轨道交通BIM应用现状及发展趋势

（西华大学 电气与电子信息学院，四川 成都 610039）

近年我国城市轨道交通行业快速发展，其工程具有规模大、线路长、专业多、协调系统复杂等特点。通过新技术BIM的应用，轨道交通建设实现从二维向四维发展。同时，BIM技术正处于发展阶段,通过以三维技术为主,收集各种数据信息实现对建筑物的模拟,在数字化模型的基础上将建筑技术与信息技术结合在一起,实现了核心技术的信息化。因此，在轨道交通工程建设中加强对BIM技术的应用至关重要。

1 BIM技术在城市轨道交通工程中的应用现状

1.1 BIM技术在轨道交通建设的应用

BIM技术在我国城市轨道交通行业中，仍属于一项新兴技术，在应用过程中受各方面条件的限制，应用效果并不明显，而且能有效运用该技术的工程项目较少。和其他国家相比，我国对BIM技术的应用并不成熟，处于起始阶段，所以我国仍需要不断地改善与优化该技术，使BIM技术更适用于我国城市轨道交通的建设。与此同时，我国经济和科技水平不断提高，我国交通行业平稳发展，并为该技术在我国轨道交通建设中的深入推广和使用奠定了基础。

1.2 BIM技术在轨道交通施工过程中的应用

由于轨道交通工程建设与传统的建筑建设不同，主要是在盾构区间施工，大量的开挖土方、深基坑，这些都需要提前构建建筑信息模型，建立相关的质地层信息，进行施工碰撞的检查，并且在施工过程中进行信息监测。在施工过程中使用BIM模型进行交底，可以使参与方更快速高效的得到设计信息。另外，BIM技术在轨道交通施工过程中的运用有以下几个要点：

（1）指导场地规划。在施工前期，利用BIM技术输入相关的地质条件信息、管线信息、相邻的建筑物信息等所有与施工相关的数据信息建立模型，从而可以大概分析总体的布局情况；

（2）模拟施工。BIM技术的可优化性能在施工前对施工的全过程进行模拟，以此选择更好的施工方案，在施工过程中运用BIM对一些复杂的制作过程进行视频制作动画，进行演示指导施工、制作流程等；

（3）在施工过程中BIM技术与其他技术相结合。目前，我国已经可以将BIM技术与3D激光扫描技术结合，此技术可以用于工程量的快速计算，通过3D扫描来获得高精度、矢量化的现场数据然后导入到BIM应用软件中去。此外，BIM在施工过程中还与MR混合现实技术、RFID无线射频技术、ERP企业资源计划等技术相结合。[1]

1.3 BIM系统在轨道交通运用现状

目前BIM系统致力于解决空间管线碰撞，已经可以从三维立体可视化直观的展示空间管道安装位置，通过对系统碰撞的分析，系统可以自动调整现有已碰撞管线翻弯走向，可以说它已经可以完全取代设计院的相关专业工程师。还有就是BIM模型建模是一个庞大的系统工程，所以其模型建模时间较长，还需要在设计院各个专业提供图纸之后才可以开始进行建模。另外，BIM系统还在造价上解决施工材料工程量自动统计和精确下料，有实际工程经验证明，BIM系统所统计的工程量与实际的工程量相差不大，其相似度达到了99%以上。BIM系统在统计材料上不仅能精确统计主材和辅材，还可以指导材料下料及预制工作，减少造价计算工作，控制工程造价。[2]

2 BIM技术在轨道交通工程中的发展趋势

在工程建设迅速发展的同时，建筑信息模型也在国内工程界被积极推动。在新一轮科技革命和产业变革背景下，BIM技术的出现为轨道交通行业的发展带来了新的机遇。在城市轨道交通BIM技术现有的发展基础上，基于其需要解决的根本问题，结合现有的各种先进技术，城市轨道交通领域BIM发展趋势主要有以下四个方面。[3]

2.1 面向全生命周期一体化协同管理及平台

城市轨道交通建设是一个复杂且长久的系统工程，不仅周期跨度长，其信息、数据、资源的贯穿式协调和管理一直都困扰着管理者和研究者等相关工作人员。在采用BIM技术对模型进行统一表达的基础上，科研人员试图基于BIM打通设计、建设、运维全生命周期各个阶段，使从事人员能够在三维模型的基础上开展管理和协调工作。使用先进的BIM表达、规范的模型管理、基于流程的过程管控与优化、多种数据一致性表达等，都是当前我国的发展趋势。[4]

2.2 BIM的多专业正向协同三维设计

三维模型是各专业在建筑物相互之间接口关系的基础，任何一个专业开展设计时，都需要提前与其他相关的专业进行沟通交流，这涉及到多专业一体化协同设计、专业按照接口提资、设计相互交流的角色达成共识等相关问题。[5]一直以来，钻研者一直都希望找到一种协同设计的机制来代替现有的消息提醒、打包提资、共享资料等方式。但是想真正实现多专业BIM一体化协同设计，还需要使角色、设计环境和设计资源进一步融合，这也恰好是BIM技术开展多专业正向协同设计的发展方向。

2.3 对于智能建设和运维的BIM规范性设计

所有建设与运维的依据都来自于前端的设计。即使设计阶段有详细的设计标准，但城市轨道交通建设涉及到多专业的协调，特别是在施工图设计阶段。目前，已经运用到轨道交通工程中的深化设计思路与并行工程设计的概念有明显的错误，初步设计与深化设计完全脱离，虽然BIM软件起到整合初步设计的作用，但并没有覆盖到设计的最前端。未来的BIM发展趋势是如何在设计前端，基于并行工程理念形成规范性BIM，通过数据贯通和规范管理等方法推动建设和运维，从而降低运营成本，最终走向智能建设。[6]

2.4 基于IFC的BIM表达及共享

城市轨道交通工程因为专业多、交互协同多、应用软件多和时间跨度长等因素的存在导致数据一致性很差，各种类型的软件不能很好的实现数据和模型的交换。IFC正是国内外建筑行业中先进的数据交换格式技术，主要用于工程建设类产品的数据交换，解决统一模型表达的问题。并且IFC在城市轨道交通工程领域中还有很大的发展空间，所表达的内容也非常丰富，所以基于IFC的城市轨道交通工程BIM表达也逐渐成为轨道交通工程的发展趋势。

3 BIM技术在工程中所存在的主要问题及措施

目前BIM技术的主要问题是轨道交通建设的参与方多、信息标准不一致、不兼容，还需要建立完善的技术标准，制定规范的标准化体系，实现参与方之间的信息有效传递和共享。另外还可以通过BIM模型在标准化体系和规范化体系的情况下建立一个统一的一体化管理平台。对于施工企业来说，利用BIM模型将成本和时间结合就可以直接的进行施工管理，这样不仅对工程进度的方案进行有效的分析和沟通，还能将预算时所创建的信息分解到工序中，制定采购计划，科学的控制成本和施工进度。城市轨道交通工程参建单位多，设计、施工、管理单位都无法主导BIM技术在工程中深度应用。但是在轨道交通建设过程中，BIM主要进行碰撞检查和发现影响实际施工的碰撞点，从而加快施工进度。[7]

4 结语

总而言之，轨道交通工程的建设少不了BIM技术，随着BIM系统软件的大力开发应用，已经将该技术从二维向三维推进。另外，BIM技术应用还应该根据实际的工程情况来确定，城市轨道交通工程建设施工过程中还要结合其独特的性质和特点来运用和实施BIM技术。同时，由于BIM技术的应用程度、熟练度、实践应用等方面还存在一些问题，所以在轨道交通的建设过程中BIM技术还面临着许多巨大的挑战。BIM技术不仅给城市轨道交通建设带来了新的变化，也在更积极的优化其自身的各种应用，结合BIM技术的特性积极实践，让所有参与方都能高效的投入到城市轨道交通建设工程的整个过程中去，相信在不久的将来，BIM技术在轨道交通建设过程中的应用会有质的进步，从而使得我国城市轨道交通在世界上的地位和水平也会有质的改善。