浅析BIM技术在城市轨道交通中的应用

第55卷第1期2019年1月GANSUWATERRESOURCESANDHYDROPOWERTECHNOLOGY甘肃水利水电技术Vol.55，No.1Jun.，2019DOI：10.19645/j.issn2095-0144.2019.01.011浅析BIM技术在城市轨道交通中的应用刘改静（河南省工业规划设计院，河南郑州450000）摘要：BIM技术的基础在于三维建模，前期基于Revit三维建模技术，构建一个完整的建筑、结构、机电于一体的三维模型，进行完整数据输入。同时针对前期管道碰撞的问题进行调整，以达到最佳方案，提高工作效率，节约投资成本。以郑州地铁2号线工程某冷水机房为例，主要就BIM技术的前景、优势以及在轨道交通行业中具体的应用进行了简要的分析，并进行了BIM技术推广的可行性分析。关键词：城市轨道交通；BIM技术；三维建模；信息集成中图分类号：U239.5；TP391.72文献标志码：B文章编号：2095-0144（2019）01-0049-04收稿日期：2019-01-20作者简介：刘改静（1992-），女，河南安阳人，助理工程师，学士，主要从事暖通设计,E-mail:[e-mail]。随着国家现代化建设的快速发展，工程项目的规模越来越大，分工也更加趋于精细化，各部门、各专业之间的信息共享、协同工作变的愈发重要。根据国家“十二五”“十三五”的规划要求，建筑行业正逐步由传统的施工图设计管理转变为集现代化、智能化、可视化、信息化为一体的系统信息平台化管理的发展趋势[1]。建筑信息化建模技术即BIM三维建模（BuildingInformationModeling）正以不可阻挡的趋势深入轨道交通领域。BIM技术的基本思路在于围绕工程项目前期规划、图纸设计、施工进度控制、成本概预算、建筑能耗分析及后期交付后的运营维护等各个不同阶段，实现整个项目全生命周期的数据信息的共享和监控。BIM技术的发展不仅象征着现代技术的发展进步，也反映在了生产组织模式及管理思维方式的转变，其在城市轨道交通行业的发展中具有深远的影响。对于已经到来的大数据时代，地铁行业该何去何从，本文以郑州地铁2号线某冷水机房为例，就BIM技术在城市轨道交通MEP专业中的发展应用前景展开分析论述，以达到在轨道交通设计中逐步推行应用的最终目的。1BIM技术的前景BIM技术起源于美国，最早在2002年由Au⁃todesk公司提出初步的概念并进行，随后美国总务管理局专门制定出了3D-4D-BIM的计划和国家BIM标准[2]。随着国内的引进与发展，已经初步形成了由政府主导，设计施工领域逐步应用的趋势，各行业也在不断探索BIM技术的应用前景及核心价值。BIM技术因具有模型可视化、多专业协同化、大数据共享化、设备参数化等各方面优势，已经逐步在深圳、长沙、厦门、成都、北京、上海等城市轨道交通系统的建设中得到广泛推广应用[3]，并且在利用BIM前期检测的优势，大幅度节约了成本；同时在节能减排、施工方式论证、施工进度控制等方面的设计中取得了较大的成效，极大地促进了城市轨道交通行业的设计工作。2BIM技术的必要性在国家编制的“十二五”规划中，初步提出BIM改革的思路并加以试行；在国家“十三五”规划中，明确指出，BIM改革是不可改变的趋势，国家各地都应大力推行BIM技术。推进BIM协同工作等技术应用，广泛开展施工项目可视化、数据化、三维建模设计出图等一系列技术改进，可以提高设计管理水平，降低工程投资成本，实现从设计、施工、采购、安装、检验到运维的全过程集成应用。2.1可视化在项目的前期规划和设计阶段，可以通过计算机辅助技术建立地铁站三维信息实体模型，从项目全局把控站位周边范围内地上和地下部分的地形、建筑、管线、设备等情况，可以较为直观的得到车站··49主体结构及附属设备布局的各方面信息[4]，并可以生成全方位漫游模式，以“人”的漫游视觉效果，查看站内各设备房间情况。目前，已完成的2号线工程中某冷水机房模型及运维数据可视化效果，如图1中所示。通过各专业的协调沟通，可以制定出多个项目解决方案，能够在设计前期及时预测出建设中可能存在的设计问题，通过对方案进行系统化的分析论证，进一步优化设计和施工方案，达到全局把控工程概预算、施工进度和方案优化的目的，最大限度地发挥BIM技术的价值，施工方案效果如图2所示。图12号线某冷水机房设备运维信息图标准螺杆式冷水机组水冷式823-1920-KW［4限制条件标高主题偏移量建筑-1F楼板：地下一层-100mm200mm文字负责人检修时间孔德平2017年12月26日电气-负荷嵌板线路数名义载荷158000voltA机械系统分类系统名称冷却水压降冷却水压降冷冻水流量冷却水流量冷量电力循环供水XHGS1,XHGS19,XHGS845000pascal135liter/s823000watt55000Pascal108liter/s标识数据类型名称图像图22号线某冷水机房模型三维图针对地铁车站风水电设备多、分布广、管线复杂的特点，通过对车站进行三维信息化建模，建立可以精确到局部构件级别的运维数据库，统筹管理各种运维信息数据，减少后期线路设备运维管理的工作量。经过Navisworks软件渲染处理后，2号线某冷水机房内部渲染效果，如图3中所示。2019年第1期甘肃水利水电技术第55卷··502.2参数化通过建立实际项目的BIM模型，对数据进行统计分析，降低建筑及设备成本动态维护难度，提高成本控制和过程控制精准性，实现多维度（时间、空间、WBS）的成本分析和运维管理。同时，建立设计、施工及运维可以精确到构件级的数据库，输出各种信息数据报表，减少项目前期和运维管理工作量。以冷水机房为例，自动生成报表（图4）。图3冷水机房内部渲染效果图M说明正常开启正常开启正常开启正常开启设备异常正常开启设备报警正常关闭正常关闭正常开启正常开启正常开启正常开启正常开启A族与类型螺杆式冷水机组-水冷螺杆式冷水机组-水冷螺杆式冷水机组-水冷冷水机房水泵1：冷水机分集水器1：分集水器1膨胀水箱方形：5.0P_软水器_4.7-19.0LPS定压罐zuixin：CHET-01水处理：水处理冷水机房水泵1：冷水机冷水机房水泵1：冷水机冷水机房水泵1：冷水机冷水机房水泵1：冷水机冷水机房水泵1：冷水机B制造商珠海格力电器股份有限公司珠海格力电器股份有限公司珠海格力电器股份有限公司威乐（中国）水泵系统有限浙江科城暖通设备有限公司济南银河河南某某有限公司珠海格力电器股份有限公司济南银河威乐（中国）水泵系统有限威乐（中国）水泵系统有限威乐（中国）水泵系统有限威乐（中国）水泵系统有限威乐（中国）水泵系统有限C型号LSBLG580H/NBLSBLG580H/NBLSBLG580H/NBNL80/160-15/2SS105SUS304RS2005-20DY2009-1-13SCL79-195/56NL80/160-15/2NL80/160-15/2NL80/160-15/2NL80/160-15/2NL80/160-15/2D成本25000.0025000.0025000.0014000.0035000.0025000.0034000.0013000.0015698.0014000.0014000.0014000.0014000.0014000.00E负责人孔德平孔德平孔德平孔德平孔德平孔德平孙正晋孔德平孙正晋孔德平孔德平孔德平孔德平孔德平F检修时间2017年12月26日2017年12月26日2017年12月26日2017年12月15日2017年12月20日2017年11月20日2017年9月18日2017年12月1日2016年1月15日2017年12月15日2017年12月15日2017年12月15日2017年12月15日2017年12月15日G扬程24m24m24m24m24m24mH冷冻水流量108.0L/s108.0L/s108.0L/sI冷却水流量135.0L/s135.0L/s135.0L/sJ电压380V380V380V380V380V380V380V380VK流量41.9L/s5.6L/s41.9L/s41.9L/s41.9L/s41.9L/s41.9L/sL电机功率1500W1500W1500W1500W1500W1500W图42号线某冷水机房机电设备自动生成的数据报表同时，在MEP专业相关设备日常运维管理中，对设备参数信息进行编码统计，根据相应编码快速、准确、便捷的在三维模型上查找出设备所在位置及参数信息，可实现风水电设备的计划修、故障修通过建立地铁站内建筑及附属设备的数据报表，可以直观的查出项目的成本及运维管理信息，可以在很大程度上节约设备、材料及人力成本，提高项目建设及运维管理效率。2.3协调性城市轨道交通建设往往需要投入很大的人力和财力资源，其巨大的工程量更迫切需要各专业之间的沟通协调，合理解决各参与方之间的进度偏差显得尤为重要。BIM技术在建模过程中采用不同专业分别建模，最后进行交互链接的方式，这样的方式便于修改，也更加清晰明了，同时也能够保持模型数据的实时更新和一致性（图5）。同时，BIM技术在后期可以检测建筑、结构、机电之间的碰撞，利用3D动态模拟实现在不同阶段建设的协调工作，在项目建设的初期就发现问题并加以解决，减少建设完成后的再度改进，减少因信息共享缺陷造成的不同阶段常见的“错漏碰缺”问题。第1期刘改静：浅析BIM技术在城市轨道交通中的应用第55卷··513BIM技术的应用在当前的城市轨道交通行业普遍存在的问题，一是传统的二维设计信息量的匮乏；二是建设施工过程中信息的缺失；三是以往轨道交通项目建设中存在的设计、施工和运维的严重分离现象，成为了制约轨道交通行业快速发展地瓶颈。国内不少城市轨道交通建设中，开始实现技术改革不断将BIM技术应用到地铁建设中，并取得了突出效果，这些成功的案例可以成为郑州地铁建设中学习的典范。（1）上海地铁上海地铁9号线三期工程线路全长13.83km，共设置了9座地下车站，BIM技术贯穿项目设计、施工全过程中，如场地仿真，管线综合设计、场景漫游以及施工仿真等方面，出色完成了项目既定的安全、质量和高效等各方面的综合管理目标。（2）深圳地铁深圳地铁7号线设计中由于多出下穿建筑物、河流和湖泊等较为复杂的地形，工程实施中存在施工难度大，风险系数高等技术难题。在施工中采用BIM技术三维立体化模型和可视化设备对施工现场进行不断地模拟试验和风险预判分析，最终降低了施工风险，确保了工程零伤亡的要求。（3）无锡地铁无锡地铁2号线中首次采用了BIM创新技术，利用计算机辅助模拟设计装修效果图，对可能存在的管线碰撞，设备布置冲突以及空间隐患等问题进行了多次模拟分析，直接解决了地下管线错综复杂的技术难题。4展望BIM技术在国内的发展并非一帆风顺，其带来的经济和社会效益暂时还未受到广泛地认同，而BIM技术对轨道交通行业来说是既新的机遇，也面临着新的挑战，但随着国家BIM技术标准化的建设与推广，由国家主导的技术创新，必定能够走得更加长远。对于已经到来的大数据时代，BIM技术在城市轨道交通行业中终将普及应用，其在项目设计、成本控制、施工进度控制、施工方式论证、运维管理及节能减排等方面的价值也将得到进一步地验证。参考文献：［1］上海.上海市建筑信息模型技术应用推广“十三五”发展规划纲要[R].上海市住房和城乡建设管理委员会，2016.［2］张彬.基于BIM技术的建筑运营管理应用探索[D].成都：西南交通大学，2016.［3］邓春山.BIM技术在建筑工程管理中的应用[J].水能经济,2016，3(8):302-303.［4］张永焕,王刚.浅谈BIM技术在城市地铁车站项目中的应用[J].城市建设理论研究,2015,5(27)：2867-2869.图5管网碰撞检测示意图2019年第1期甘肃水利水电技术第55卷甘肃省水利厅组织召开会宁县农村饮水安全工作会议2019年1月7日下午，甘肃省水利厅魏宝君厅长主持召开了会宁县农村饮水安全工作汇报会，专题研究会宁县农村饮水安全工