BIM技术在轨道交通工程设计中的应用

摘 要：城市轨道交通的迅速推进，不仅有效缓解了城市交通的沉重负担，还积极推动了区域经济的蓬勃发展。在施工建设过程中，科学利用BIM技术能够高效地应对轨道交通工程施工中遇到的各种技术挑战，同时加强各技术部门间的协作，共同提高轨道交通工程的施工效率，确保工程按期平稳推进并提升施工中的安全性。本文主要对BIM技术在轨道交通工程设计领域的运用进行了分析与论述，旨在为轨道交通工程的设计实践提供有价值的技术借鉴。

关键词：BIM技术；轨道交通；工程设计；具体应用

一、引言

轨道交通作为我国交通体系的关键组成部分，对于改善城市交通布局、缓解公共交通压力具有极其重要的意义。轨道交通项目因其涉及领域广、建设周期长、工程量大且对周边环境有显著影响，给施工带来了巨大挑战，往往导致实际施工情况与设计预期存在出入。将BIM技术有效融入工程设计阶段，极大地提高了设计的精确性和效率，为工程施工的质量、进度及安全提供了坚实保障，并为后续工程的顺利实施打下了牢固基础。

二、BIM技术概述

建筑信息模型（building information modeling，BIM）是一种依托建筑物三维数字化技术，全面覆盖建筑物生命周期各阶段，整合建筑设计、施工、管理等产业链各环节所需信息，促进多工种协同作业，形成综合性建筑信息集合的先进技术[1]。作为一种高效的数据化手段，BIM技术在建筑工程项目的设计、管理、施工等多个领域得到了深入应用。

BIM技术的应用原理在于紧密结合工程建筑施工的实际状况，通过构建虚拟的三维建筑模型，并运用数字化技术，为模型打造一个详尽且精确的建筑工程信息数据库。该数据库涵盖了与建筑施工对象密切相关的各类信息，如非构件对象状态、专业属性及状态、建筑物构件几何信息等，为新产品开发管理提供了坚实的支撑。

从应用成效来看，BIM技术在建筑工程领域的运用显著地提升了工程的信息集成水平。通过整合建筑工程信息化模型并进行数据化处理，BIM技术为设计者、运营单位、建筑施工企业等工程项目相关方搭建了一个信息共享与交换的平台。这些信息贯穿于建筑工程的全生命周期，为后续的项目策划、运维管理、调整优化提供了坚实的数据支撑。

综和以上叙述，BIM技术的显著特点可总结为：拥有一个动态更新、内容丰富且持续完善的数据库；具备数字化设计的显著优势；能够贯穿于工程的全生命周期并持续发挥效用；以及为项目参与各方提供协同作业平台，促进部门间的有效沟通与协作。

三、BIM技术在轨道交通工程设计中的具体应用

（一）在前期规划中的应用

在轨道交通工程的前期规划阶段，BIM技术的应用具有重要的意义。该技术立足于可行性研究的视角，构建了一个以城市轨道交通为主体的三维立体模型，此模型详尽地涵盖了地质特征、线路路径、管线配置等一系列核心要素。依托BIM三维模型，设计人员可以生动直观地展现工程周边环境与既有建筑物的全貌，为线路设计与站位规划提供了坚实的依据和支撑。更进一步地，在虚拟现实技术与地理信息系统的双重加持下，BIM技术能够实现对工程的精细测量，从而精准地辅助确定车站的地理位置。同时，它还能够综合考量道路红线、周边建筑物以及施工范围等多重因素，迅速而准确地识别规划过程中可能遇到的限制性因素，进而完善车站的整体规划布局，明确车站的埋设深度、建设标准以及规模大小等至关重要的信息[2]。

（二）在协同设计中的应用

在轨道交通工程项目的实施过程中，BIM技术成为推动协作设计的重要力量，它的实现依赖于一个功能强大的协同办公平台。该平台为轨道交通工程各阶段的设计者搭建了一个共享的舞台，使他们可以在此平台上协同作业，对同一模型进行实时编辑与优化。当有设计师完成其负责区域的修改时，系统都会迅速响应，即时展现这些变动。在此过程中，BIM技术凸显了两项重要特性：一方面，它能够妥善保管原始的、未经任何修改的模型数据，以确保数据的完整与安全，便于后续追溯与审查；另一方面，它能够实时同步更新后的数据，使其他部门的人员可以即时获取最新的模型信息，从而基于最新的版本进行下一步的设计工作。这一做法不仅极大地提高了模型修改的精准度与工作效率，有效缩短了整体设计周期，还有效消避免了因数据更新滞后所导致的版本冲突与数据混淆现象，保障了设计流程的持续流畅与高效。

（三）在可视化设计中的应用

在轨道交通工程设计的实际操作中，BIM技术的引入赋予了设计过程可视化的特性。设计团队会全面审视工程区域内的管线布置、设施配置以及道路交通环境等关键因素，并系统收集相关数据信息。依托这些精确的数据，利用BIM技术，设计师可以打造出交通线路与车站的三维仿真模型，这一模型生动再现了轨道交通线路的整体景观。通过这一可视化的轨道交通模型，设计团队能够对设计方案进行更为透彻的分析与探讨，这对于方案的筛选与最终确定具有举足轻重的作用。简而言之，依托这一三维仿真模型的可视化特性，设计环节中可能存在的缺陷能够更加显而易见，进而促使设计者及时作出调整与改进，以保障设计方案的全面与精确。

（四）在设计优化中的应用

建筑设计本质上是一个不断迭代与优化、追求完美的过程。传统设计工作，任何细微的改动都要求设计师手动调整大量图纸，这一过程既繁琐又耗时，且极易诱发信息不一致的风险。若这些不一致性直至施工阶段才显露，将不可避免地导致设计调整、工程返工和资源的无端损耗。BIM技术的引入有效改变了这一现状。在BIM环境中，图纸仅仅是模型众多可视化表达形式的一种。设计师可以根据工程实际，轻松地在视图中添加平面、剖面、立面及三维视图等多种模型展示方式。BIM模型中的每一个图元构件均根据严谨的逻辑关系构建，设计文件中的图纸视图与模型元素之间存在着紧密且动态的关联。这意味着，如果模型中的任何部分发生变动，这些变化将即时、自动地同步至所有相关的图纸视图及模型子项，实现无缝的关联更新[3]。这一特性保证了项目周期内，无论时间、地点或专业背景，任何专业所做的任何修改都可以实现设计文件的高度一致性和完整性，同时确保信息的实时同步，从而提升了设计效率，并显著降低了项目成本。

（五）在自动碰撞检测中的应用

在轨道交通工程设计中，自动碰撞检测占据着举足轻重的地位。这项工作不仅内容繁多且极具挑战性，加之各类管线布局错综复杂，仅凭传统的二维图纸难以全面、真实地反映管线分布情况，这方面的限制增加了设计碰撞的风险，对后续的工程项目建设构成潜在威胁。然而，BIM技术的引入为这一难题提供了解决方案。通过BIM技术，我们能够直观地呈现轨道交通运行区间内的管线布局，并构建出三维立体模型，以便全面、细致地审视轨道交通运行过程中各线路可能存在的碰撞问题。BIM技术具备强大的自动化碰撞检测功能，能够精准地识别立体空间中的线路碰撞状况，从而提升工程设计的可靠性。这一技术为工程项目设计方案的制定提供了精准、可靠的参考依据，不仅显著提高了碰撞检测的效率与准确性，更在城市轨道交通工程设计中展现出了不可替代的重要价值。

参考文献

[1]康小敏，汪炎斌.BIM技术在城市轨道交通工程设计中的应用[J].交通节能与环保，2021，17（03）：151-153.

[2]张金牛，严嘉敏，贾鹏，等.BIM技术在轨道交通工程电缆智能化布置中的研究与应用[C]//中国图学学会土木工程图学分会，《土木建筑工程信息技术》编辑部.《第九届BIM技术国际交流会——BIM助力新城建》论文集.上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司，2022：6.