蒋先进

结合工程项目实际，对BIM技术在城市轨道交通工程中的应用情况简单介绍，并重点对BIM技术在城市轨道交通工程设备系统施工中的前景进行分析。

【关键词】BIM技术 城市轨道交通 施工

1 前言

近年来BIM技术在国内工程建设领域已经开始广泛应用并逐渐体现出价值，尤其在超高层、复杂形状建筑的钢结构、幕墙工程中依靠其在效果显示、模拟施工、构件预制和碰撞检测等多方面的优势已取得较多成功应用的案例，但是在城市轨道交通行业，BIM技术的推广却并不理想，大多数的工程都只能停留在辅助宣传阶段，究其原因主要是因为城市轨道交通工程的特点所致。

2 城市轨道交通工程特点及BIM应用现状分析

城市轨道交通属于基础设施，其工程建设由政府主导，受法律法规、标准规范管控较严，对新技术的引入较为保守，很难实现使用BIM三维模型作为图纸交付，这就使设计阶段需要先绘制二维图纸用于交付，再通过翻模变成三维模型。经过多次设计变更后，无法保证二维图纸与三维模型的一致性，三维模型不具备法律效力，不管是从保证工期还是规避责任方面考虑，施工单位都只能采用二维图纸作为施工依据。

城市轨道交通工程中土建与设备系统的比重与普通民建不同，一条部分地下的线路，土建部分约占总成本的28%～37%，设备及车辆约占总成本的28%～34%。土建部分并不复杂，单座车站建筑面积不超过2万m?，而作为主要工程内容的隧道，其结构重复度高、横截面小、长度长，这类工程BIM技术的应用难度并不大，但是价值体现也不高。设备系统部分却较为复杂，由车辆、轨道、通信、信号、供变电、接触网等十多个系统组成，BIM技术具有较大的应用空间，但是目前主流的BIM软件在专业的设备系统方面又有明显欠缺，第三方插件的开发滞后，各专业设备厂家无法提供模型，模型绘制设备信息收集、录入工作量大。在各城市工期普遍不足一年的设备系统施工阶段，很难实现BIM技术的广泛深度应用。

城市轨道交通工程参建单位多，设计、施工、监理单位均无法主导BIM技术在工程中深度应用，建设管理方属于政府独资或控股的投资公司，很难设立BIM团队，所以目前广泛采用的方式是由建设管理方聘请第三方咨询公司配合组建BIM团队，收集或协助绘制BIM模型，完成合模、协调设计等工作。但由于第三方咨询公司很少具备设计、施工经验，模型指导现场施工的能力较差，也很难完成竣工模型。如在管线综合中不具备施工经验，只按照优先级进行避让，可能造成优先级较低的管线形状异常复杂而无法施工，我公司负责的青岛地铁13号线弱电系统工程项目就面对这样的问题。

在竣工验收后，由于之前的种种因素导致竣工模型与实际现场无法对应、设备信息不全，同时作为BIM技术应用主导的第三方咨询公司也无法与众多设备厂商协调获取设备运行状态，最终模型无法应用于运营维护，只能作为辅助宣传手段。

3 BIM技术在城市轨道交通工程中的应用分析

3.1 初步设计

在初步设计阶段，采用BIM技术构建车站及周边环境三维模型，增强对周边地块的产权、经济利益条件的掌握，辅助车站方案设计，尤其是出入口设计及换乘通道设计，避免后期拆迁难度大，甚至出现改线、放站的情况；还可通过周边道路、管线数据模拟市政管线搬迁，寻找最优解决方案。

3.2 协同设计

目前基于二维图纸的协调设计现状是设计分散、成果集中、需要时协同，简单易行，比较符合目前设计单位网络现状和设计习惯，其数据交换、共享方式多是通过数据中心、公共邮箱或网络通讯软件进行，并由设计总体定期开展协调会，对存在冲突的情况进行沟通协调。

BIM技术中的协同设计是通过协同办公平台实现，建筑、结构、设备等各个专业设计人员可在办公平台中对同一模型基础中的权限部分进行操作、修改，一般只对自己上传的模型部分具有修改权限，修改结果实时提现在平台的模型中，各查阅人员同步更新，同时历史版本模型保存。采用这种方式可有效节约协调时间，避免因数据往复次数过多导致的版本混乱，使各设计单位的基础模型统一。

3.3 深化设计

城市轨道交通设备系统涉及专业多、工期紧、各专业同期施工，采用二维施工图指导施工的方式受制于设计人员的经验和责任心，发生管线碰撞等问题较多，协调和解决这些矛盾会耗费大量的时间和精力，甚至后期出現很多结构凿除现像；设备、支吊架、装修等设计中往往表达不充分，具体信息需要在后期施工中进行补充，随意性大，达不到所看即所得的效果。

BIM技术在碰撞检测等方面的应用前景已得到广泛认可，在应用过程中，三维模型的绘制过程就是数据建筑的建设过程，为保证模型可以如实指导施工，施工单位应在设计阶段介入，协助进行管线设计。

3.4 施工模拟

将BIM模型导入进度模拟软件，通过模型与计划对施工进行模拟施工，利用施工进度计划、实际进度填报信息与施工模型的关联，动态地显示、对比施工进度。通过设置模拟日期、时间间隔、状态、进度及方式等参数，对整个工程或选定的施工节点进行4D施工过程模拟。真实直观的反应现场施工环境，设备安装位置和安装标准要求，分析施工存在的问题，提高施工效率，如图1所示。

3.5 施工方案制定

在工程重难点施工方案、特殊施工工艺实施前，运用BIM三维模型进行仿真模拟，找出方案中的不足进行修改，同时可以模拟多套施工方案进行专家比选，最终实现施工方案优化；在施工过程中，通过施工方案、工艺的三维模拟，给施工操作人员进行可视化交底，降低施工难度，做到施工前的交底有的放矢，确保施工质量与安全。对于操作性要求较高的施工方案、工艺，还可依据BIM模型制作VR演示文件，对现场施工人员进行虚拟培训，操作合格后方可进行现场施工。

3.6 资源管理

将BIM技术与施工项目管理有效的结合，可大大提升项目管理水平。

3.6.1 人员管理

人员管理包括了三级安全教育、平安卡、在岗情况、年龄、黑名单记录；并且对人员的门禁管理的授权与解权，是否为访客，以及对出入记录的查询于统计。

3.6.2 設备、材料管理

通过设备生产商提交的设备结构尺寸图纸、元器件图纸及相关信息，建立BIM三维模型，精确到设备的每一个结构及工作状态。并按照地铁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到BIM信息平台中。根据施工总体计划及时更新设备状态（如是否已安装、安装日期、安装人员、验收情况、是否已调试，调试的数据报告单等）。

3.6.3 派工单管理

根据录入BIM系统的施工总体计划，采用WBS技术进行任务分解，施工任务量、施工人员组织情况，根据现场调查的施工作业面，把建筑模型导入到该系统，按作业计划，作业范围施行派工单制度，所有施工班组需根据派工单进行施工。

3.7 运维管理

在城市轨道交通项目的运营期，以BIM模型为基础，结合其它技术手段，实现建筑物全生命周期的优化管理是BIM技术的最终价值体现。这不仅需要在建设过程中绘制的设备系统模型足够精细，还需要通过开发管理平台将模型与实际设备相连接，通过OPC Sever接口获取硬件运行数据，再通过与既有的各种管理系统接口实现实时监控、检修维修辅助、资产管理、虚拟漫游、设备正反向定位以及消防演练等运维管理的各项功能。

4 结语

随着BIM技术在工程建设领域广泛应用，三维模型取代二维图纸传递信息已成大势所趋，但是在城市轨道交通行业内BIM技术的应用还远未达到成功，新技术的引入应由参建各方共同努力推广，各地建设管理单位应着力推行BIM技术标准，设置承揽工程项目的BIM技术要求，提升三维模型法律效力；各参建单位应提高BIM技术应用能力，可独立完成责任范围内的BIM工作，设计总体应代替第三方咨询公司完成合模、协同设计等工作。

参考文献

[1]王勇利，穆彦东.城市轨道交通工程造价分析[J].山西建筑，2012，38（09）：261-263.

[2]冀程.BIM 技术在轨道交通工程设计中的应用[J].地下空间与工程学报，2014，10（01）：1665-1668.

作者单位

中国中铁电气化局集团公司 重庆市 400084