城市轨道交通的BIM技术应用分析

孙剑光

（重庆市轨道交通设计研究院有限责任公司，重庆 401120）

1 研究背景

如今各行各业正高速发展，在这样的情况下，BIM技术自然而然得到了广泛的运用，并且BIM技术的运用以及基于该技术理念进行的建筑领域上三维化的设计已经得到了众多施工企业的青睐。现阶段，BIM技术是解决建筑行业当中的问题、提升轨道交通工程质量的手段之一，它可以实现建筑的全生命周期管理，缩短设计建筑的时间，保证轨道交通的稳定性[1]。

时至今日，BIM技术已经成为我国城市规划项目中不可或缺的一部分，在推动轨道交通发展方面起到举足轻重的作用[2]。BIM技术的发展前景极为良好，本文结合BIM技术在我国城市轨道交通的应用现状，指出BIM技术面临的主要问题，通过对这些问题进行分析，从而对BIM技术在轨道交通发展中的前景和方向进行预测。

2 BIM技术的定义

BIM技术结合了数字化技术，通过建立虚拟化的工程三维模型，并为这个虚拟的建筑三维模型提供完整的工程信息库。BIM代表着一种新的理念和实践，即通过信息技术的应用和创新的商业结构来减少建筑的各种浪费，进而降低建筑的碳排放。在建筑绿色节能设计方面，BIM技术可用于为建筑评估过程中的能耗性能评估提供可靠数据，为碳排放决策提供依据，并整合建筑全生命周期的数据信息，从施工设计优化、施工过程能耗分析和模拟，为了实现绿色运维管理，对建筑过程架构进行了重新整合和升级，建设健康、适用的绿色建筑空间。应用BIM技术进行绿色节能应用，简化建筑的绿色评价流程，在简单方便的同时，大幅延长了建筑的生命周期。

3 BIM技术的现状

3.1 国外现状

国外在BIM技术方面的研究比国内起步更早，并得到了广泛的关注和运用[3]。BIM技术最初是几个较小的国家首先进行研究和实践，如芬兰、挪威以及新加坡，但由于美国对BIM技术的研究最多，所以在BIM技术的运用上处于引领世界的地位。除了美国之外，其他国家对BIM技术的研究和运用的热情也较为高涨，英国政府对BIM技术的运用提出了明确的指示，要求开发商要通过BIM技术将项目设计和施工以及后续的运营都结合在一起，从而发挥BIM技术的优秀性能。

3.2 国内现状

BIM技术是近几年新兴的技术，已经成为建筑行业上热门的话题。由于我国普遍使用的设计软件一开始并没有BIM的设计理念，加上BIM标准形成于国外，BIM技术总体上属于外来的技术，在我国推广和普及缓慢。另外，企业对于BIM技术概念意识轻、不重视，这就使得BIM技术在我国的应用并不理想[4]。

总体来说，BIM技术还是在各行各业得到了发展和改善，项目负责人在进行建模时，需要集合设计单位、施工单位、供应商等相关负责人的意见，通过众人的谨慎讨论构建BIM模型，改变传统模式下投资方和施工方反馈给设计院的模式，使得建筑信息的传递更为准确、快速。但是目前我国在BIM技术方面的人才极为缺乏，而许多轨道交通工程相关的负责人对于BIM技术的了解仍然停留在表层上，没有进行深入了解，从而在将BIM技术运用到轨道交通工程的时候，会产生一些问题。

4 BIM技术在轨道交通行业当中的应用

4.1 BIM技术的应用方式

4.1.1 设计阶段

运用BIM技术的三维模型建造能力，可以生成具有价值的重要数据以及图形，并且这些图形能够和三维模型在逻辑性上保持紧密的联系，并且通过BIM技术，这些数据得到实时更新，因此BIM技术在三维模型构建中发挥了巨大作用。城市轨道交通三维模型通常由众多模型元素组成，主要与城市社会经济信息有关，如人口状况、土地城市经济结构、经济规模和经济规划，还包括城市自然条件、环境信息、城市交通数据、土地利用规划、旅游需求等信息。在对这些大量真实可靠信息进行详细分析后，根据模型信息进行相应的计算，如计算线路长度、计算日乘客量、计算轨道网络的平均距离等，最后使用分析层次过程和模糊决策方法，进行评估和程序优化工作。

4.1.2 建造阶段

在进行现场施工的时候，通常都是将三维渲染动画真实明确地展现给众人，使工程更加直观，方便施工人员的理解。另外，在现场施工管理方面，运用BIM技术，可以最大限度减少工程返工的次数，节省成本，提高施工效率。BIM技术可以通过三维立体化的空间来明确展示轨道交通的现状，在第一时间发现问题，并提出相应的对策和方案，高效快速地解决问题，实现节省成本的目的[5]。

成本管理对于轨道交通建设较为重要，需要用最低的成本完成工程建设。成本管理关系着轨道交通工程的质量以及建设企业的效益，为了使工程成本达成平衡，可以利用BIM技术对轨道交通建设工程进行全方位的监控，使所有工程项目当中产生的数据均可以在系统进行管理和查找，从而保证不会出现浪费的现象。

在项目安全管理方面，BIM技术可以通过建立3D模型对轨道交通工程进行全方位的安全监控。利用BIM可视化技术，能够展现工程项目存在的安全隐患，并利用模拟技术分析工程的风险和隐患，从而快速准确地解决隐患问题，提高轨道交通工程的安全性。

4.1.3 运维阶段

在城市建设中，不仅要求完成对城市轨道交通的规划，还需要对其进行维修和保养。但当前我国在城市轨道交通的运维工作不够完善，机制不成熟，导致不能保证对设备系统进行定期维护，从而带来不必要的麻烦，甚至造成安全事故。

在轨道交通运营期间，利用BIM可视化管理系统（图1），综合分析轨道交通的客流信息、列车运行情况、基础设施建设情况等，及时排查轨道交通存在的安全隐患，规划更好的运行路线，保证在发生安全事故时可以从容应对。

图1 BIM可视化管理系统

另外，利用BIM技术，可以综合分析轨道交通车站的能耗情况，结合云计算、物联网等高新技术，实现对车站照明、电梯、空调等能耗设备的节能调控，实现车站的低碳自动化运行。

利用BIM技术可以更加清晰地了解轨道交通的运行情况，如列车的行驶状况、轨道的磨损情况等，从而第一时间对车辆、轨道进行维修，节约时间的同时还节省了人力，在提高维修的效率方面发挥了巨大的作用。

4.1.4 设备、资源的管理

结合设备生产商提供的设备结构尺寸图纸、元器件图纸及相关信息，建立相应的设备BIM三维模型，精确到设备的每一个结构及工作状态，并按照BIM技术方案要求在设备上张贴二维码标示，将设备型号、生产日期、检验日期、检验人员、出厂代码等相关数据全部在二维码中进行体现，设备到货后用专用二维码扫描仪扫描设备后将其录入BIM信息平台中。

4.2 BIM技术存在的问题

BIM技术虽然在轨道交通工程当中发挥了巨大作用，但是由于其本身缺陷和时代发展的局限性，BIM技术仍然存在着许多问题需要解决。

首先，BIM技术的应用还不够深入。目前对BIM技术的应用仅仅停留在图纸模型构建，对于信息管理等方面，在数据传递后，却没有再次应用到BIM技术。

其次，BIM技术集成度也很低。轨道交通工程各个方面缺乏相关标准，因此BIM技术也很难集成所有信息，企业之间对信息数据的交换存在困难，从而造成反复施工，浪费人力的情况。

再次，BIM技术需要结合企业的现状进行运用，但是有一些企业并没有考虑到这一点，大多数情况运用的BIM技术没有找到正确的应用方法，而由于不同地域、不同企业在运用BIM技术上存在很大的差异，并不能实现统一，从而在一定程度上阻碍了BIM技术的发展。

最后，BIM技术的相关技术人员缺乏，无法满足企业的需求，这就造成了BIM技术不能全面发挥其本来的作用。

4.3 如何解决存在的问题

城市轨道交通工程建设中应用BIM技术，需要通过BIM技术来为参建单位搭建一个多方面协同的BIM管理平台，将这个平台和其他互联网技术相结合，构建以BIM技术为主，其他互联网技术为辅的建造模式，在建造的过程当中，便可以第一时间掌握项目的相关信息，并且将这些信息传递给参与到项目当中的每一个部门，这样能在很大程度上提高决策的效率和质量。

现阶段，城市轨道交通开始向绿色低碳方向发展，因此，有必要制定相关标准，全面梳理应用广泛的新工艺、新材料、新施工方法，并进行系统整合，联合绿色施工系统、建设单位、城市轨道交通设计咨询公司、绿色施工咨询机构等制定完整的绿色轨道交通设计与评价技术体系和标准，为新型城市轨道交通提供标准化支撑，更好地实现BIM技术的信息集成。

对于轨道交通建设企业来说，如何根据工程施工现状合理应用BIM技术是十分关键的，建设企业要结合企业情况、工程规模、地方政策、地域差异等分阶段、合理地应用BIM技术。例如在项目运营阶段，使用BIM模型和集成数字技术，如物联网和地理信息系统，可以建立不同的综合运维管理平台，并有针对性地应用在日常管理、应急管理、设备能耗监测等部门，为轨道交通绿色运维管理提供精细化、可视化技术支持。

城市轨道交通建设企业要加强BIM技术人员的培训，积极引进高端技术人才。同时企业管理者也要积极学习BIM相关管理技术，充分发挥出这项技术的优越性。

5 结语

总之，BIM技术城市在轨道交通建设中有着广泛的应用。合理应用BIM技术，不仅可以提高施工质量、缩短工程工期，还可以对工程的全过程实施监管，及时发现并排除存在的隐患。同时，在轨道交通运维阶段，应用BIM技术可以更好地实现低碳交通的运营。因此，需要加强对BIM技术的重视，积极培训相关技术人才，更好地应用在轨道交通工程建设，促进轨道交通行业的发展。