BIM大爆炸时代的城市轨道交通

不知从何时起，"BIM"已成为大家口中的常用词，就像3D打印、虚拟现实一样，BIM技术为工程人员提供了另外一种视角。随着我国城市化进程加快，城市轨道交通作为一种绿色、安全、便捷的交通工具快速发展，BIM技术的应用开发性、协同性及全生命周期的管理理念与城市轨道交通工程完美契合。本期小编聊聊BIM技术与其在轨道交通领域中的应用。

主要特点

（1）使用BIM技术可以通过虚拟的三维模型，把一个极其复杂的工程变成一种可视化的模型，设计、施工和管理人员能够借助这个模型全方位地了解整个工程的全部细节，并便于对工程进行合理的修改和调整。

（2）通过BIM技术可以得到最准确的工程基础数据，并可将工程基础数据分解到构件级和材料级，以便随时随地直观快速地将施工计划与实际进展进行对比，并将各种对比数据与施工方、监理方、业主和有关管理人员同步共享，让各方互相进行有效的协调，全面掌控工程项目的各种问题和情况。

（3）通过BIM模块化的方式，在一个工程项目建立BIM信息之后，在保存信息模拟过程和积累经验的基础上，能够获得传统方式难以留存的知识和技能，以便在下一个类同的工程项目中加以引用，达到同样工作只做一次的“标准化”目标。

（4）利用BIM技术模拟实际施工的方式，在早期设计阶段中，就可以发现后期实际施工阶段会出现的各种问题，以便进行提前处理；在后期实际施工阶段中，可以对施工活动进行可行性指导，如施工方案以及人员、材料的合理配置和使用，从而在最大范围内实现各种资源的优化和合理运用。

（5）利用BIM技术可以十分便捷地获得工程图样和图纸，这种利用计算机制作的工程图样和图纸不但可以节省大量的绘图时间和人工，而且还能依据各种施工的实际需求绘制出多维空间、多种形式的工程图样和图纸。

应用范围

（1）模拟施工全过程。首先，建立一个用于进行虚拟施工、施工过程和成本控制的施工模型，并保持模型的一致性及模型信息的可继承性，用以实现虚拟施工过程各阶段和各方面的有效集成；其次，施工模型通过结合优化技术，由相关人员进行方案体验、论证和优化，以提高施工效率和施工方案的安全性。

（2）降低施工图纸的识图误差。与传统纸质施工图纸相比，利用BIM 三维可视化的工程图样和图纸可以降低识图误差，在进行碰撞检查时，可以直观地发现和解决各个构架和构件在空间关系中的冲突，从而减少在建筑施工阶段可能会发生的差错和返工，而且还可以达到优化建筑净空、管线排布和结构布局等施工方案，以提高施工质量。

（3）增进与业主的沟通能力。运用BIM技术建立的二次开发模型，可以展示建筑工程整体的三维渲染动画，给人以真实感和直接视觉冲击，让业主获得更为直观的代入感，以便了解整个建筑工程的施工实施方案，增进与业主的沟通，也可以提升承建企业的中标几率。

（4）积累施工经验。在运用BIM技术建立的建筑施工过程中，大量的数据信息都可以保存下来，其中不乏传统施工管理方式中难以得到的数据信息和施工技巧等内容，这些难能可贵的经验积累，可为今后提高建筑工程施工水平提供有益的帮助。

（5）推进有益的“蝴蝶效应”。运用BIM技术的铁道建筑承建企业，可以把建筑工程施工的模拟模型及数据信息，在企业集团内部进行交流或共享，也可以出让给运营商和维护方，让BIM技术的优势在铁道建筑行业和铁路运营企业中得到发扬，创造更多的经济效益和社会效益。

（6）提高工程施工决策效率。通过BIM技术的运用，可以提升经济管理、风险管理和安全管理等数据源收集的效率，并能够通过集中信息处理方法，让信息传递、分发、分析和管理过程实现“标准化”、“电算化”和“精细化”，甚至可以运用传感器植入建筑物的方式，对建筑物进行全方位实时监控，从而提高工程施工决策效率，给传统的铁道建筑施工技术注入新的活力。

主流软件

目前国内使用较多的BIM设计软件主要有奔特力（Bentley）、欧特克（Autodesk）、达索系统（Dassault Systems），它们均有各自的BIM系统平台和数据交换接口，并提出了各自的解决方案。Bentley在水电行业应用最为成熟，Autodesk在建筑上应用最多，DassaultSystems在航天、航空和汽车制造业应用广泛。以下从软件建模功能、软件接口及软件开放性等方面对BIM软件进行选型比较。

Bentley系统以Microstation为统一的工程内容创建平台，此平台具有完备的各专业应用软件，包括建筑设计、结构设计、管道设计、土木工程、电气工程、地理信息、铁路等多个方面。

Autodesk是世界领先的设计软件和数字内容创建公司，用于建筑设计、土地资源开发、生产、公用设施、通信、媒体和娱乐多个行业。在二维 CAD领域，Autodesk占据了绝对的霸主地位，三维建筑设计中，以Revit系列产品为主。

Dassault Systems是世界产品生命周期管理解决方案的领航者 ，CATIA和 SolidWorks都是其推出的三维设计产品。

建模功能

Bentley采用参数化的模型创建技术。在建模初期，总体组制定建模方案，明确各专业任务，各专业应用专业软件采用参数化建模方式建立专业模型。而后由总体专业负责装配，共享模型数据，最终形成一个多专业的建筑信息模型。此外，对于轨道交通行业，Bentley也有相应的铁路（Rail Track）模块，基于Rail Track模块可开发出轨道交通行业相关的专有模型，如南京地铁3号线秣周车辆段Bemtley模型。

▲秣周车辆段 Bentley 模型

Revit包含Revit Architrecture、Revit Structural、Revit MEP系列专业软件，针对建筑、结构和管道可以分别采用专业软件进行设计建模，如厦门地铁 1 号线高崎车站综合管线Revit模型、综合管线干涉检查Revit模型。通过Revit族库，可把大量的Revit族按照特性、参数等属性分类归档进而形成数据库，通过设计人员不断完善数据库，在后续的设计中可以直接调用族库内数据，并根据实际情况修改参数，大幅提高工作效率。此外，Revit与AutoCAD同属Autodesk公司产品，在三维模型转化为二维工程图方面，Revit 有其他三维软件无法比拟的优势。

▲黄金口停车场 CATIA 模型

软件接口

Bentley系统的各三维设计模块均基于Microstation平台，与Dassault Systems的CATIA、Solidworks和Autodesk平台下的Revit等主流三维设计软件格式均有较好的互转性，但由于均是信息化模型，Bentley 模型中附有的一些属性在转化至其他软件的过程中会发生数据遗失。

Revit在主流格式（如 DWG、DXF、DGN、IFC等）与其他BIM软件间互相导入、导出和链接数据时，会出现数据丢失现象。

CATIA通过三维文件通用格式可以实现模型文件在不同三维系统中的相互转换。经实际操作，对单一较小模型文件，兼容性较好；对于大型装配体模型，在转换文件过程中丢失信息较多。

软件开放性

Microstation平台有良好的开放性，铁四院采用Addins的编程方法，在.net环境下对Microstation进行二次开发，目前已开发出“轨道交通检修库三维设计软件”、“轨道交通车辆段室外综合管线三维设计系统”等软件，极大地提高了设计效率。

Revit系统具有应用程序编程接口，具有Revit SDK API函数 ，API功能强大，只要设计人员具有一定的编程基础和熟悉API的使用方法，就可以根据需要对Revit软件进行二次开发，扩展其所需功能。

CATIA在航空、机械领域已大量使用，国内很多科研院所、高校和企业结合自己实际，对CATIA二次开发做了大量研究。为方便用户的二次开发，CATIA为用户提供二次开发接口和开放式的内部命令集合 。

轨道交通行业BIM设计软件功能及特点对比

BIM设计软件选型，应结合各单位的实际情况，在针对具体轨道交通设计项目时，只采用一款BIM软件根本无法实现工程整个生命周期的BIM设计。因此，在选用BIM设计软件时，应做到“求同存异”，在选定主设计平台后，鼓励选择其他BIM平台的专业对本专业的BIM软件进行二次开发，解决不同BIM软件之间的接口问题。此外，在软件选型过程中，除对软件功能进行测试外，还应对软件供应商的技术支持能力、后续服务能力等予以关注。