BIM技术在有轨电车项目中的应用

有轨电车项目有以下特点：

（1）工程建设周期长、建设线路长、空间小、工期紧张。

（2）地下工程沿线具有种类繁多的各种外部接口，施工空间受地形局限。这给设备管线施工带来巨大困难，在设计及现场结构协调上要耗费大量人力、时间和精力，既降低了工作效率，又增加差错返工的概率，增加了项目成本。

（3）在工期一定的前提下，前期工作的效率低下会导致后期设备安装调试时间不足，隐患排查不充分。

（4）待建成运行后，运营管理安全标准要求高，对轨道交通的管理难，在整个轨道交通全生命周期中产生的信息量多且复杂，导致信息流通不畅，普遍存在“信息孤岛”现象，并最终导致轨道交通的管理水平和管理效率低下，建设质量也得不到保障。

BIM技术的应用解决了在有轨电车项目的设计、施工、运维以及管理等方面存在的诸多问题。在城市轨道交通建设全生命周期中，构建基于BIM的项目管理、设计、施工及运营阶段的集成系统，不仅可以对轨道交通全生命周期中的进度、成本、质量和安全等多个目标进行高效的管理控制，而且也可以更好地让各参建企业将BIM技术应用到实际中，发挥BIM技术的优势和价值。因此，将BIM技术应用到轨道交通领域也成了一种必然。

下面从规划、设计、施工、运维这几个方面阐述BIM技术在轨道交通工程中的应用。

1.规划阶段的应用

利用BIM可构造城市交通的三维模型，该模型一般由诸多模型元素共同构成，主要涉及城市经济与社会方面的资料，例如人口状况、用地状况、城市经济结构、经济规模和经济规划等。之后在详细分析这些大量的、真实的、可靠的资料的基础上，利用模型进行相应的计算，例如线网规模计算、日客运量计算、轨道线网平均运距计算等，最后再采用层次分析和模糊决策等方法，结合BIM与三维GIS，实现轨道线路的三维选线，找出轨道交通最合理的一条或者几条走线方案，供相关方决策参考。

2.设计阶段的应用

传统设计方式与BIM设计方式的不同之处在于：基于二维图纸的传统设计方式的特点是设计分散、成果集中、需要时协同、简单易行，一般比较符合目前设计单位的网络现状和设计习惯，其数据交换、共享方式主要通过数据中心、公共邮箱或网络通信软件进行，并定期开展协调会，沟通协调设计中存在冲突的情况。对于涉及专业多、工期紧、各专业同期施工的有轨电车项目而言，采用二维施工图指导施工的方式，其效果受制于设计人员的经验和责任心，类似管线碰撞等隐患较多，协调和解决这些矛盾十分费时费力，随意性大，达不到所看即所得的效果。

而BIM技术中的协同设计是通过协同办公平台实现的，建筑、结构、设备等各个专业的设计人员可在办公平台中对同一模型基础中被授予权限的部分进行操作、修改，通常只对自己上传的模型部分具有修改权限，修改后的结果将实时体现在平台模型中，供各位查阅人员更新，同时保存历史版本模型。采用这种方式可有效节省不必要的协调时间，避免因数据往复次数过多而导致的版本混乱，能统一各设计单位的基础模型。

相比于传统设计方式，在设计阶段中可利用BIM技术实现以下功能。

（1）场地仿真模型

使用3D扫描技术复核验证周边线路及周边环境的位置关系。根据场地现状进行三维建模，搭建周边环境、施工场地模型。

（2）三维协同设计

利用BIM技术应用管理平台，使不同工作地点、不同专业的设计人员通过网络对同一个模型进行三维协同设计，可以提高不同专业间信息的传递效率和传递质量，使设计信息得到及时、准确的更新。

（3）模型协调检查

通过整合各设计专业（建筑、结构、机电、系统）在设计中的错误，处理解决管线碰撞问题，优化管线排布方案，减少施工阶段因设计疏忽而造成的损失和返工，提高施工效率和质量。

（4）实时场景漫游、装修效果渲染

将完成的模型导入实时渲染引擎中进行三维沉浸式漫游，增强业主和相关参与方在真实场景下的体验感。

综上所述，BIM在设计阶段的功能主要是协同设计和模型集成。首先，利用BIM软件在协同方面的优势使不同的设计人员根据自己的权限展开协同设计。其次，模型建立起来之后，可以利用集成软件（如Navisworks）对模型进行管线碰撞检查、大型设备后期安装等设计研究，从而实现净空、管线排布方案、工程设计等的优化，减少施工阶段的错误损失和返工的可能性，以求设计达到最优，从而提高设计和施工质量。

3.施工阶段的应用

施工阶段，在合理运用3D模型的基础上，通过增加项目施工进度（4thD－Time）及成本（5thD－Cost）可形成多维技术，从而进行直观的5D施工管理。以四维乃至五维的直观方式对施工重点、难点方面进行细节上的模拟，找出最优施工方案。此外，通过施工模型与成本、时间的有效结合，还可以准确地获得工程量、时间及成本信息，并且还能将信息分解到生产过程中，以生成预定的采购计划，确定更加合理的施工工序。(www.xing528.com)

BIM技术在施工阶段的基本功能是施工模拟及施工方案的确定，具体应用如下。

（1）管线搬迁方案模拟。通过分阶段模拟管线搬迁、进行碰撞检查等动态方式表现施工方案。

（2）交通疏解方案模拟。模拟车站施工期间的交通疏解过程，检查交通疏解方案的可行性。

（3）土建施工仿真。将土建施工计划整合到BIM中形成4D模型，进而模拟各阶段的施工情况以检验施工方案的可行性。根据模拟仿真结果来优化施工组织方案。比如，可以对机电管线和设备进行动态安装模拟，检查管线和设备密集区域的安装计划是否存在实施难点，从而优化施工工序，提高安装效率和质量。

（4）工程量辅助统计。可以将模型导入计算工程量的软件中，对于施工阶段的工程量进行精确统计。

4.运维阶段的应用

项目运维阶段也是用户最终使用阶段，为了保证给使用者提供更好的服务和产品，需要对工程项目进行全面、综合的运维管理。在此阶段采用BIM技术，利用其可视化、数字化和集成化的特点，可以更好地完成项目的运营与维护工作，给用户提供更优质的体验。

在BIM技术发展初期，国内外的相关研究主要集中在建筑的设计与施工阶段，较少涉及设施管理。然而，随着BIM技术的飞速发展，世界各地BIM实际应用的案例也越来越多，研究重点也由对单体项目的案例分析和经验总结，逐步转向面向多项目的规律分析和更高层次上对BIM技术的整体研究。从原先对建筑的设计和施工阶段分析，转变为更多地对运营和设施管理的建筑全寿命周期分析。以下从运维管理的现状、技术应用、平台创建等方面阐述BIM技术的应用。

1）BIM运维管理现状

早在2002年，BIM一词才出现在工程建设行业，之后BIM逐渐成为建筑企业项目精细化管理、企业集约化管理、信息化管理过程中不可或缺的数据和技术支撑，成为助推建筑业改革的重要力量。随着BIM技术的不断成熟，我国掀起了一股BIM热潮，政府、企业、科研院校也都开始重视并且积极推广BIM。目前，我国BIM技术普遍应用于规划设计、施工招标、建造施工阶段，而对于运维管理的实施案例较少，仍然处于探索研究阶段。建筑的生命周期长达几十年，运维成本十分巨大。运维企业只要使用BIM竣工模型，就可达到提升运维效率、降低运维成本的作用。随着BIM运维平台的逐渐完善，BIM在项目运维管理阶段的潜力将会空前巨大。

2）BIM运维管理的技术方案

现阶段，BIM运维管理的实现方法多种多样，将BIM软件进行整合，通过研发软件和平台接口，对软件进行二次开发，以达到项目在不同阶段、不同参与方之间信息的整合、共享和转换的目标，这就是BIM技术的核心所在。通过研究BIM运维管理应用案例，将案例中采用的BIM技术方案进行整理，结果如表4－3所列。

表4－3　BIM运维管理技术方案统计

BIM技术在项目运维阶段的技术方案多种多样，通过对比分析，抓住核心关键点。现有方案基本都是通过研发接口，将软件和系统连接整合，构建一个整体运维平台，形成平台式的管理模式，而平台的组建则根据业主的需求选择相应软件系统，即需求导向为主导的技术方案。

3）基于BIM的运维系统平台

为了更好地发挥BIM技术的效果，在轨道交通项目中，应该建立BIM轨道交通设施资产管理及运营维护管理系统。该系统利用BIM竣工模型将设施资产管理与设备运维管理集成到三维可视化平台，并结合物联网技术，将各设备的使用情况纳入系统的管理范围内，进行现场管理。基于BIM的运维系统主要有以下应用。

（1）信息检索／快速查询

在项目运维阶段，BIM的模型构件包含了大量设备信息，如设备型号、数量、维修期、维修记录以及设备功能等。与此同时，BIM整合了消防系统、照明系统、监控系统等。通过信息检索功能，可以快速调集所需信息，并能在BIM的三维模型中实时展示。

（2）虚拟仿真

通过运用数字仿真技术，对各种灾难情况下的应急预案进行模拟分析，如人流疏散模拟、运营事故模拟、火灾模拟等，这样可以比较真实地反映以上突发事件可能出现的各种状况，并生成详细数据。运营商在得到这些数据后，可以调整、优化应对方案，降低安全风险，为今后的突发事件提供应对指导。

（3）优化运维方案

通过对模型和模型信息的更新管理，运营方能够准确掌握资产设备的状况，进而对维修成本、设备的安全风险进行评估，并设置不同的维护方案，以提高设备维护的效率与水平。运营商可以视情况选择相应的维护方案，降低项目的运营维护成本，提高利润空间，获得更大的收益。

总之，在项目的运营维护阶段采用BIM技术，以集成项目信息的BIM模型为依托，运用计算机软件系统，构建平台式的管理模式，统筹项目的运营与维护。较之传统模式，在日常维护、应对突发方面，运维阶段采用BIM技术的益处显而易见，BIM技术成功地扮演了“智能管家”这一角色。