作的基础。其过程也涉及到建模标准、各参与方、协同工作、软硬件平台、建模技术等各方面的内容。本文试图从建模技术方面进行探讨，就城市轨道交通模型建立的要求和方法提供一些参考。

一、轨道交通BIM模型主要内容

轨道交通模型范围广泛，从不同技术手段来说，模型类型的分类范围如下表所示：

BIM建模的实施范围

二、既有环境模型的建立

常规设计在二维地形图的基础上进行线路、站位的设计，BIM设计则需要三维基础数据。我们优先推荐使用无人机航摄的方式，可以快速获取周边环境模型。

1.无人机航摄周边环境建模要求

推荐使用无人机航摄的方式，可以快速获取周边环境模型。

包括真正射数字影像（TDOM），数字表面模型（DSM），数字地面模型（DEM）三维模型（3DM）和全模型三角网表面模型（3DSM），数字线划图（DLG），对象化处理（OBP）。

模型要求能够分层处理，建筑物能够单体拆分，便于工程动拆迁管理。空间分辨率为3.5cm，平面几何精度优于5cm，高程精度优于15cm 。

2.地下管线模型建立

城市道路，尤其是路交叉口地下管线情况复杂，模型建立推荐采用自动化的建模手段。建模基础资料仍为物探成果资料，但传统的管线扯旗表示的CAD图纸难以标准化输出模型资料。需要取得原始物探数据资料，便于自动建模数据自动读取。这里推荐使用Revit软件的参数化建模插件Dynamo，可以比较方便地根据管线种类和坐标，自动生成地下管线模型。

3.地质模型建立

根据地质勘查报告建立模型，手工建模集合软件生成的模式，模型精度依赖于地质勘查精度。

土层模型以项目在位族的方式创建，族类型采用公制常规模型。不同土层采用拉伸建立，设定土体宽度约30m,对于部分特殊地段可按具体要求修改。

內建模型命名采用左线/右线-土层属性-土层编号（用.分隔）

将材质参数的参数名称命名为“土层类别”，将土层类别属性与对象颜色对应。

水位线用5cm厚玻璃材质常规模型对象拉伸建模，沿各孔点水位高程布置，各边比土体模型宽出2m显示。

三、车站模型建立

车站模型与一般工民建筑物类似，建模方法也类似。目前主流建模软件是以Autodesk Revit为主。

模型搭建基本规定：

统一建模软件，明确软件版本

明确项目坐标，设置共享场地，各单体相对坐标。

明确模型命名规则，明确模型目录存储规则。

明确模型表现标准，采用统一材质库。

其他模型建立规则均按照项目BIM应用标准规定执行。

通常的B I M模型深度等级共分五级，分别为L1～L5。

1.高架车站

主要模型对象，在开展工作前期，我们需要在建模范围明确后，初步梳理主要建模对象。有建筑、结构、通风空调、给排水与消防、动力照明、供电系统、轨道、接触网、信号系统、自动售检票、通信系统、FAS/EMCS/ACS、电扶梯、安全门、管线综合、防排水专项、装修、导向等。

2.地下车站

主要模型对象有建筑、结构、通风空调、给排水与消防、动力照明、供电系统、轨道、接触网、信号系统、自动售检票、通信系统、FAS/EMCS/ACS、电扶梯、安全门、管线综合、防排水专项、装修、导向等。

3.停车场和车辆段

主要模型对象有建筑、结构、通风空调、给排水与消防、动力、照明、供电系统、轨道、接触网、信号系统、通信系统、FAS/EMCS/ACS、管线综合、防排水专项等。

四、区间模型

区间模型的建立，首先是设计数据的标准化工作。设计图纸的表达往往并非是能够由计算机自动读取的标准化数据格式。区间平曲线、纵曲线所表达的空间曲线，并不是简单的空间投影变换的关系，对平、纵曲线对象需要进行不同方式的离散和对应，最终得到一定精度下的空间曲线坐标点，变成计算机能够识别的分段空间坐标点。然后再对应该空间点处的横断面数据，得到精确的区间模型对象。同时依据该空间曲线的模型，也可以得到里程换算关系，便于按里程布置区间设备模型对象。

1.高架区间

从建模特点来说，高架区间可以分为预制简支梁和现浇桥梁区间两种。简支梁高架区间比较容易通过标准化的柱墩、盖梁和简支梁形式进行自动化的模型建立。现浇梁（钢箱梁）跨线桥，则需要根据不同的桥梁形式，进行各工点桥梁的分别建模。简支梁高架区间的简支梁本身为直线型简支梁，主要根据墩柱位置和标高进行数据的离散化建模。

2.地下区间

盾构区间主要包含盾构环片、区间工作井、联络通道等对象、内部轨道、轨旁设备、接触网等各种对象。盾构区间标准化程度相对高架区间来说更高，模型建立也更容易。盾构环片长度固定，标准统一。

盾构区间主要采用Revit+Dynamo建模，首先根据衬砌详图建立盾构环片衬砌族文件，拼合为盾构环片。然后根据平、纵曲线和盾构环排布图，计算得出环片坐标和姿态表，再根据坐标姿态表生成盾构区间模型。然后增设旁通道、工作井等附属对象。最后将区间模型与车站模型结合。

五、结语

高效率的模型建立方法是轨道交通BIM应用工作首先需要面对的困难。近年来模型建立技术手段日新月异，及时地对现有技术进行总结，对未来技术进行展望，有着非常积极的作用。