基于城市轨道交通项目的BIM技术应用分析及实践

■刘晋玮

（太原轨道交通集团有限公司，山西 太原 030002）

城市轨道交通系统是一个巨大的综合性复杂系统，从设计建造开始到实际运营阶段，既是物质生产过程，也是信息产生、处理、传播和使用的过程，要求业主、设计、施工、监理等多个项目工程参与方相互沟通、协调、合作，方能完成[1]。其传统的项目管理模式组织复杂、信息传递效率低、管理难度高，“组织隔离”“信息孤立”等问题屡见不鲜。BIM技术作为一种新兴的数字化项目管理手段，可以在一定程度上较好地解决上述问题，已被越来越多的城市轨道交通项目管理人员采纳，但现阶段,BIM技术本身仍存在个别难点、痛点，妨碍了BIM 技术的大规模应用和发展。

本文以太原地铁2 号线以运营为导向的BIM 技术应用项目为例，列举了针对当前BIM技术应用的难点、痛点，提出了的几点举措，较为全面地介绍了BIM 技术在城市轨道交通项目中的应用实践过程和经验方法。

一、BIM技术应用难点

当前在各大企业应用BIM 技术的过程中所遇到的困境难题究其原因可以划分以下为两点。

一是建模效率低。BIM技术应用应是建筑信息传输和共享的过程，这一过程贯穿建筑的整个生命周期，不同利益相关方通过BIM技术插入、提取、更新和修改信息，以支持和反应其各自职责的协同作业。但目前国内地铁项目的BIM 应用管理模式主要聚焦于建设过程的主要参建方基于其自身需求的分散式应用，这种模式受制于参建方的BIM技术应用能力和经验的参差不齐、缺乏统一的应用标准，提交的模型格式、精度、兼容性大相径庭，同时各参建方孤军奋战，信息壁垒严重，BIM技术应用难以协同，导致业主监管困难，建模效率低下。

二是产出价值小。首先，BIM技术普遍在建设期的静态数据、运营期的动态数据流失严重，许多有价值的数据被忽略，集成应用程度低；其次，目前国内建筑行业应用的BIM 技术应用软件半数以上都停留在单项技术问题解决、提供单项使用功能的水准上，在应用中存在信息交流困难、产业上下游割裂、商业模式不清晰等重大瓶颈问题；最后，当前利用模型进行可视化的应用多，利用信息进行深入应用的少，施工技术应用多，企业和项目管理应用少，企业应用BIM技术普遍初始投入比较大，增量成本在预算中不能体现[2]，使得最终BIM技术产出的数据价值远低于投入的成本和其本身能够带来的价值，数字资产未被充分挖掘。

二、主要实践做法

地铁项目与民用建筑或一般的市政建设项目相比，总体上具有站点多、线路长、覆盖面广、投资规模大、建设周期长的特点。另外，地铁项目机电系统复杂，设备繁多，建设过程和运营管理风险高，对运营维护过程提出了很高的要求。在国家宏观政策倡导和支持大背景下，地铁建设全过程应用BIM 技术的必要性和紧迫性非常明显，并在一些大型城市地铁项目建设的实践中产生了示范性效果。太原轨道交通集团在广泛调研总结之后，以设计、施工、运维过程中的BIM 技术模型数据和过程管理信息为支撑，结合智能运营技术和管理方法，在业内提出“以运营为导向的轨道交通全生命周期BIM技术研发及应用”（以下简称“太原地铁项目”），以太原地铁2号线为平台，实施BIM技术应用，利用BIM技术来辅助轨道交通建设及运营，使其更好地服务于市民。同时，在过程中提出下列举措，较好地解决了上述传统难题。

（一）针对“建模效率低”的举措

1.创新组织模式

由于以运营为导向的BIM 技术应用在本质上是设施设备级的精细化管理，而精细化管理需要投入远超常规的数据准备、数据采集及数据处理与分析的人力、物力与财力，且更需要有与精细化管理相匹配的团队和组织管理方法。太原地铁项目采用“业主方牵头、BIM技术中心组织实施、各参与方协同”的应用管理模式。在这种模式下，业主方创建BIM技术创新应用中心，并委托其进行BIM技术应用的总体规划和管理，制订BIM技术实施标准和BIM技术应用实施方案，在统一的BIM应用管理平台和机制下实施以运维为导向的BIM应用管理。

在这种管理模式下，基于BIM技术可视化、集成性、模拟性等特征，太原地铁项目尝试应用“交互集成办公模式”，即“IROOM——Interactive&Integrated Room”对项目进行管理，其总体定位为交互集成办公空间。参与项目的业主、咨询方及各参建单位需要派驻相关人员赴IROOM办公，持续时间随本单位任务及性质而定，而IROOM为各单位提供开放式办公场地和图形工作站，供项目参与方人员开展相关的BIM 技术建模及其他应用工作。各参与单位线上协同工作，线下实时交流，打破沟通壁垒，提高信息流通效率。

2.建全标准体系

在城市轨道交通项目中，BIM技术应用系列标准作为集信息集成、共享和协作为一体的基准线，能够引导BIM技术在城市轨道交通项目中应用，是BIM技术实现的前提。因此，太原地铁项目启动了城市轨道交通建筑信息模型系列企业标准的编制工作，以促进轨道交通工程信息在项目全生命周期的有效利用，包括《城市轨道交通建筑信息模型全生命期应用标准》《城市轨道交通设施设备分类与编码标准》、《城市轨道交通建筑信息模型建模标准》《城市轨道交通建筑信息模型数字化交付标准》等，分类编码覆盖了2578 项山西省城市轨道交通常见设施设备，详细规定了27120 项建模准则，规定了所有设施设备模型均应具备的7 类33 种通用属性信息、常见工程对象应具备的4815 项特殊属性信息，规定了14 种线网级交付关联资料、382 种区域级交付关联资料、26964 项设备级交付关联资料。目前，上述标准已升级为山西省地方标准。

3.提供样板示范

对新技术的不断探索要求在全面推广之前以试点的方式进行技术验证和优化，同时需要一个实施效率极高、模型质量极高、对全生命周期BIM技术应用理解深刻的团队为其他标段团队提前提供样板示范。

太原地铁项目根据实际情况，确定以大南门站及其北侧区间为样板，依托数字化竣工交付原型平台，开展BIM技术数字化竣工交付相关的全专业建模、运营所需属性的维护、运营相关现场实景照片采集维护及运营相关工程文档资料的采集维护工作，以进一步验证分类编码标准和建模标准的可实施性，并优化数字化交付平台的功能，指导竣工交付标准的编制。

4.培训技术支持

项目实施过程中，BIM技术总体单位需要为业主和各参建单位完成BIM技能的标准化建设培训工作，以增强各阶段、各单位分散BIM 技术应用的效益，提高模型建设质量，加快项目推进速度，起到认识提升和技能提升的作用。

在太原地铁项目中，BIM技术创新应用中心面向业主全员开展了240 人次、共9 期35 课时的BIM技术知识技能培训；先后邀请了20 余名国内顶尖专家和知名企业家前往太原开展公共讲座；举办“太原轨道交通BIM技术创新应用高端论坛”，邀请了BIM技术领域权威专家进行交流研讨；面向设计单位、施工单位、设备供应商、车辆厂商、运营单位管理层和操作层，就标准体系、建模、模型应用、数字化交付、平台管理开展20 余次线上线下培训及标准宣贯会，帮助项目参与方各团队提高技术水平，增强流程和成果的标准化能力。

5.质量控制体系

太原地铁项目编制了《数字化交付总体实施方案》《数字化交付实施工作界面划分》《数字化交付质量考核办法》《车站机电数字化交付管理办法》《现场影像资料采集管理办法》等24 册配套管理办法和实施手册，为BIM技术应用质量提供全方位、全流程的规定与考核依据。

同时，建立了全方位、全要素、全过程的质量管理体系，从模型创建到归档，需要依次经过图纸问题反馈、设计回复、现场踏勘、施工单位现场一致性核对、BIM技术中心现场一致性核对、内部审核、二次审核、验收、贯通复测等严格、复杂的流程，在机电施工单位进场前，还利用三维点云扫描等技术手段对土建模型进行精确地校准，人工审查、自动化审查相结合，入库全面检查与可疑项抽查相结合，确保模型质量符合甚至高于规定要求。

6.应用效果评价

太原地铁项目建立全过程问题跟踪体系及各阶段BIM 技术应用点评价考核体系，将落实应用效果、模型质量审核、模型应用、应用效果考核、效果评价打分、优化建议各环节形成闭环，确保各BIM技术应用点发挥预期的效果，为建设单位最大化BIM技术投资效益。其中，应用效果评价内容包括合同金额、BIM 应用组织结构、管理制度等组织支持内容；模型精细度、数据信息交换和共享程度、BIM 技术功能应用深度、BIM 技术标准执行度等技术内容；高层认可度、BIM技术团队人员及证照、软硬件支持度、参与项目协助配合程度等资源支持内容；利用BIM技术解决项目管理问题的深度等项目管理内容。

（二）针对“产出价值小”的举措

1.数字化交付整体解决方案

太原地铁项目开展基于BIM 技术的数字化竣工交付，开发了数字化交付管理平台，用于指导建模，建模过程的协同管理，交付模型、属性、文档、影像资料，成果检查验收和成果导出到运维管理系统。其用户为业主、BIM技术中心及所有项目参建方，以模型为中心实现多元数据集成，通过平台在全生命期逐步实现收集模型、属性、现场实景照片及文档档案资料，是太原地铁BIM技术应用中交付数字资产的通道，也是对项目全生命期产生的数字资产的整合，是利用BIM技术优化组织管理的工具。

有别于传统BIM技术项目实施后由设计方、咨询方交付BIM技术模型，太原地铁项目数字化交付管理平台中的交付物，特指城市轨道交通工程的虚拟数字化工程，其虚拟数字化的含义不仅包括模型文件，而且包括设计、施工至运营全过程中产生的虚拟设施设备、设施设备相关的参数数据、设施设备相关现场影像资料、设施设备相关的竣工档案资料等，交付物种类齐全、内容丰富，且包含传统BIM技术交付无法收集的隐蔽工程影像资料，交付的范围超出了狭义BIM技术的范畴[3]。并实现了PC 端、WEB 端、移动端全平台覆盖，除了全功能的PC 端软件可以满足交付流程中各种功能需求，轻量化的WEB 端和更灵活的移动端为现场实施人员提供了易用的交付方式，也为施工全过程收集影像、报批文件等资料提供了可能。

数字化交付平台拥有超500 位用户，包括建设单位、BIM 技术总体管理单位、设计单位、施工单位、监理单位、设备厂商等；拥有超300 万个模型构件，涵盖全线所有车站、区间、车辆基地、变电站的所有专业；上传超2亿条属性信息，利用模型集成整合设计参数、设备制造、施工安装、运营维护等信息；收集超2 万份建设期影像资料；超32 万份关联文档资料；超350G 的数据库规模；进行超7 万次审核。

2.全生命周期系统解决方案

太原地铁项目采用“研究先行、标准引导、局部试点、全局推广”的总体方针，研制出一套符合项目实际的全生命周期系统解决方案，除了传统的解决设计、施工阶段割裂的BIM技术应用点，项目统一了软硬件和各项标准、协议，在方案设计阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段、施工准备阶段、施工实施阶段、运维阶段均设置了科学合理的应用点，充分利用模型的承载、传递能力，将信息在各个阶段发挥作用。在运营阶段，项目开发了运营管理平台，打通与交付管理平台的数据通道，根据运营实际需要，将设施设备和其他地铁运营系统采集的动态数据，与经过交付管理平台整合的静态数据有机集成，为BIM技术下一步推广提供数据基础和空间。同时，运营管理平台是获取运维管理所需数据的便捷手段，也是企业优化组织管理的工具，与数字化交付平台共同促进太原地铁数字资产流转、保存、利用，以规范的流程和清晰便捷的使用方式提高相关实施人员的专业素质和工作效率。以下列举介绍运营阶段的部分高价值应用。

（1）维修管理

全流程闭环跟踪：故障触发、维修任务发起、维修任务指派、备品备件取用、维修过程记录、任务完毕全流程跟踪。

维修资料查询：快速定位故障点，获取历史运行数据，查询关联文档资料或委外维修单位信息。

备品备件管理：跟踪备品备件取用情况，库存预警。

（2）应急管理

全流程闭环跟踪：应急处置培训、应急事件触发、应急处置过程记录、应急事件解除、处置结果评估全流程跟踪。

应急预案推送：根据应急事件自动触发预案，向相关人员推送应急处置指令。

辅助决策：可视化展示现场各传感器、监控设备实时数据，灵活调用现场实时影像，辅助预案外的应急处置决策。

（3）能耗管理

实时展示：动态监测建筑内能耗数据，以可视化形式直观显示。

统计分析：支持自定义、可配置的能耗统计分析，通过楼层或系统的切换，可横向对比楼层、楼层内房间的能耗，帮助运营管理人员多维度地掌握能耗情况。

优化建议：提供对建筑的设备运行用电量、用水量和用冷量等多维度的能耗计报表，提供优化建议，辅助决策。

三、结语

传统的城市轨道交通项目管理模式组织复杂、信息传递效率低、管理难度高，应用BIM 技术可以在一定程度上解决此类问题，但现阶段BIM技术本身存在的个别难点、痛点使其应用效果不佳，妨碍了其大规模应用。太原地铁项目通过对其难点痛点进行分析，提出了一系列对应举措和解决方案，通过创新组织模式、建全标准体系、提供样板示范、培训技术支持、质量控制体系、应用效果评价、推出数字化交付整体解决方案及全生命周期系统解决方案等举措，很大程度上提升了BIM技术在城市轨道交通项目中的应用效果，进一步推动BIM技术在城市轨道交通领域繁荣发展。