BIM技术对轨道交通工程设计的运用

摘要：随着城市化进程的推进，在城市建设过程中轨道交通发挥着重要作用，是城市基础设施建设的重要组成部分。在随着城市发展中，轨道交通工程数量和规模在不断增加和扩大，对城市的发展带来深远的影响，在城市轨道交通建设中，需要有完整的工程设计，保证工程整体质量，为轨道交通工程建设的经济效益和社会效益带来保障。但目前来看，在轨道交通工程设计中还存在诸多问题，对工程质量产生影响，缩短了工程寿命，影响到城市的发展。本文针对BIM技术在轨道交通工程设计中的应用展开分析和探讨，为轨道交通工程设计提供技术指导。

关键词：BIM技术；轨道交通；工程设计；应用

1前言

近年来城市经济水平快速增长，城市规模不断扩大，在城市发展中出现了交通拥堵问题、城市道路通行不畅等问题，对城市发展和城市居民的生活带来影响，为充分体现出城市整体价值，发挥城市综合功能，就要发展轨道交通，轨道交通具有较高的安全性，经济效益较高，而且还具有准点率高，运输量大等优势，在城市道路交通发展中发挥着重要作用和价值[1]。BIM技术凭借其突出的优势在工程交通建设中得到应用，在轨道交通工程项目中可以有效促进各方的有效衔接，对工程设计、工程施工和工程管理进行辅助优化，由于轨道交通工程的工作量大，施工周期长，在工程设计中门类较多等特点，增加了施工难度，而BIM技术在工程设计中应用，可以有效提高工程设计效率和精准度，保障工程施工质量和施工进度。

2BIM技术概述

BIM技术是建筑信息模型，是将信息技术和建筑工程相结合的一种数据化工具，在建筑工程项目设计、工程管理和工程建设中得到广泛应用，在建筑工程项目建设中应用主要是根据项目施工实际情况，构建虚拟的建筑三维模型，通过数字化技术为模型提供建筑工程信息库，信息库的内容与实际情况相符，并将建筑工程的专业属性、状态信息、建筑物构建集合信息、非构件对象状态信息等融入信息库中，为产品开发管理提供信息支持，提高工程信息集成度[2]。在建筑工程项目中应用BIM技术，可以对工程信息模型进行整合和数据化处理，从而为与建筑单位、运营单位和设计单位提供建筑工程项目所需信息，实现数据交换和共享，保证在建筑工程项目全生命周期中数据信息的有效提供，为建筑项目管理和运营提供准确的数据依据。从BIM技术特点来看，具有明显的传递性，在项目建设中可以保证各项目建设环节数据信息的一致性和联系性，在建筑项目建设的不同时期都可以准确的捕捉到动态信息，如在后期发现建筑工程设计被篡改，BIM系统可以及时发生反应，无须人工来处理图纸，在建筑工程各个建设阶段都能体现出最终的工作结果，提高工作效率，降低经济成本。在城市轨道交通项目建设汇中，通过BIM技术可以有效实现各方的交流和协商，有利于对轨道交通工程项目建设过程进行实时监测，利用专业知识完成对三维建筑信息模型构建，促进各方积极开展管线运维和设备碰撞测试，提高各部门的沟通效率[3]。

3BIM技术在城市轨道交通工程设计中的应用

在城市轨道交通工程设计中BIM技术的应用效果十分突出，主要应用途径体现在下面五个方面。

3.1工程前期规划

在轨道交通工程设计中BIM技术的应用主要体现在前期规划中，轨道交通工程设计的前期规划阶段所涉及的内容较多，包括对轨道交通线路的规划、车站规模大小规划、车站间距规划和人流量等，都会对轨道交通工程的实际运行效果有一定的影响，为此在前期规划阶段需要充分利用BIM技术，以及轨道交通工程可行性研究报告，对轨道交通的轨道线路等各方面进行统筹计算和分析，为前期规划工作提供可靠的数据依据作为保障。同时根据轨道交通工程建设管线、地质、道桥等资料来构建城市轨道交通虚拟三维模型，对城市流动人口和分布密度进行研究，划分城市经济区域，在此基础上来选择和确定轨道交通线路，车站规模大小及布点，BIM技术的应用在轨道交通工程设计前期规划工作中发挥着重要的作用。

3.2BIM协同性

BIM技术在轨道交通工程设计中的运用还体现在对工程协同性方面，根据以往的工程项目经验来看，在工程设计中经常会出现不协同、成果不集中或设计分散的情况，这些情况与设计习惯与城市网络现状不符，在工程设计实践中需要加以解决[4]。利用BIM技术优势，在工程设计中可以建立虚拟的建筑工程模型，设计人员可以通过BIM技术来构建实时通信系统或者电子邮件系统，实现对信息的实时共享，在模型构建或信息查询、其他作业布置中能够有效实现信息和设计协同，提高各部门人员的沟通效率，解决设计分散或不协同等问题，有利于构建一个完整的BIM模型。

3.3BIM可视化

在城市轨道交通工程设计中可以利用BIM技术来实现可视化分析，由于城市轨道交通工程在设计中需要综合考虑城市道路交通情况、工程设施以及工程建设区域内的管线布置等，通过BIM技术以及实施考察所得的数据资料，构建车站三维实体模型和交通线路，让轨道交通线路得到可视化，对工程设计方案的制定具有重要的现实意义，可以通过城市轨道交通模型对设计方案进行分析和论证，提高设计方案的可靠性和科学性，也更容易发现工程设计中存在的问题，保障轨道交通工程设计及建设质量。

3.4自动碰撞检测

自动碰撞设计也是轨道交通工程设计中的重要组成部分，在自动碰撞设计中涉及工作较多，工作量大，而且各类管线分布情况比较复杂，如果不能通过空间三维立体图形就不能真实、直观地反映出区域内管线布置情况，在设计中就容易出现碰撞失误，为后期的工程项目建设埋下隐患[5]。而通过BIM技术，可以直观的展现出轨道交通运行区间内管线分布情况，构建三维立体模型，了解轨道交通运行过程中各线路碰撞情况，对立体空间的线路碰撞进行自动检测，确保工程设计的可靠性，为工程项目设计方案提供准确的参考依据，提高自动碰撞检测效率和准确性，在城市轨道交通工程设计中具有重要的现实意义。

3.5设计优化

在轨道交通工程设计中设计优化工作具有突出价值和意义，在立体三维模型构建中对bim模型中的部分进行修改，实现自动化，其中任何一个部分变更，都会对相应部分和内容产生变动，在模型和可视化图形中会实时显现出变动部分，在施工中就可能会造成工程变更或返工的情况，因此就要加强对工程设计优化[6]。通过项目关联性来对项目设计方案进行讨论和优化，制定项目方案可行性研究和分析，对设计方案中的不足之处进行优化，保证最终设计方案的执行效果。在工程设计优化中通过运用BIM技术，可以让设计效果更加完美，提高设计方案的可执行度。

4BIM技术在城市轨道交通工程设计中运用的案例分析

以某影视城地铁项目为例，在工程项目建设初期使用了BIM技术，到工程设计图出图和项目建设全过程中都使用了BIM技术。影视城地铁项目设计中，通过BIM技术完成了对工程项目草图、设计方案、建模和施工图出图等工作，充分体现出BIM技术的协同性作用，在设计方案制定中BIM技术提供了更加可靠和规范的参考依据。在BIM技术设计中，为提升BIM技术运用规范合理，建筑企业和设计单位需要制定出BIM应用标准和规范，对轨道交通工程项目设计工作进行归纳，根据实际情况制定设计步骤，掌握BIM数据标准和标准文件，数据交付标准等，对工程项目进行归纳，总结不同专业出图样板文件，在样板文件中体现出建模和制图效果[7]。另外，由于轨道交通工程项目的建设相对比较复杂，工程周期长，且需要不同专业的配合，在工程设计中还要通过三维工具来获取二次开发接口，设计人员需要自行编写程序代码，对不同工具插件进行定制化设置，确保设计工作更加简单，在车站建筑中通过API接口将二维模型转化呈三维信息，提高建模效率。在应用车站结构设计时要对结构构件进行开发，确保模块化构件得到重复运用。在隧道模型建模中，还可以通过dyna⁃mo软件来进行变成，进行参数化设计，通过样板文件的管片族，构建包含有轨道、通道及电缆等的三维模型，确保管片模型精准[8]。在区间设计中需要根据线路相关信息，并进行提取，根据设计标准在样板文件中完成建模任务，在构建盾构管片族库时对标准块、封顶块及临接的块管片进行拼装。

5结语

综上所述，城市轨道交通工程建设已经成为城市交通基础设施建设的重要组成部分，有效解决城市交通道路拥堵问题，但由于轨道交通工程的规模较大，线路长，工程量大，工程建设周期长，在工程设计中还存在一定的难度。而BIM技术凭借其信息技术优势与建筑工程项目需求相结合，通过BIM技术来构建三维立体模型，确保各方协同作业，对工程管理进行优化，提升工程施工质量和作业效率，保证工程信息的精准度和集成度，提升了城市轨道交通工程项目的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]庞晓磊.BIM技术在轨道交通工程复杂节点中的应用[J].天津建设科技,2020(5):38~41.

[2]苏立勇,周轶,张志伟,路清泉.BIM技术在轨道交通工程中的应用构想与实践——以北京轨道交通19号线一期工程为例[J].隧道建设(中英文),2012.

[3]苏立勇,周轶,张志伟,路清泉.BIM技术在轨道交通工程中的应用构想与实践——以北京轨道交通19号线一期工程为例[J].隧道建设(中英文),2020(10):1399~1407.

[4]瞿永芳.BIM技术在城市轨道交通工程中的应用[J].中阿科技论坛(中英阿文),2020(5):65~66.

[5]张育雨,蒋四礼,王进,张立杰.BIM技术在城市轨道交通工程计量中的应用研究[J].城市建设理论研究(电子版),2020(8):14~16+8.

[6]张斌.BIM技术在城市轨道交通通信设计中的应用及需求分析[J].智能城市,2019(12):143~144.

[7]郭伟,莫文剑,刘策文.BIM技术在城市轨道交通工程施工管理中的应用[J].智能城市,2019(10):75~76.

[8]宋金灿.BIM技术在城市轨道交通工程施工管理中的应用与研究[J].山东工业技术,2018(22):100.

作者：花书军 单位：中铁第六勘察设计院集团有限公司