孫 皓，司玉林

（1. 北京市地鐵運營有限公司運營一分公司，北京 101116；2. 鐵科院（北京）工程咨詢有限公司，北京 100081）

1 引言

隨著國家綜合實力不斷提升，城市軌道交通（以下簡稱“城軌”）行業(yè)也隨之進入發(fā)展的黃金時期。在城軌建設(shè)中，采用建筑信息模型（BIM）技術(shù)除實現(xiàn)方案優(yōu)化、專業(yè)協(xié)同等功能，在城軌運維階段和全生命周期管理等方面也存在明顯優(yōu)勢。BIM技術(shù)應(yīng)用可使城軌工程在設(shè)計、施工及運營維護等階段快速實現(xiàn)資源配置建立、資金風(fēng)險管控、能源及成本節(jié)約、受污染程度降低和工作效率提升。BIM技術(shù)應(yīng)用可改變傳統(tǒng)管理理念，引領(lǐng)城軌建筑信息技術(shù)向更高水準(zhǔn)前進，不斷提升城軌建設(shè)效果和質(zhì)量，近年來，國內(nèi)外針對BIM技術(shù)發(fā)展趨勢進行了大量研究。文章以BIM技術(shù)在城軌的應(yīng)用為例，闡述采用BIM技術(shù)的必然性，研究BIM技術(shù)在城軌工程應(yīng)用的特點及內(nèi)涵，預(yù)測發(fā)展趨勢，確保BIM技術(shù)在城軌工程的應(yīng)用效果。

2 BIM 技術(shù)應(yīng)用的必要性

2.1 行業(yè)轉(zhuǎn)型必然要求

目前，國家科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展等方面水平的顯著提高帶動我國建筑行業(yè)作業(yè)和模式發(fā)生變化，尤其是BIM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，促使傳統(tǒng)建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展速度不斷加快。而城軌工程是建筑行業(yè)的重要組成部分。因此，建筑行業(yè)的升級和轉(zhuǎn)型使得城軌的粗放式管理方式逐漸向精細化管理模式變化。而推動城軌管理模式發(fā)生變化的主要動力便是應(yīng)用BIM技術(shù)。因此BIM技術(shù)的應(yīng)用是建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型的必然要求，可以更好地保障城軌工程的建設(shè)效果。

2.2 市場競爭力的影響

目前，在國家發(fā)展過程中，無論是政府等相關(guān)部門，還是建設(shè)單位，都在積極地推廣并且倡導(dǎo)BIM技術(shù)使用，同時我國已出臺相關(guān)政策，為BIM技術(shù)的普及與發(fā)展提供良好的保障。BIM技術(shù)融合其他技術(shù)效果也十分顯著，例如BIM技術(shù)與云，BIM技術(shù)與地理信息系統(tǒng)，BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)，BIM技術(shù)與數(shù)字監(jiān)控，BIM技術(shù)與數(shù)字制造，BIM技術(shù)與增強現(xiàn)實技術(shù)等。全球范圍中BIM技術(shù)應(yīng)用最廣泛國家為美國、英國、韓國。美國于2007年便開始在所有大型項目中采用BIM技術(shù)；英國最遲也是在2016年便完成全面協(xié)同BIM技術(shù)的推廣；2016年韓國開始在公共建筑中全面采用BIM技術(shù)。在此影響下，我國城軌工程建筑企業(yè)在工程建設(shè)過程中，認識到BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢以及重要作用，可以更好地保障自身市場競爭力。

2.3 國際合作及 EPC 模式需求

BIM技術(shù)作為促使不同軟件進行共同交流的平臺，可以使不同語言和不同專業(yè)之間的信息交流成本降低。在經(jīng)濟全球化趨勢的影響下，國家性工程數(shù)量不斷增加。因此，采用BIM技術(shù)可以進行更便捷的交流，保障信息傳遞準(zhǔn)確性，防止發(fā)生工作重復(fù)現(xiàn)象。我國現(xiàn)如今某些大型建筑企業(yè)開始進行設(shè)計施工一體化（EPC）總承包模式。為促使此類模式得以形成并發(fā)揮作用，需借助BIM技術(shù)中全生命周期理念，以此實現(xiàn)設(shè)計行業(yè)業(yè)務(wù)向外延伸的目的。相同原理，將BIM技術(shù)應(yīng)用在城軌工程建設(shè)過程中，可以促使城軌工程建設(shè)效果顯著提高，以此推動城市一體化建設(shè)。

2.4 城軌自身需求

目前，城軌工程發(fā)生的主要變化為工程體量變大、投資更高以及專業(yè)復(fù)雜程度增加，而且在設(shè)計和建設(shè)過程中，出現(xiàn)更多的異形和復(fù)雜建筑，在此種情況下，傳統(tǒng)二維設(shè)計難以滿足城軌設(shè)計和建筑需求。為滿足城軌建設(shè)效果，需把BIM技術(shù)應(yīng)用其中，借助BIM技術(shù)可視化和參數(shù)化等特點，保障城軌工程建設(shè)效果，圖1為采用BIM技術(shù)設(shè)計的某城軌車站模型。

圖1 城軌車站BIM模型圖

2.5 擁有高度集成的優(yōu)勢

城軌工程修建過程包括設(shè)計和施工以及后期運用等多個階段，彼此之間難以完全分割，而傳統(tǒng)的建筑作業(yè)方式極易導(dǎo)致“信息孤島”顯現(xiàn)，更是難以體現(xiàn)全生命周期觀念，影響城軌工程建設(shè)效果。但是BIM 技術(shù)擁有集成整個全生命周期專業(yè)信息特點，具有強大分析能力和模擬功能，可以在施工未開始之前，發(fā)現(xiàn)并且解決問題，細化工作流程，針對工程特點有效制定方案舉措，消除潛在隱患和風(fēng)險。通過此種方式，可使城軌工程的建設(shè)效果得到保障，減少工程變更現(xiàn)象出現(xiàn)，減少經(jīng)濟方面損失。

3 BIM 技術(shù)在城軌工程中的應(yīng)用

3.1 前期規(guī)劃應(yīng)用

BIM技術(shù)應(yīng)用于城軌工程前期規(guī)劃之中，需要重視工程可行性研究。即在建設(shè)之初，利用BIM技術(shù)思維，對城軌進行三維模型建立，圖2為某城軌建設(shè)工程模型。在模型建設(shè)過程中，要保障BIM模型既涵蓋地質(zhì)條件、道路以及橋梁和管道管線狀態(tài)，又包含建筑物等信息。同時要保障信息和資料的真實性，尤其在技術(shù)、科學(xué)以及人文等方面更需要保障信息真實性。通過此種方式，保障城軌信息分析結(jié)果有效性，以此保證城軌工程項目順利建成。

圖2 城軌建設(shè)工程三維模型圖

3.2 設(shè)計階段應(yīng)用

BIM技術(shù)應(yīng)用于城軌工程設(shè)計階段，主要是在城軌建設(shè)工程三維模型建立之后，可以更加清晰明確地掌握道路、建筑物和其他設(shè)備等具體情況，以此促使設(shè)計方案向多樣化方向發(fā)展，并有效制定多種預(yù)備方案。在此過程中，設(shè)計方案可以各自具備各自的概念和優(yōu)缺點。在確定之后，設(shè)計人員可以使用BIM技術(shù)驗證城軌建設(shè)設(shè)計方案，由于三維模型擁有直觀視覺感受，具備可靠性和安全性，為設(shè)計人員提供更加科學(xué)的參考。因此，使用BIM技術(shù)對方案進行驗證，可有效選取最佳設(shè)計方案。

3.3 協(xié)同施工應(yīng)用

在城軌工程建設(shè)過程中，普遍存在協(xié)同施工工作能力不強的問題，因此會投入大量人力物力，影響城軌工程建設(shè)效率。在傳統(tǒng)協(xié)同工作開展過程中，主要是借助網(wǎng)絡(luò)通信軟件以及數(shù)據(jù)信息軟件去實現(xiàn)過程分析。但為實現(xiàn)信息集體共享，就必須借助BIM技術(shù)建立相應(yīng)通信系統(tǒng)，加強各個管理主體之間的聯(lián)系，實現(xiàn)信息和文件相互訪問以及交換，體現(xiàn)BIM技術(shù)提供的信息資源具備秩序性和時效性，以此保障信息傳遞快速、真實、有效。

3.4 運維階段應(yīng)用

BIM技術(shù)應(yīng)用在城軌運維階段，可以更好地對設(shè)備設(shè)施和相關(guān)文件資料以及應(yīng)急方案等內(nèi)容進行追蹤查詢和處理。因此，借助BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立可視化平臺，而BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)集成應(yīng)用，實質(zhì)是城軌建設(shè)全過程信息的集成與融合。BIM技術(shù)體現(xiàn)上層信息集成、交互、展示和管理作用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)承擔(dān)底層信息感知、采集、傳遞、監(jiān)控功能。在工程建設(shè)階段時，兩者集成應(yīng)用提高施工現(xiàn)場安全管理能力，確定合適施工進度，支持高效成本管控，提升質(zhì)量管理水平。

3.5 成本管理應(yīng)用

在城軌建設(shè)過程中，需要對設(shè)計階段、施工階段以及運營維護階段等的成本進行控制，所以需要借助完整的BIM技術(shù)信息集成平臺，對城軌工程建設(shè)全過程進行監(jiān)督和管理，減少不必要的工程變更，合理控制施工材料的使用，減少不必要的資源浪費。在運行階段，建立運營維護模型，對維護計劃可行性進行驗證，以此保障工作人員充分了解維護情況，進而保障設(shè)備正常運行，以此保障城軌工程的順利開展。

4 BIM 技術(shù)發(fā)展趨勢

在國家綜合發(fā)展過程中，尤其是在科學(xué)技術(shù)水平不斷提高背景下，城軌建設(shè)工程應(yīng)用BIM技術(shù)，必然推動城軌工程向著全新方向發(fā)展。因此需要加強對 BIM技術(shù)的研究與分析，促使其在三維環(huán)境下實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計、管理以及運維工作等，并達到相應(yīng)目標(biāo)。BIM技術(shù)發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）應(yīng)用移動終端。管理人員借助移動終端可以在現(xiàn)場直接瀏覽模型，查詢模型細節(jié)，進行現(xiàn)場辦公。在質(zhì)量管理中直接通過移動終端進行質(zhì)量檢查對標(biāo)和預(yù)設(shè)檢查項，使工作人員再現(xiàn)工作內(nèi)容，快捷填寫檢查結(jié)果。進度管理現(xiàn)場采用移動終端查閱工程進展并可直接在現(xiàn)場完成報告。手持移動終端也便于項目和企業(yè)管理者異地審批。移動終端輕、小、便捷的優(yōu)勢可克服原本電腦笨重、麻煩的特點。圖3為采用移動終端BIM模型對某城軌建筑進行實地檢查。

圖3 BIM技術(shù)移動終端應(yīng)用

（2）應(yīng)用無線傳感網(wǎng)絡(luò)。在城軌工程中所有角落放置無線傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)，通過管控界面搜索設(shè)備設(shè)施名稱，可查詢設(shè)備設(shè)施在虛擬建筑模型中準(zhǔn)確位置，管理人員實時利用三維BIM模型，進行建筑設(shè)備設(shè)施瀏覽、設(shè)備運行控制。而且所有設(shè)備設(shè)施是否正常運行，在BIM模型可直觀顯現(xiàn)，對于每種設(shè)備設(shè)施可以查詢歷史運行數(shù)據(jù)。這可幫助運維管理人員對城軌建筑進行全面了解管控，方便進行運營維護和經(jīng)驗積累。

（3）應(yīng)用數(shù)字化和云平臺等方式。憑借云計算的超強計算能力，可將BIM技術(shù)應(yīng)用中計算量大且復(fù)雜的工作轉(zhuǎn)移至云平臺，提升計算效率。同時云平臺的龐大數(shù)據(jù)存儲能力可將BIM模型及相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)同步到云平臺存儲，便于用戶實時訪問，以及與其他人員共享；同時方便用戶在施工現(xiàn)場通過移動終端實時連接云平臺，及時獲取所需BIM數(shù)據(jù)和服務(wù)等。城軌BIM技術(shù)與數(shù)字化和云平臺相結(jié)合，能夠確保工程建設(shè)數(shù)據(jù)快速、安全、便捷、可控地進行溝通共享，能夠幫助城軌建設(shè)管理水平和工作效率不斷提高。城軌工程BIM技術(shù)數(shù)字化及云平臺微服務(wù)架構(gòu)，如圖4所示。

圖4 城軌工程BIM技術(shù)數(shù)字化及云平臺應(yīng)用示意圖

（4）應(yīng)用扁平化協(xié)同模式。由于城軌建設(shè)項目存在大量復(fù)雜的信息需要在眾多參與方之間傳遞、溝通和修改，扁平化協(xié)同模式能夠確保項目信息在各方之間傳遞準(zhǔn)確、高效，促進信息獲取、分發(fā)、溝通效率極大提升；并且有效梳理和優(yōu)化跨組織之間流程，解決復(fù)雜信息在各部門之間傳遞過程，避免很多傳統(tǒng)線下處理模式時間長、滯后等問題。同時通過移動端在現(xiàn)場實時采集施工現(xiàn)場問題，通過云平臺系統(tǒng)及時將信息分配，并通知相關(guān)責(zé)任人跟蹤整改，管理層也通過云平臺及時獲取項目信息，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，為項目提供更可靠的決策，提高城軌項目協(xié)同管理水平。利用信息化分析功能，輔助分析相關(guān)施工方案，優(yōu)化施工流程、控制施工進度、減少返工，避免資源浪費，降低成本投入。

通過上述技術(shù)和手段的應(yīng)用，促使BIM技術(shù)在未來城軌建設(shè)過程中全面提升工程建設(shè)效率與信息化管理水平，優(yōu)化管理流程，高效率、高精準(zhǔn)度地完成工程量計算工作，保障城軌建設(shè)實現(xiàn)效果。

5 結(jié)束語

通過分析，BIM技術(shù)應(yīng)用效果和意義十分深遠，可以更好體現(xiàn)我國建筑行業(yè)的建設(shè)水平，促使城軌工程建筑質(zhì)量顯著提高，更好地推動城市一體化建設(shè)。通過分析BIM技術(shù)在城軌工程中的應(yīng)用，尤其是BIM技術(shù)特點以及應(yīng)用優(yōu)勢等方面，發(fā)現(xiàn)BIM技術(shù)在應(yīng)用過程中存在行業(yè)門檻、社會環(huán)境、BIM自身使用成本和工程建設(shè)的獨特性等問題。以此為依據(jù)，分析BIM技術(shù)發(fā)展主要趨勢，以期在未來通過相關(guān)成熟的技術(shù)手段消除影響，保障BIM技術(shù)在城軌中應(yīng)用效果，提升城軌建設(shè)質(zhì)量，實現(xiàn)城軌基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展的目的，推進國家綜合發(fā)展。