轨道交通BIM技术应用与发展

河南科技•创新驱动、.................................................轨道交通BIM技术应用与发展张江波(上海市建筑科学研究院，上海200032)摘要:通过对BIM技术在轨道交通项目上的典型应用和行业BIM团体发展情况的研究，总结出轨道交通行业BIM技术应用发展的路线图，对轨道交通业主、轨道交通施工单位、轨道交通设计单位的BIM技术应用点进行深入分析,提出了BIM-MTR咨询系统的理念，为轨道交通行业BIM技术的整体发展提供有价值的参考。同时，对BIM技术在轨道交通行业的应用未来提出思考，从多个角度阐述BIM技术能够破解现阶段建设过程存在的重大问题。关键词:BIM;轨道交通;BIM-MTR中图分类号:TU205文献标识码:A文章编号=1003-5168(2016)03-0120-04ApplicationandDevelopmentofBIMTechnologyinMTRZhangJiangbo(ShanghaiResearchInstituteofBuildingScience,Shanghai200032)Abstract：ThroughtheresearchonthetypicalapplicationofBIMtechnologyintherailtransitprojectandthedevelopmentoftheBIMgroupintheindustry,theroadmapoftheapplicationanddevelopmentoftheBIMtechnologyintherailtransitindustrywassummarized,theapplicationofBIMtechnologytotheowneroftherailtransit,therailtransitconstructionunitandtherailtransitdesignunitwasanalyzedindepth,theconceptofBIM-MTRconsultingsystemwasproposed,whichprovidedavaluablereferencefortheover­alldevelopmentofBIMtechnologyinrailtransitindustry.Atthesametime,thefutureoftheapplicationofBIMtechnologyintherailtransportindustrywasproposed,explainedtheBIMtechnologytosolvetheexistingproblemsintheconstructionprocessfromanumberofperspectives.Keywords：BIM;railtransit;BIM-MTR轨道交通BIM技术的应用在国内处于初级发展阶段，但展现出蓬勃发展的态势。大规模、成体系、高深度的应用主要是在上海、广州等城市地铁中的应用，目前在进行BIM技术应用尝试和探索的轨道交通地区主要有上海、广州、北京、深圳、南宁、厦门、西安、成都、重庆、哈尔滨、无锡和郑州等城市。该文主要通过分析上海、广州等城市的轨道交通BIM应用情况，以及轨道交通项目BIM应用的特点和难点，总结归纳了BIM在轨道交通项目中的应用和研究成果。1轨道交通BIM应用情况1.1上海轨道交通的BIM应用情况上海轨道交通BIM应用的主导单位为上海申通轨道交通有限公司，由上海市隧道工程轨道交通设计院(简称“隧道院”)实施。2014年，以隧道院为首成立了上海市轨道交通BIM联盟，主要工作是为建设中的地铁线路和车站建模，利用模型进行方案论证和现场协调工作，并根据应用和发展的需要对相关技术进行研发。截止2014年10月，上海申收稿日期=2016-02-11基金项目：上海市建筑科学研究院（集团）有限公司应用开发研究项目“城市轨道交通建设中BIM技术应用研究与示范（HT0214021L000)”。作者简介:张江波(1978-)，男，硕士，工程师，研究方向:BIM、绿色建筑、智慧城市、住宅工业化。120HENANKEJI-CHUANGXINQUDONG2016.03交通与建筑II通地铁BIM累计投人数亿元。BIM的应用主要是用于施工阶段，同时对设计方案进行优化，对方案进行比对分析和指导施工。BIM的主要应用有3D建模、碰撞检查、进度管理和施工场地分析，结合GIS进行出入口位置、冷却塔等地面建筑或设备的位置选型，多种设计方案对比，多方案经济指标对比等。目前申通地铁公司已完成了BIM标准的设计，并在多条地铁线路上完成了BIM模型的数字化成果。1.2广州地铁BIM应用情况广州地铁BIM的应用包括总公司的企业级BIM体系和建设事业总部的面向施工阶段的精细化管理平台。其中,企业级BIM体系的实施主导单位为广州市地下铁道总公司。牵头部门为广州地铁总公司总工办(简称“总工办”），咨询单位为上海建科工程咨询有限公司(简称“上海建科”）。主要目标是建立企业级BIM服务体系。企业级BIM服务的主要内容有:企业BIM能力调研,企业BIM战略制定,BIM应用后的流程再造，建模标准、交付标准，编码体系，软硬件及网络选择，招标文件及合同范本，实施风险分析，试点项目实施等。目前，广州地铁BIM企业级BIM体系已经建立完成。形成的企业BIM标准已经在试点项目上实施完毕，正在申请成为广东省BIM标准。作为施工管理部门，广州地铁建设事业总部正在打造面向施工阶段的精细化管理平台。在这个平台下,BIM的工作方式是在机电专业施工招标时，明确要求施工单位拿出5%的中标合同金额投人到BIM应用。中标后各标段成立BIM小组，项目经理兼任BIM小组组长，由清华大学团队开4D-BIM平台为BIM应用的核心，打造以BIM技术为核心的精细化施工管理体系。BIM应用的主要内容是基于BIM的精细化施工管理，主要包括:对施工图进行3D建模，碰撞检查,工艺工序模拟，利用模型上传到4D-BIM平台进行进度、质量、安全等要素的控制,数字化验交等内容。目前4D-BIM平台基本开发完毕,施工阶段编码、机电施工单位BIM应用流程与指南文件编制完毕。在广佛线2期工程中已经进行了试点应用。2当前轨道交通BIM研究的主要内容轨道交通在建设各阶段会面对各种各样的工程难点和问题，这些问题和难点，而BIM技术可以辅助解决这些问题和难点，如表1所示：轨道交通作为当前基础设施建设的热点，各个工程咨询企业公司都将BIM技术在轨道交通行业的研究与应用作为重要的研究方向。2.1基于BIM的精细化工程管理平台利用派工单制度进行工程任务模块的数字化建设,将标准化的工艺流程利用WBS进行资源和要素关联，并与BIM模型相挂接,实现每一工步的可视化发展。在时间维度上，以百分比的形式体现出工程进度;在造价维度上，以工程量的计算为基础，体现工程投资额度及百分比[1]。2.2对轨道交通全专业的BIM研究研究各专业各系统的设计意图，对轨道交通全专业进行BIM模型的创建，结合轨道交通各专业的施工特点，利用BIM模型指导施工。对车站、区间内的全专业(建筑、结构、轨道、供电、通信、信号、风水电、装修、AFC、BAS、FAS、ISCS、PSD、主变电站及外部电源）及施工场地、市政接驳、管线迁改等进行研究与应用，实现如下功能。2.2.1设计阶段。①规划方案比选:车站选址、结构设计;②管线搬迁与道路翻交:搬迁方案展示、进度模拟;③场地仿真:方案对路面高差的影响，出人口、风亭与周边环境结合整体展示，车站模型与点云模型结合;④管线碰撞综合检查;⑤装修可视化:模型渲染、漫游,逃生模拟。2.2.2施工阶段。①施工场地规划与模拟;②管线综合(预留预埋孔洞比对、净高控制）;③阶段移交(站前站后工程交接）;④地盘管理(交叉施工、材料堆放、垃圾堆放);⑤轨行区管理献型设备运输路径规划;⑦施工组织模拟(含进度控制);⑧施工方案模拟(含专项方案论证方案模拟);⑨工程量计算;⑩重大危险源预警;⑪检修空间、检修路径复核;⑫3D点云扫描;⑬数字化验交(问题记录与整改过程记录）;⑭竣工模型。3轨道交通BIM咨询系统(BIM-MTR)根据轨道交通BIM咨询业务的不断发展，为打造轨道交通咨询业务的核心竞争力，提出了“轨道交通BIM咨询系统”产品的理念，简称“BIM-MTR”[2]。该系统的目标是面向业主、参建单位等对象，形成一整套轨道交通BIM咨询服务的体系。3.1轨道交通BIM应用指南调研(问卷调查）;用户能力评价;应用流程;人力资源(岗位职责）;协调机制;软硬件指引;协同平台的搭建;质量控制大纲;培训与教育;项目报告(调查结束、中期报告、项目总结)。3.2各个应用点的作业指导书3.2.1设计阶段。①规划方案比选:车站选址、结构设计;②管线搬迁与道路翻交:搬迁方案展示、进度模拟;③场地仿真:方案对路面高差的影响,出人口、风亭与周HENANKEJI-CHUANGXINQUDONG2016.03121辅助现状建模利用GIS信息，建立车站外部的模型，找出不同选址的问题点，选址场地分析并将不同方案的车站模型导人，进行比对提高选址决策的准确性辅助管现状建模利用GIS信息，建立市政管线的模型，更直观理解地下管线的排布，线搬迁场地分析并将车站模型导入，寻找合适的搬迁路径降低以后管线搬迁的难度辅助线现状建模利用GIS信息,建立城市地下模型，提高线路整体规划的合理性路走向场地分析并将线路模型导人，寻找最佳走向辅助客现状建模利用GIS信息，建立车站附近的模型，提高客流预测的准确性流预测场地分析并将车站模型导人,分析客流走向辅助投设计建模创建3D模型，并能对不同的方案，辅助业主做更精准的投资方案资概算成本估算产生精确的工程量和成本估算优化设计建模创建3D模型，并比较各专业的设计3D协调冲突问题，修改模型辅助图纸会审设计建模创建3D模型，利用模型辅助会审辅助设计沟通设计建模设计评审创建3D模型，各相关方浏览模型辅助专业协调设计建模创建3D模型,各专业利用模型设计提前发现设计问题,减少设计变更,提高设计深度3D模型比2D图纸更直观，降低会审的难度3D模型比2D图纸更直观，提高业主对设计意图的理解提高专业间的理解,减少设计错误3.1辅助招标管理设计建模成本估算创建招标模型，精确估算工程量更便捷的统计管理，减少招标过程的遗漏，提高管理质量4.14.24.34.4工44.5阶段4.64.74.84.9辅助风设计建模创建3D模型，规划各个场地的用处，险识别场地规划进行漫游视察,分析可能的安全隐患辅助临设计建模创建3D模型，对所有临边洞口的防护与工程进度边防护虚拟建造关联，在模型中真实反应每个临边的防护情况辅助方设计建模创建施工模型，将整个施工方案案交底虚拟建造（人、机、料等)通过模型来模拟一遍辅助工设计建模创建施工模型，将某些特殊的施工艺安排虚拟建造工艺通过3D模型进行虚拟建造辅助施工设计建模创建场地模型，将场地使用计划场地规划场地规划和模型关联,模拟使用情况辅助进设计建模创建施工模型，将不同分包商的计划在模型里度管理4D模拟进行分析对比,来满足业主需要的进度计划辅助交设计建模创建施工模型，将不同分包的进度叉施工4D模拟分别和模型关联，进行模拟施工辅助预设计建模创建施工模型，做成本估算。并将不同变更的方算管理成本估算案即时在模型里反应，同步产生对成本的影响创建施工模型，并将施工的过程信息加载到模型中数据收集记录模型提高风险识别率，降低安全事故发生的可能性提高各相关方对临边防护的认识和理解提前发现方案的不足，提高方案可实施性提前演练工艺的工法，发现不足,提高工艺的可实施性提前发现场地规划的冲突问题，降低因为规划不合理对工程的影响提前发现进度计划的不足，提高对进度计划的控制提前发现不同分包商之间的施工安排的冲突，降低对工程的影响在施工变更前，就让业主理解变更对费用的影响，提高预算控制降低施工资料的遗失，为竣工验收打好基础验55.1收数字化验交设计建模记录模型创建竣工模型，