BIM技术在轨道交通工程设计中的应用

来源:用户上传      作者:

　　摘    要：随着我国经济不断发展，科学技术水平不断提高，轨道交通的建设也在高速发展进步。但轨道交通由于其地理环境复杂、设计施工专业化程度高的特性，在实际建设中带来了许多难点。BIM技术在轨道交通工程中的运用可以有效提高施工效率、优化工程方案、降低施工风险、节约时间和经济成本。本文针对BIM技术在轨道交通中的应用价值和施工关键要点进行研究探讨，对轨道交通工程BIM体系的构建进行展望。
　　关键词：轨道交通;BIM技术;工程设计
　　1  BIM技术在轨道交通中的应用价值
　　城市轨道交通整体线网的规划需要考虑自然、经济和社会因素，线网中每条线路都要在符合整体线网的施工路线布局的基础上，根据施工线路周围的具体人口、经济状况、出行需求进行适当的调整。这样的规划需要建立在大量详实可靠的资料的分析基础上的，并会涉及到城市中的各政府部门之间的沟通决策。因此可以引入BIM+GIS的构建思路建立城市轨道交通数字模型，在模型中纳入城市的各项基本信息。通过构建出的城市模型对地质、人口密集度、出行需求等信息进行数据分析，准确规划城市交通线网，并根据信息变化做出适当的修整优化。
　　在设计阶段，BIM技术也发挥着重要作用。BIM可以搭建模型还原轨道交通工程，解决轨道交通工程中空间复杂、系统管线众多的难点，保证设计的精准度;由于轨道交通建设中涉及的专业过多，可以利用BIM模型与各专业人士进行交流，吸取建设运营的建议，优化设计方案;BIM技术中的构建属性信息可以对模拟出的轨道交通工程进行进一步细节优化设计。
　　2  BIM技术在轨道交通工程设计中的应用
　　2.1  协同设计
　　BIM技术下的协同设计，指的是设备、结构以及建筑等各个专业工作于同一个工作平台下，集体共享设计的项目中心文件。各专业人员采用自己的BIM核心建模软件来建立其本专业的BIM模型，将自己的BIM模型与中心文件链接并同步，将修改或者新添加的信息自动添加到中心文件中。该中心文件就是建筑信息模型，所有专业能够通过建筑信息模型来对其他专业构件的信息以及布置等进行查看，这为信息共享提供了便利。
　　设计单位在对方案进行设计、初步设计以及对施工图进行设计时，都可以对专业进行分类，例如结构工程、设备工程以及建筑工程等，结构专业中包括柱、板、梁;建筑专业包括门窗、屋顶、楼板以及墙柱;设备专业包括消防、电、暖、水等基本图元。这些图元组成具有较高复杂的体量，也被称为“族”，其与CAD中的“块”比较相似。最后各个专业协同，将完整的BIM模型搭建完毕。
　　2.2  自动碰撞检测
　　城市轨道交通工程设计中牵扯专业较多，将近30个，车站内部的吊顶管线数量众多，需要各个专业相互配合。平面设计时，大量管线以平面图纸表现出来就是密密麻麻的线条，CAD视图界面上还可以采用不同宽度与颜色的线条来进行区分，但是当图纸打印出来时，几乎全都是黑色的线条，难以相互区分，也不够直观，因此即使是有问题，也难以及时发现;剖面图上的管线排布无法将站内全部管线的高程情况反应出来，空间局促部位如梁下、交叉以及转角等时常存在梁与管线或者管线之间冲突的问题，但是由于缺乏三维立体空间反馈的缘故，仅从图面上是看不出问题的，因此平面设计下的管线综合排布始终是让人看了就头痛的工作。
　　BIM技术的碰撞检查功能可以实现自动碰撞检测，三维管线综合基于BIM三维建筑设计，对管线进行碰撞检查、标高调整以及走向优化等，这一技术妥善解决了“管线打架”的问题。自动碰撞检测的功能在短时间内检查错、漏、碰、缺，这使得工程师能够在短时间内获得设备管线的高程冲突的指导意见，避免了二维设计中各专业信息确实的问题，使得设备、结构以及建筑各专业之间的沟通效率得到了提高，明显提高了设计以及施工质量。
　　各专业工程师基于BIM软件，建立与实际工程大小相同的模型，之后利用专业协同功能来获取相关专业的信息。之后根据“有压让无压”、“强弱电整合”、“小管让大管”等原则，由计算机来对各个构件对象之间的相互影响进行自动检测。例如，自动碰撞检测可以提示哪里的管线在高程上存在冲突、暖通风管是否存在腋角或梁冲突等。基于BIM技术可以实现自动碰撞检查，能够发现人工难以发现的碰撞点，经数次检测以及设计调整之后，得到的“零碰撞”模型可以满足各专业以及施工要求。
　　3  BIM技术在轨道交通中的施工要点
　　首先是要根據轨道交通工程的具体要求，制定工程实施方案和技术标准，要求方案和标准遵循现实可操作原则，能够实现BIM模型的有效落实，促进信息的有效传递。在确立了技术标准和项目实施方案后，需要建立基于BIM技术的工程项目管理平台，贯穿轨道交通中规划、设计、施工和运维的整个生命周期流程，对所有参与方的协同参与进行精细化管理调控，有效提高各参与方与整体项目的配合效率，管控工程建设的进度和质量。BIM工程项目管理信息平台的特性是统筹集成管理和全生命周期性管理。统筹集成管理，即将工程建设的各项目进行整体统筹安排，比如在施工前通管局哦BIM技术综合项目的目标、计划和管理要求，进行项目管理的整体优化。全生命周期型管理，即将BIM工程项目管理信息平台贯穿轨道交通工程的整个生命周期，管控项目施工工程中可能发生的所有问题，对项目完成后的运维阶段问题进行提前模拟考虑。
　　4  BIM技术在轨道交通工程设计中的应用趋势
　　现如今BIM应用施工在我国还并非普遍现象。BIM技术人员应该扩大BIM技术的适用范围，让BIM技术能够最大限度的发挥其效能，提高工程建设进度。BIM在施工中的运用具体体现在计算施工成本等方面。在施工成本的计算上，BIM技术整合可以减少重置施工和失败成本，节约工期;施工进度方面，BIM技术能够提高验收正确性，让施工方各个单位能够最大限度的掌握施工具体信息;在施工品质方面，BIM技术的运用可以减少返工现象，能够优化交通设施建筑细节。
　　以施工现场4D管理中的BIM，技术应用为例：在我国西部地区建设跨深谷型桥梁时，BIM工程师通过BIM技术能够轻松创建、审核和编辑桥梁的4D进度模型，相关技术人员也能够根据BIM工程师所模拟出的4D桥梁模型编制出符合实际的进度表。在这种情况下建立的进度表能够和三维模型完美对接，从而使各个项目方顺畅沟通，最大限度的提升协作效果。BIM技术还能通过建立模型的方式，在设计阶段模拟出大桥的防风能力和抗压能力，进而计算出大桥在不同情况下的抗压能力。在后期维护时，工程师通过BIM技术也能精准算出预防性养护时间。通过BIM技术，能够最大限度的降低工程时间，提升工作能效，协调工程各方沟通。
　　5  结语
　　促进BIM技术在轨道交通工程设计中的应用，需要从软件性能提升、BIM技术人员素质提升和扩大BIM技术的适用范围三方面出发。BIM技术的提升需要技术人员、产品研发人员和软件开发人员的共同努力。BIM技术的发展注定是一个漫长的过程，业界人士应该联合起来，共同促进本技术的发展、壮大。
　　参考文献：
　　[1] 石继斌.BIM技术在轨道交通工程设计中的应用[J].中国管理信息化，2017（20）：148～149.
　　[2] 范礼乾.BIM技术在城市轨道交通工程设计中的应用研究[A].中国城市轨道交通关键技术论坛暨第26届地铁学术交流会论文集[C]，2017.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15225716.htm