分析地铁车站结构设计中BIM技术的应用

2020-02-14彭拔

建材与装饰 2020年4期

彭拔

（中国铁路设计集团有限公司天津 300308）

1 BIM技术概述

通俗地讲BIM就是一套完整全面的模拟三维模型数据库，从产品的开发到终结，都可以通过BIM技术实现。因此也成为了当代各行业产品开发的炙手可热的工具，其应用范围涵盖建筑、金融、游戏等行业。而在我国引入BIM技术后，主要将该技术应用在建筑建设方面，尤其是在铁路、地铁、高铁等基础建设上。因为通过BIM技术的三维建模技术，可以将整个工程的信息收集到立体平面上来，因而可以再对每一处环节进行研究探讨。由此看来，BIM技术在地铁的协同设计、照明设计等方面拥有重要的信息集成功能，这就有利于地铁项目科学地进行施工建设。

2 BIM技术对于地铁车站结构设计的重要性

2.1 有利于进行可视化操作

在数学中的平面直角坐标系中，通常只有x轴和y轴，一般表示一个图形的长度和宽度，因此两者建立的是二维平面。而在加入z轴后，整个平面不仅仅只表示图形长宽，而且还表示图形的高度，也就是说图形从二维平面转变成了三维平面。而Revit软件就是通过将地铁车站建立在三维平面上，并且将整个结构进行可视化操作，可以在图形结构内部进行设计。这样就使得地铁车站设计变得高效且直观。

2.2 有利于提高地铁置线的设计效率

通常在给地铁站进行装线排线的过程中，因为人工的进度较慢，因此会拖延地铁建设的工期，而且中间会发生不可测的施工问题。而Revit软件可以在线上平台内完成线路设置，并且如有问题可以随时更改线路。这就相较于传统置线有着很大的建筑优势，因此可以提高地铁置线的设计效率。

2.3 有利于提前进行施工模拟

在传统的建筑施工当中，很容易因为判断失误而导致建筑重建的情况，这是因为传统建筑方法是通过经验判断决定，而人工施工是难免出现失误的。可以使用BIM的建模模拟技术，事先在线上平台进行建造模拟，如原有计划出现问题，可以随时进行更改重演。由此可见，通过BIM的信息模拟技术不仅可以降低建筑方的建筑成本而且可以有效地避免人员伤亡。

3 在地铁车站结构设计中BIM技术的应用

3.1 可在地铁车站建造的准备阶段中应用

在国内一线城市会存在这么一种现象，就是地铁的出站口是在某一商业中心商场的门口，或者地铁的出站口可以直接通往商业中心入口，而这就可以直接带动该商业中心的经济发展水平。因此，通过这种现象就可以看出，在地铁建设的准备阶段中，一定要将地铁与当地的经济发展联系到一块。因为地铁每日拉动的人口流量，是在几百万甚至到几千万以上的，带来的经济流量也是十分庞大的。而BIM拥有强大的数据建模功能，可以通过建立该路地铁的三维人流数据模型，来具体地分析地铁建设的进站口或出站口的建设位置，从而实现城市资源利用最大化。

另外，每个城市都有一定数量的地下建设空间，是在建造地铁或其它公共设施的时必须要考虑到的，否则会造成地面道路层塌陷的情况。可以通过BIM技术，结合该地区可承受的建设区域参数，与将预计建设的地铁站模型面积等参数综合分析，从而最终才能确定地铁站的建设地址或建造规模大小等。

由此可见，BIM技术对于地铁站建设前期，一方面可以将地铁建设与当地商业经济联系起来，从而带动该区域的经济发展。另一方面，也有利于有效整合城市的地上地下资源，从而实现城市资源的循环利用。

3.2 可在地铁车站的设计阶段中应用

在地铁车站设计中，不仅仅包括地铁线路的设计，还需要对地铁站的照明、协调性、排水等方面进行设计。可以利用BIM提供的整体建模分析技术，来提高建设设计的合理性。那么就以成都1号线地铁的照明设计为例，以此来说明BIM对于地铁设计的作用。

首先，应选取合适的BIM设计软件。目前在我国主流的BIM设计软件为Revit，用户可通过软件界面的指令操作，在Revit软件中先建立合适的地铁站三维模型。

其次，分析并标注地铁模型中每一个需要安装照明设施的位置，然后根据《城市轨道交通照明》的规定，在模型中以颜色分清楚照明等级。一个完整的地铁站中，所有照明设施都有一个完整的设计体系，因此需要用BIM对照明设施的参数进行统一的设置，包括灯光颜色、照明角度等方面。并且，这些参数数据会汇集成一张详情列表，工作人员可通过对这张列表数据的更改操作，从而完成对地铁照明设施的日常管理。

最后，对整个照明设施体系进行设计时，应参照地铁站的配电系统参数。因为整个地铁站的机械用电，都是需要通过配电系统进行统一管理。而照明设施的电路就是整个电路循环中的一个环节，因此可以利用Revit软件的易操作性，在设计地铁站的照明设施的同时，可以将照明设施的配电参数归总到一张明细列表中，用以随时观测各种照明设施的用电功率，以及开关方式等信息。通过BIM对地铁照明设施的统一规划，进而提高了地铁照明设施设计的设计效率。

由此可见，BIM技术在地铁车站的设计方面，一方面减少了车站设计的设计用时，从而提高了地铁车站设计的设计效率。另一方面，又提高了地铁整体设计的合理性。

3.3 可在地铁车站的建造阶段中应用

在地铁建设的总体规划图中可以发现，地铁建造的地点一般都在于城市交通枢纽位置，或城市商业繁华的经济中心区域。地铁建造对于周边地区及居民的影响较大，比如影响城市公路的正常通行等。而且在传统的地铁施工中，建设进度的多少，往往取决于建筑施工人员的经验判断，总是会出现施工问题，进而影响施工的进度。不过在BIM技术中可以使用4D模拟或者5D模拟技术，通过在线上平台建立虚拟的施工过程，来分析筛选可行的地铁车站设计方案，并将其确定为最终的设计方案。通过这样的设计模拟，不仅仅可以减少施工中出现的决策性失误，而且可以降低地铁车站的建造成本。

3.4 可在地铁车站的运营维护中应用

据2018年8月的全国地铁人流量周统计表中显示，北上广三座一线城市的总客流，已高达八千多万人数，且平均每日人流量已在一千万以上。地铁车站在建成后，作为整个城市的人口运输工具，每天搭载着上千万的城市人口，需要时刻保证地铁设施的质量安全，以免造成因故障导致的人员伤亡问题。而BIM技术具有强大的信息监管能力和信息储存能力，可以在地铁投用前，先将所有的地铁设施信息都录入进BIM信息系统中，包括设施的建造日期、生产制造商等信息，然后在对其进行定期的盘查管理，以便随时预防地铁安全问题的发生，进而保障所有地铁乘客的生命安全。另外，通过BIM的信息模拟技术，还可以模拟当危险发生时乘客迅速逃离的情况，进而规划出可紧急疏散逃生的路线，这也是提高乘客生命安全的一种办法。