基于建筑信息模型技术的轨道交通工程管理平台设计

顾晓东，马 喆

（中车南京浦镇车辆有限公司，江苏南京 210034）

0 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术是继“甩开图板转变为二维计算机绘图”之后的又一次设计技术革命，已经成为工程建设领域的热点。随着BIM 技术逐渐由建筑工程施工应用向所有工程施工应用的逐渐扩展，轨道交通工程建设中的BIM 应用也逐渐兴起。目前大部分BIM 应用主要集中于模型的视觉效果展示、管线综合设计等点式应用，系统化思维不足。结合轨道交通发展趋势和BIM技术的功能，可以预见除了实现基本的计算机设计辅助功能，还能用BIM 技术实现三维可视化（见图1），而这种技术将贯穿于轨道交通工程的前期规划、设计、施工及运营阶段，并将其扩张到更多方面，进行整个轨道交通工程的优化分析、协同和资源共享［1］。

图1 BIM模型可视化

现阶段，为探索BIM 技术与轨道交通应用趋势，本文讨论设计一种以BIM模型为中心，结合传统项目管理工具探索实现BIM 技术与轨道交通工程施工的集成应用［2］。

1 BIM建模

目前市面上有很多BIM 建模工具，各种建模工具各有利弊。常用的建模软件有Revit，Bently 和Tekla［3］。

1.1 Revit

目前，Revit 是国内主流BIM软件中的主流（见图2），因为其强大的族功能，上手容易，深受设计单位和施工企业喜爱。旗下包括熟知的Architecture，Structure，MEP，Naviswork 以及Quantity Takeoff，Robot Structural Analysis，Ecotect Analysis等。

图2 Revit界面

特点：Revit可进行局部碰撞检查，不需要全部构件进行检查，节省检查时间，利用显示功能，自动跳转到问题构件；支持Sketchup 类型文件；价格低廉，基于CAD 基础，上手容易；国内最为常用，所以学习资料比较丰富。

1.2 Bentley

目前Bentley 在国内的应用较少，主要应用在基础设施建设、海洋石油建设、厂房建设等。旗下包括Architecture，Structual，Building，Mechanical Systems，Building Electrical Systems等。

特点：Bentley可以支持DNG和DWG两种文件格式，这两种格式是全球95%基础设施文件格式，可直接编辑，非常便利；可以将模型发布到Google Earch，可以将Sketchup模型导入其中；支持任何形体较为复杂的曲面；记录编修流程，可以比较图形编修前后的差异；具有管理权限以及数位签章功能。

1.3 Tekla

国内钢结构应用最为广泛的BIM软件，具有强大的钢结构设计、施工以及制造的能力。旗下包括Steel Detailing，Concrete Detailing，Engineering，Construction，Management等。

特点：Tekla 可以追踪修改模型的时间以及操作人员，方便核查；内设有4D 管理工具；内设有结构分析功能，不需要转换，可以随时导出报表。

基于以上对比，本项目选用应用最广泛的Revit作为BIM 建模工具，创建相关BIM 模型，并为BIM 模型设置相应的属性信息。

2 平台功能

《基于BIM 技术的轨道交通工程管理平台设计》主要实施BIM协同工作平台搭建及维护，包括平台满足各参与方基于互联网协同开展BIM应用的要求，实现所有BIM 模型文档的集中管理，通过权限管理、文档版本控制对建设全过程的BIM模型进行管控，提供项目各阶段相关参与方的信息交流平台［4］。具体工作内容包括：BIM 沙盘、基础管理、项目管理、模型管理、成本管理、资料管理及物联网集成等相关功能的开发。通过以上功能的开发，能够支持日常事务的处理，并有效汇集项目信息，提升项目实施和维护效率［5］。

2.1 基础管理

基础管理是对项目运行基础数据的管理，包括用户登录、数据字典维护、工作桌面、角色权限管理、人员管理、修改密码、用户注销等功能。

2.2 项目管理

项目管理是对施工项目的基本信息进行管理，包括项目信息展板、项目施工方组织结构、参与单位维护等。

2.3 模型管理

模型管理是对BIM模型进行上传、变更和组织结构维护的模块，包括模型结构树维护、BIM模型上传、BIM 模型变更等。由于BIM 模型设计的局部细节会逐步完善，系统支持对BIM模型的动态变更。用户可以在新上传的模型构件和之前的历史构件库之间进行动态切换，实现模型版本的变更。模型变更时，系统会给出要变更的两个模型构件之间的差异对比，以判断是否替换。

2.4 电子沙盘

在Web页面上加载并渲染BIM模型，可通过Web页面直接与三维BIM 模型进行交互操作。电子沙盘（见图3）集成了进度管理，可通过电子沙盘直观地感受施工计划和进度。

图3 电子沙盘

2.5 进度管理

进度管理是将工程施工计划与BIM构件相关联，系统根据每个构件关联的计划时间，即可实现对工程施工过程的三维动态虚拟演绎。工程施工过程中，所填报的施工日志亦可与BIM模型构件关联，并可通过电子沙盘查看当前工程施工的完成状态，以及实际施工与计划施工之间的差异（见图4）。

图4 进度沙盘

2.6 成本管理

成本管理是通过对BIM 模型构件清单的维护和定额计价表的汇总计算工程施工成本，并对不同施工方案和不同区域物料定价表进行对比，计算成本差异。

2.7 资料管理

结合传统OA 系统的资料管理功能，并将上传的系统资料与特定的BIM 模型相关联，以使用户通过BIM模型即可快速查看与之相关的资料。

2.8 物联网集成

物联网集成是将物联网监控信息接入平台，并可通过BIM 模型直观地查看特定位置的监控信息。此外，系统为每个BIM 模型构件生成相应的二维码信息，可通过下载打印二维码粘贴到相应的工程构件上，实现工程实际构件与系统相关集成信息的连通，使系统资源利用最大化。

3 实施方案

基于BIM技术的轨道交通工程管理平台采用B/S架构，使平台应用更为便捷的同时提供了良好的可扩展性，并为后续移动端APP的开发预留接口。系统应用Asp.net MVC 架构进行开发，结合SQL Server 数据库和ORM 框架，实现平台应用于后台数据库的交互（见图5）。

图5 数据交互

系统以BIM 电子沙盘为核心，关联各项传统的OA 或ERP 功能模块，实现传统轨道交通管理模式与BIM 技术的简单集成。在保证系统正常运行的前提下，为后续BIM技术在轨道交通行业的全面普及预留功能接口。平台架构如图6所示。

4 结语

BIM具有非常优秀的技术核心，BIM模型除还原构件三维空间立体结构外，包含了大量的工程信息，使得工程在开始建造之前，项目的相关利益方能够根据整个工程项目的开展直至完成、使用的成败做出最完整的评估与分析［6］。现阶段，将所有的信息在BIM建模时即设置相应的属性信息，并不现实。而将BIM模型与传统办公系统相结合，实现了由各分系统独立运营到各系统有机整合模式的转变。通过这种转变，实现了工程施工原始信息的一致性，避免了各系统之间的信息孤岛和重复建设，实现轨道交通工程从设计、施工、运营和维护的全方位信息追溯。

图6 平台架构