BIM技术在地铁设计中的运用

BIM技术在地铁设计中的运用

刘瀚文

中交铁道设计研究总院有限公司

摘要：自改革开放以来，我国地铁建设发展迅猛，充分带动了地下空间资源的优化利用与地铁沿线经济的快速发展。地铁具有安全舒适、快速准点、规模范围较大等优点，能够综合高效地解决城市用地紧张、环境污染、交通流量大等现代城市交通普遍存在的问题。文章对使用BIM技术进行地铁设计展开研究，从地铁模型建立出发，分析在不同环节中如何使用BIM技术开展建设工作，方便设计人员有效利用BIM技术完善对地铁站的设计。

关键词：BIM技术；地铁设计；运行管理

引言

地铁的设计不仅要考虑地铁本身的功能，也需要充分研究地铁线路、地铁站的重要性，满足工艺的要求。但是随着地铁站的逐渐复杂，使用传统CAD方法开展设计已经很难满足表述要求，设计人员在设计工作中分析地铁施工到运行的动态过程也有一定的困难。为此，需要使用BIM技术进行地铁的设计工作，使设计人员可以综合考虑地铁在功能、工艺、施工、成本、安全等各方面的要求，减少地铁建设过程中的问题，提升地铁的建设水平。

1地铁车站设计的内容

目前，在我国许多城市中，地铁是多数居民和游客首选的出行方式，其具有快速、便捷、安全、噪声低、污染小等优点，是城市大力倡导的环保出行方式。此外，地铁与人们的生活水平和生活方式密切相关，能够满足不同人群的出行需求。所以，近年来人们开始倡导绿色出行和人文地铁。地铁车站的设计内容包括：地铁建筑风格的是否符合不同民族、不同文化人群在欣赏和美感方面的心理需求，车站内外导向的指示引导是否明确合理，以及地铁车站的建筑风格、自动化设备设施、设备区房间布置、进出站及换乘乘客流线、装修导向等的合理设置。

2基于BIM技术的地铁站模型

资产或者设备管理人员使用CAD图纸可以写入格式数据，以收集资产或者设备的有用信息。如果项目在建设过程中突然出现了状况，就需要不依赖图纸和规范进行处理，保证对现场情况处理的灵活性。在BIM技术出现后，对项目的建设水平逐渐提升，不同专业之间的联系更加紧密，因为BIM技术平台保证了行业之间的沟通效率。资产管理人员也可以使用BIM技术进行建筑物不同组件的识别工作，也能在施工的过程中，利用嵌入信息模型识别建筑物的施工历史。在BIM系统中，BIM软件所建立的详细模型用于定义建筑物中不同属性的组件，这些组件被分成了几个大类，包括建筑、结构、机械和电气，BIM系统中每个组件或者属性都可以根据其类型产生联系，比如对结构单元，可以分析其材料信息、建设年限以及建设用途，还能计算维护、修复所需要的时间，并对之前存在的缺陷进行分析。资产管理人员需要通过设计将不同类型、属性的组件信息联系，例如可以设计模型的ID编号，安装日期、能源消耗和先前维护的情况，以及修复措施。地铁车站的每个组件都会影响地铁的服务水平和运行效率，因此资产管理人员需要了解组件对地铁站的影响和作用，制定不同组件的权重，分析组件对地铁站服务水平的影响。

3BIM技术在地铁设计中的运用

3.1BIM技术用于检测地铁站内环境质量

为加强施工过程中对施工情况的检测工作，需要建立基于BIM的无线网络感知系统，依靠BIM技术模型，在地铁站内设置和安装传感器，建立不同条件下的通信通道。系统主要包括两部分，分别是基于BIM技术的地铁站模型和路由器节点。依靠此模型能显示不同构件在地铁站和特定空间下所处的等级，可以以空间作为约束，将基于BIM技术模型内的无线传感器所收集的数据汇总并储存。地铁站的舒适监控器包括室内/室外温度、湿度、舒适温度和日期等参数，温度参数会根据湿热舒适监控器室外位置变化，是多数乘客都满意的大气温度。无线传感器部分包括了两种布置点———路由器布置点和接收器布置点，微型控制器中包括了一个可以储存代码的储存空间，能够监控路由器节点的动态，并获得连接到路由器节点的传感器动态。例如在测量温度和湿度时，就可以使用DHT11数码温湿度传感器模块，可以获得的温度测量精度为±2℃，湿度测量精度为±5%，数据可以从路由器节点传输到接收器节点，再从接收器节点传送入计算机。由于地铁车站的地下开挖深度会超过平台层以下10米，导致地铁站的站台层温度往往高于室外温度，而且，由于地铁站内的乘客较多，乘客的体温是地铁站内热量的来源，列车运行也会携带大量的额外热量。所以应该基于BIM系统和传感器加强对地铁站的监控，及时根据温度、湿度调整地铁站内的环境，保证地铁站的舒适性。

3.2BIM技术用于地铁站维护排序系统

地铁站有着快节奏的运行特点，利用BIM技术可以在快速的交通网络中完成对不同部分的快速识别，一般快速交通网络包括了几条线路，不同的线路在重要性程度上是各不相同的，运行过程中对地铁站维护的排序重要程度主要取决于几个关键因素。比如特定线路乘客的数量就会决定线路的主要和次要，以及线路的服务位置也是线路重要性的决定性因素，以上因素也可以用于对地铁站重要性的评价中。基于BIM系统，能够建立地铁站的模型，设计每个地铁站的内部组成部分，每个部分的重要性取决于所提供服务的水平，以及重要性大小。在对不同组件进行资金分配时，需要按照BIM系统的物理性和重要性分配。目前，对地铁站维护的排序开发了专门的等级算法，有专业的软件可以完成计算工作。相关算法也能引入到BIM系统中，帮助地铁站的资产管理人员打通网络的属性，并且确定地铁站中最重要和最不重要的资产。相关属性都是根据用户的需求列出，用户通过确定数值，系统就能自动完成对各个构件重要性的分析工作，并完成对重要性的排序。

3.3BIM技术用于地铁施工

地铁施工过程中，由于现场的空间比较狭小，因此需要强化对现场的管控工作。利用BIM技术管控可以强化对地铁空间的管理和使用，因为施工过程中必须考虑需求、位置和时间等管理因素，而利用BIM技术可以提升空间的信息化水平，并且依托可视化技术提升对空间的认识，尤其是能反映出地铁运行过程中的动态变化状况，给管理人员提供可视化的三维动态模型，解决地铁建造过程中的动态问题。由于具有更为直观的信息，因此BIM技术减少了施工过程中交替进行的繁琐程序，优化人员施工位置、活动路线，让地铁地下空间得到了最大化的利用，不仅能提升工程施工作业效率，也能有效控制施工成本，并且保证工程施工的安全。

结束语

地铁建设具有极高的复杂性，进行地铁的设计工作需要综合考虑不同地铁站的重要性，研究站点的乘客数量、服务地点，以及分析各个地铁线路的重要性，提升对建设资金的分配合理性。使用BIM技术进行设计的过程中，可以从地铁站的功能出发，并且考虑地铁站建设的合理性、工艺复杂性等问题，分析地铁施工过程中存在的冲突，优化地铁设计，满足地铁的建设要求。

参考文献

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