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BIM
技术在城市轨道交通的应用
摘要：阐述了城市轨道交通工程特点和
BIM
技术
应用潜力，介绍现阶段我国城市轨道交通
工程设计阶段的
BIM
实践情况，探讨了城市轨道交通工程设计阶段应用
BIM
技术的阻碍和
发展建议，为促进
BIM
技术在城市轨道交通工程设计阶段的深入应用提供参考。
关键词：
BIM
技术；城市轨道交通工程；应用阻
碍；发展建议
城市轨道交通由于具有独特的交通优势和对有限
城市空间的极大利用，
在城市发展过程中得
到了极大的应用。<
/p>
城市轨道交通种类繁多，
包括城市铁路、
地铁、
轻轨等城市公用事业工程，
是一个涉及诸多专业的综合性
工程。
采用传统技术理念进行城市轨道交通工程设计时，
由于<
/p>
各专业信息沟通不对称等因素，
在具体实施中存在诸多矛盾和难题
，
比如综合统筹与计划实
施能力差。
城
市轨道交通工程中各专业主体单位基于自身利益的考量，
常常会出现协调不到
位或者实施方案彼此间相互矛盾的情况，
导致工期延误、
< br>增加投资成本、
降低工程质量等弊
端。为了保证城市轨道
交通工程的有效实施、
降低项目风险、
控制投资，并配合政府部
门推
动城市建设，
亟需采用新的举措或技术来对现阶段的生产方
式进行革命性变革。
BIM
技术的
出现
为城市轨道交通工程的发展提供了巨大推力。
BIM
是一个集成
了全生命周期中不同专业
数据的信息模型，提供了一个可以供不同参与方进行协同使用的
平台。通过
BIM
平台，在
设计阶段项
目各参与方可以实现信息的无缝交换与共享，
解决传统信息传递的不一致和缺失
等问题，使得工程项目的管控更为完整精确，特别是解决城市轨道交通工程这类复杂项目
[1]
。一些设计单位、施工单位等已经积极尝试应用
< br>BIM
技术来进行设计、施工和运维等工
作
[2,3]
。上海城市轨道交通项目率先引入
BIM
技术，
12
号线、
13
号线、
14
号线和
17
号线
等都采用了
BI
M
技术，北京城市轨道交通
7
号线、长
沙城市轨道交通
2
号线、厦门城市轨
道
交通
1
号线、无锡城市轨道交通
1
号线都采用
BIM
技术进行了不同程度的尝
试，提升了
项目建设水平和质量
[4,5]
。不同于工业民用建筑，城市轨道交通工程具有自身的特点，影响
了
BIM
技术在城市轨道交通工程领域应用的广度和深度。目前
< br>BIM
技术在城市轨道交通工
程设计阶段的应用还存在诸
多难题和阻碍。本文阐述了城市轨道交通工程的特点和
BIM
应
用潜力，对城市轨道交通工程设计阶段的
BIM
实践情况进行了梳理，探讨了该阶段
BIM
技
术的应用阻碍和发展建议，为在城市轨道交通工程设计阶段更好地应用
B
IM
技术提供参考。
1
城市轨道交通工程特点及
BIM
应用潜力
1.1
城市轨道交通工程特点城市轨道交通工程
由于自身的功能定位，具有不同于工业和民用
建筑的特点：
(1
)
属于政府投资的公共服务型项目，是基于政府责任和义务为居民提供有偿
或无偿公共产品；
(2)
项目参与方较多，复杂程度
高，并且业主、监理、总包商、材料供应
商等参与方存在一定波动性；
< br>(3)
项目投资数额较大，涉及的利益方较多；
(4)<
/p>
项目投资收益
周期较长，需要在工程使用过程中突显投资效益；<
/p>
(5)
项目影响面较广，受外界环境影响因
素较大；
(6)
随着整个建筑市场的快速发展，城市轨道交通
工程规模和范围越来越大，复杂
程度越来越高，
管理方式日趋精
益化。
1.2
城市轨道交通工程
BIM
应用潜力
BIM
技术作为建
筑行业的一项革命性技术，其理念已经深入到建筑行业的各单位
[6]
。城市轨道交通工程由
于自身的特点，也存在着诸多动力推动
BIM
技术的应用与发展。
(1)
建筑行业转型升级的必
然性。随着科学技术的发展，
BIM
等新技术冲击着传统的建筑行业运行模式，促进建筑产业
升级。
城市轨道交通工程作为建筑行业的一部分，
也将从过去
的粗放式管理模式向精细化管
理模式转变，
保证这一转变顺利实
施的利器便是
BIM
。
(2)
市场竞争力驱动。
无论是政府监管
部门还是业主
单位，现在都在积极提倡使用
BIM
技术来实现。发达国家已经
将
BIM
技术应
用到城市轨道交通工程
较高层次，我国的城市轨道交通工程相关参与方也意识到
BIM
的优
势与重要性
[7]
。为了在市场竞
争中保证优势地位，亟需采用
BIM
技术来提升自身竞争力。<
/p>
失去了
BIM
技术的支持就难以占据行业
制高点，不能拥有市场分配的话语权，在未来利益
分配中将处于被动地位。
(3)
开展国际合作与
EPC
模式的需求。
BIM
是实现不同专业软件共同
交流的统一平台，
可以有效减小不同语言、
不同专业之
间的信息交流成本，
特别是现在越来
越多的国际工程，使用
BIM
技术能简化各专业信息传递损耗，减小重复工作。现在一些大
型企业正在积极推进设计施工一体化的
EPC
< br>总承包模式，而
BIM
技术的全生命周期理念，
能够实现设计行业业务向施工领域的延伸。
(4)
城市轨道交通工程自身需求的提高。随着经
济社会发展，城市轨道交通工程体量变大、
投资更高、专业复杂程度更大，
出现了越来越多
的异形、复杂建
筑物和构筑物，使得采用传统的二维设计工具显得力不从心，而
BIM
< br>技术
的可视化、参数化等特性则能很好地克服这一障碍。
(5)
高度集成的优势。城市轨道工程涵
盖了设计、施工、后期
运营阶段，三者无法完全割裂。但是采用传统的建筑业运行模式，则
往往会出现信息孤岛
现象，无法体现全生命周期的理念。而
BIM
集成了整个生命周
期各专
业信息，
并具有强大的分析与模拟功能。
可以通过预先的施工模拟发现原始方案的不足，
将
问题
解决在施工开始之前，大大提高了施工效率，减小损失。
2<
/p>
城市轨道交通工程设计阶段
BIM
实践<
/p>
BIM
技术的应用横跨项目全生命周期
，
针对城市轨道交通工程在设计阶段的工程应用进行梳
理，设计
阶段可以进一步细分为总体设计阶段、初步设计阶段和施工图设计阶段。
2.1
总体
设计阶段总体设计阶段主要用于解决总体规划方案比选问题，基于不
同设计方案创建
BIM
模型，并赋予
B
IM
模型项目周边环境模型，借助于
BIM
模型的可视化功能直观展现各个方
案效果，比较分析各自优缺点，
< br>从而协助设计进行方案对比、
整体优化及最终方案确定。图
1
和图
2
给出了两种某城市轨道交通
出站口附近总体规划方案。
通过此效果图可以直观地看
出出站口
设置和周边交通、建筑的融合情况，从而为决策者确定方案提供便利。
2.2
初步设
计阶段初步设计阶段主要应用点包括管线改迁和道路翻交、
场地现状模拟。
图
3
给
出了某城
市轨道交通附近道路翻交和管线改迁仿真示意图，
将规
划线路及站台与周边建筑、
地形、
市
政
设施进行综合协调，统计管线搬迁工作量，
预先控制了风险，提高了项目协调效率，
获得
了明显的效益。某城市轨道交通路段区间三维设计图
(
图
4)
，不仅进行了区
间环境模拟，建
立了区间盾构模型，还建立了地层的信息模型，为后续施工监管提供技术
铺垫。
2.3
施工图
设计阶段施工图设
计阶段
BIM
应用点包括管线综合与碰撞检查、工程量校验、装
修效果仿
真和大型设备运输路径检查。城市轨道交通工程常会涉及复杂的管线，但
BIM
技术为处理
复杂管线综合问题提供了捷
径。基于精细化
BIM
模型，进行管线综合与碰撞检查，及时发
现管线与结构构件之间的碰撞、
各专业的管线碰撞等问题，
根据碰撞检查结果进行分析并生
成协调数据，
反馈给各专业进行相应的修改，
避免了各专业图纸之间的不协调问题，
解决设
计图纸中可能存在的“错漏碰缺”，优化设计图纸质量，避免后期的设计
变更及施工返工。
图
5
给出了某城市轨
道交通站三维管线综合示意图。
在以前的施工运维过程中，
经常
会出现
由于设计不合理，
导致大型设备检修，
< br>运送出现设备无法运出，
或设备空间不能满足检修需
要的
情况。现在通过
BIM
技术，我们前期在设计阶段就进行了三维
空间大型设备的运送检
修路径模拟，
避免了设计不合理导致的后
续问题。
图
6
给出了大型设备运输路径
检查示意图。
在施工图设计阶段，赋予模型对象材质信息、颜色信息以及光源信息，进行
装修效果模拟，
达到所见即所得的目的，
通过漫游动画，
使决策者和设计人员置身其中，
对于优化设计方案，
< br>呈现设计效果，稳定装修方案，有很大作用。图
7
给出了
装修方案
BIM
模型示意图。
3
城市轨道交通工程设计阶段
BIM
应用阻碍与发展建议
3.1
< br>应用阻碍虽然
BIM
技术在城市轨道交通工程设计阶段中
已经取得了部分成果，
但是距离
全面深化应用的目标还存在较大
距离，在工程实践中也暴露了一些问题，阻碍了
BIM
技术
的进一步发展和应用。
面临的应用阻碍总结如下。
< br>(1)BIM
技术本身的不完善。
目前行业主流
的
BIM
技术都来自国外，和本土规范政策之间
还难以完全吻合；各设计软件之间的兼容性、
交互性不强，进行二次开发对员工的素质要
求较高。城市轨道交通行业
BIM
应用起步较晚，
建模时很多材料、材质需要定义。
(2)
设计人员传
统认知问题。城市轨道交通工程领域目前
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