城市軌道交通工程BIM實(shí)施體系研究

張 波 孫希波2 霍 濱3 王 輝 周明科

(1.北京市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100068； 2.北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京 100037； 3.蘭州市軌道交通有限公司，蘭州 730030)

1 引言

城市軌道交通項(xiàng)目作為重要民生工程，其工程建設(shè)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)[1-4]。

(1)建設(shè)規(guī)模大、周期長

普通的城市軌道交通線路，從項(xiàng)目論證、項(xiàng)目立項(xiàng)、規(guī)劃選線、初步設(shè)計(jì)到建設(shè)實(shí)施少則2至3年，多則10余年甚至更長； 建設(shè)周期4至5年，而在建設(shè)過程中，人員變動(dòng)頻繁，市場變化波動(dòng)不斷，增大了數(shù)據(jù)采集的難度。

(2)建設(shè)成本高

以北京地鐵4號線為例，建設(shè)成本每公里約53 708萬元。高額的建設(shè)成本，對數(shù)字軌道交通的建設(shè)既提供有利資金條件，但同時(shí)又提出了較高的成本控制應(yīng)用目標(biāo)。

(3)周邊環(huán)境復(fù)雜

城市軌道交通的建設(shè)工程龐大，建設(shè)期間會(huì)涉及到拆遷、挖掘、運(yùn)輸?shù)裙ぷ?，?huì)對沿線居民生活、城市景觀、交通運(yùn)行及城市綠化等產(chǎn)生較大影響； 而且建設(shè)區(qū)域內(nèi)普遍存在地質(zhì)條件復(fù)雜、建(構(gòu))筑物種類繁多、地下管線、隱蔽結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜等問題，增加了數(shù)據(jù)的采集難度[5]。

(4)涉及專業(yè)眾多

城市軌道交通工程建設(shè)過程中除了建筑、結(jié)構(gòu)、風(fēng)、水、電之外，還涉及線路、限界、軌道、通信、信號、牽引供電、AFC、綜合監(jiān)控、PIS、屏蔽門等10多個(gè)專業(yè)的20多個(gè)設(shè)備系統(tǒng)。城市軌道交通項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營等各個(gè)階段，涉及交通學(xué)、工程項(xiàng)目管理、社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)和環(huán)境學(xué)等多門綜合學(xué)科的知識，對數(shù)字城市軌道交通實(shí)施者的專業(yè)廣度提出了挑戰(zhàn)。

(5)項(xiàng)目參與單位眾多、協(xié)作復(fù)雜

城市軌道交通的建設(shè)是一項(xiàng)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，參建單位眾多。建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)以及工程的管理工作極為復(fù)雜，需要城市軌道交通實(shí)施團(tuán)隊(duì)內(nèi)部各個(gè)專業(yè)間的密切配合，頻繁地進(jìn)行設(shè)計(jì)信息的溝通，并且與業(yè)主、施工單位、監(jiān)理等多個(gè)建設(shè)參與方進(jìn)行多種形式的交互協(xié)作來完成。因此更加強(qiáng)調(diào)多專業(yè)、多行業(yè)、多企業(yè)的協(xié)同。

(6)資產(chǎn)管理難度大

城市軌道交通資產(chǎn)管理是一個(gè)系統(tǒng)工程[6]。首先，涉及的單位眾多，有負(fù)責(zé)審批驗(yàn)收的政府部門，有參與建設(shè)的設(shè)計(jì)供貨、施工、安裝、監(jiān)理單位； 從設(shè)計(jì)專業(yè)看，軌道交通技術(shù)專業(yè)涉及土建、供電、車輛、通信、信號、軌道等，其資產(chǎn)特性各異，資產(chǎn)管理方式也應(yīng)隨之變化，無法采用統(tǒng)一的方式。其次，管理內(nèi)容多，資產(chǎn)管理涉及投融資策劃、合同管理、風(fēng)險(xiǎn)控制等方面內(nèi)容。再次，管理環(huán)節(jié)多，牽涉到設(shè)施設(shè)備數(shù)量龐大，各個(gè)環(huán)節(jié)需要有規(guī)范的管理流程，以便減少資產(chǎn)流失，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)高效利用。城市軌道交通資產(chǎn)管理的難度為城市軌道交通數(shù)字化交付與管理提供的強(qiáng)烈需求。

2 數(shù)字城市軌道交通BIM實(shí)施特殊性

由于城市軌道交通具有以上特點(diǎn)，其BIM的實(shí)施具有以下特殊性[7-9]：

(1)階段應(yīng)用與整體應(yīng)用相結(jié)合

基于數(shù)字城市軌道交通建設(shè)規(guī)模大、周期長等特點(diǎn)，使得BIM在實(shí)現(xiàn)工程數(shù)字化交付的基礎(chǔ)上，既可在工程可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)和施工等建設(shè)全過程應(yīng)用，也在設(shè)計(jì)或建設(shè)過程中部分應(yīng)用。

(2)實(shí)效應(yīng)用與長遠(yuǎn)規(guī)劃相結(jié)合

基于數(shù)字城市軌道交通建設(shè)成本高的特點(diǎn)，使得BIM在實(shí)施過程中，既要通過深化設(shè)計(jì)和工程籌劃，提前發(fā)現(xiàn)施工問題，減少返工、實(shí)效降低成本，又要進(jìn)行長期的BIM實(shí)施規(guī)劃，不斷進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)的投資。

(3)BIM與其他多種形式的數(shù)據(jù)采集方式相結(jié)合

基于數(shù)字城市軌道交通工程周邊環(huán)境復(fù)雜、涉及專業(yè)眾多等特點(diǎn)，僅僅依靠BIM無法實(shí)現(xiàn)全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集，需要結(jié)合GIS、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信等多種技術(shù)。

(4)模型協(xié)同與文件協(xié)同相結(jié)合

基于數(shù)字城市軌道交通工程參與單位多、協(xié)作復(fù)雜等特點(diǎn)，僅僅依靠BIM進(jìn)行全方位協(xié)同工作的難度極大，需要將BIM模型建設(shè)的協(xié)同工作與傳統(tǒng)的文件協(xié)同工作模型相結(jié)合，方能形成可行的協(xié)同管理模式。

(5)BIM實(shí)施與數(shù)字城市軌道交通建設(shè)相結(jié)合

基于城市軌道交通資產(chǎn)管理難度大的特點(diǎn)，結(jié)合數(shù)字軌道交通的發(fā)展方向，城市軌道交通BIM實(shí)施應(yīng)與數(shù)字城市軌道交通建設(shè)進(jìn)行充分結(jié)合，基于BIM建設(shè)城市軌道交通數(shù)字資產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)和運(yùn)營的銜接。

3 城市軌道交通BIM實(shí)施體系要素構(gòu)成

基于BIM在城市軌道交通工程可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)和施工等建設(shè)全過程組織實(shí)施數(shù)字化建設(shè)，需通過建立模型創(chuàng)建、模型應(yīng)用、模型交付等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理體系，確保模型的創(chuàng)建、使用和管理及模型數(shù)據(jù)的傳遞和共享為工程建設(shè)服務(wù)。實(shí)施體系的構(gòu)成要素包括目標(biāo)體系、組織體系、模型創(chuàng)建、應(yīng)用與管理體系、軟件工具與平臺體系及資源保障體系構(gòu)成[10-11]。如圖1所示。

圖1 BIM實(shí)施體系構(gòu)成架構(gòu)圖

4 目標(biāo)體系

基于城市軌道交通特點(diǎn)和建設(shè)過程中存在的問題應(yīng)與BIM技術(shù)特點(diǎn)相輔相成，在設(shè)計(jì)和施工階段應(yīng)用BIM，對工程進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成本等全方位管理都具有重要意義。同時(shí)由于建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方等各參建方對BIM的需求差異性較大，在BIM具體實(shí)施過程中容易出現(xiàn)大而全的狀態(tài)，導(dǎo)致BIM應(yīng)用目標(biāo)不清、落地困難、投資回報(bào)率低。城市軌道交通工程BIM實(shí)施目標(biāo)就是根據(jù)數(shù)字城市軌道交通項(xiàng)目的實(shí)施特點(diǎn)，以工程項(xiàng)目參與方不同需求為導(dǎo)向而設(shè)定，它包括工程應(yīng)用價(jià)值目標(biāo)、不同參與方實(shí)現(xiàn)價(jià)值目標(biāo)。

4.1 工程應(yīng)用價(jià)值目標(biāo)

(1)可行性研究階段

應(yīng)用BIM技術(shù)對設(shè)計(jì)運(yùn)營功能、工程規(guī)模、工程投資等進(jìn)行分析，驗(yàn)證工程項(xiàng)目可行性、落實(shí)外部條件、穩(wěn)定線路站位、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案等，保證設(shè)計(jì)方案的合理性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。

(2)初步設(shè)計(jì)階段

應(yīng)用BIM技術(shù)對設(shè)計(jì)方案或重大技術(shù)問題的解決方案進(jìn)行綜合分析，協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)接口、穩(wěn)定主要外部條件，論證技術(shù)上的適用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)上的合理性[12-13]。

(3)施工圖設(shè)計(jì)階段

應(yīng)用BIM技術(shù)對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合模擬及檢查，優(yōu)化方案中的技術(shù)措施、工藝做法、用料等，在初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上輔助編制可供施工和安裝的設(shè)計(jì)文件。

(4)施工準(zhǔn)備階段

應(yīng)用BIM技術(shù)對工程施工方案開展深化設(shè)計(jì)及虛擬建造，深入理解設(shè)計(jì)意圖、分析工程重難點(diǎn)，全面優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)。

(5)施工階段

應(yīng)用BIM技術(shù)創(chuàng)建虛擬現(xiàn)場，并構(gòu)建虛擬現(xiàn)場與實(shí)體現(xiàn)場的交互關(guān)系[14-15]。

(6)竣工驗(yàn)收階段

基于BIM實(shí)現(xiàn)數(shù)字化交付。

4.2 不同參與方實(shí)現(xiàn)價(jià)值目標(biāo)

(1)政府監(jiān)管部門

規(guī)劃設(shè)計(jì)階段需要通過BIM直觀了解地鐵沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)、人文、商業(yè)規(guī)劃等情況，掌握投資策劃與規(guī)劃方案； 施工階段需要通過BIM直觀了解施工進(jìn)度情況、質(zhì)量和安全狀態(tài)、拆遷影響、環(huán)境控制、居民影響、商業(yè)開發(fā)等信息數(shù)據(jù)，便于進(jìn)行決策。

(2)建設(shè)方

需要通過BIM及時(shí)、直觀了解設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)進(jìn)度、地鐵沿線區(qū)域經(jīng)濟(jì)、人文、商業(yè)規(guī)劃情況，掌握沿線建設(shè)的交通導(dǎo)改、市政管線改遷、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分布情況。施工階段基于BIM進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，對各參與方提供的施工過程數(shù)據(jù)信息進(jìn)行快速檢索、調(diào)用、傳輸、分析和可視化表達(dá)。直觀了解施工方案、施工進(jìn)度、施工環(huán)境影響，掌控工程進(jìn)度、質(zhì)量、安全和投資狀態(tài)。

(3)設(shè)計(jì)總體總包方

設(shè)計(jì)總包管理方：需要依托BIM進(jìn)行設(shè)計(jì)的合同管理、計(jì)劃管理、報(bào)建管理、信息管理及后勤服務(wù)管理。實(shí)現(xiàn)BIM信息的過程存儲、調(diào)用、唯一性控制； 實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)、不同參與方的數(shù)據(jù)共享、任務(wù)流程化。

設(shè)計(jì)總體管理方：需要借助BIM手段輔助編制技術(shù)要求、組織方案論證、落實(shí)咨詢審查意見； 同時(shí)監(jiān)督、管理各工點(diǎn)參與方的設(shè)計(jì)質(zhì)量體系執(zhí)行情況、落實(shí)質(zhì)量管理流程； 并需要依托BIM進(jìn)行接口管理及系統(tǒng)功能平衡。

(4)設(shè)計(jì)方

在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，基于BIM對項(xiàng)目規(guī)劃方案和投資策略進(jìn)行模擬分析； 進(jìn)行包括節(jié)能、風(fēng)環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境、熱環(huán)境、交通、抗震等在內(nèi)的建筑性能分析； 開展多專業(yè)間的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)之間數(shù)據(jù)信息的無損傳遞和共享； 進(jìn)行各專業(yè)之間的碰撞檢測、管線綜合碰撞檢測和預(yù)留洞口檢查等，最大限度減少錯(cuò)、漏、碰、缺等設(shè)計(jì)質(zhì)量通病，提高設(shè)計(jì)成果質(zhì)量、設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)效率和設(shè)計(jì)成果表達(dá)能力。

(5)施工方

利用BIM根據(jù)進(jìn)行細(xì)化、完善施工方案，指導(dǎo)構(gòu)件的生產(chǎn)和現(xiàn)場實(shí)施。對施工進(jìn)度、人力、材料、設(shè)備、質(zhì)量、安全、場地布置等信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)施工過程的可視化模擬和掌控。在施工過程中，對工程動(dòng)態(tài)成本進(jìn)行實(shí)時(shí)、精確的分析和計(jì)算，提高對項(xiàng)目成本和工程造價(jià)的管理能力。

(6)監(jiān)理方

需要基于BIM跟蹤施工全過程，利用BIM模型檢查、追溯施工質(zhì)量，進(jìn)行質(zhì)量虛擬驗(yàn)收和質(zhì)量問題檢查，控制施工進(jìn)度，并通過精細(xì)化管理，進(jìn)行有效的投資控制。

(7)第三方監(jiān)測方與質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)咨詢方

需要全方位了解風(fēng)險(xiǎn)工程的信息，同時(shí)利用基于BIM的巖土工程模型、環(huán)境模型模擬地下工程施工過程以及對周邊環(huán)境影響，對地下工程施工過程可能存在的危險(xiǎn)源進(jìn)行分析評估，制定風(fēng)險(xiǎn)防控措施，對施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。

5 組織體系

在基于BIM的數(shù)字城市軌道交通實(shí)施體系的構(gòu)成要素中，組織體系的建設(shè)至關(guān)重要。它由建設(shè)方主導(dǎo)，其他所有參建方協(xié)同工作模式組成。在此體系下，各方的工作內(nèi)容如圖2所示。

圖2 BIM組織體系

5.1 建設(shè)方主要工作職責(zé)

(1)明確工程建設(shè)各階段BIM應(yīng)用目標(biāo)；

(2)建立組織架構(gòu)和BIM應(yīng)用管理體系；

(3)建立包含模型創(chuàng)建要求、各階段模型創(chuàng)建內(nèi)容和模型細(xì)度、各階段模型應(yīng)用與交付要求、模型與文件管理等的BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；

(4)建設(shè)BIM數(shù)據(jù)集成與管理平臺，滿足各參建單位協(xié)同工作需求，輔助工程建設(shè)管理；

(5)根據(jù)BIM數(shù)據(jù)集成與管理平臺運(yùn)行的需求，建立配套的硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；

(6)在勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理及設(shè)備采購等相關(guān)招標(biāo)文件中，明確BIM工作內(nèi)容和技術(shù)要求；

(7)制定BIM交付成果審核機(jī)制和激勵(lì)措施，規(guī)范、督促和引導(dǎo)各參建單位的BIM應(yīng)用工作；

(8)對各階段、各參建單位的BIM交付成果進(jìn)行審核、管理和歸檔；

(9)組織相關(guān)單位審核竣工驗(yàn)收模型與工程實(shí)體、竣工圖紙的一致性，并向運(yùn)營單位和政府主管部門移交竣工驗(yàn)收模型。

5.2 勘察方工作職責(zé)

勘察單位(含環(huán)境調(diào)查單位)主要工作內(nèi)容包括：

(1)根據(jù)建設(shè)單位BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求創(chuàng)建地質(zhì)模型和場地模型；

(2)利用模型檢查、核實(shí)地質(zhì)勘察和周邊環(huán)境調(diào)查資料的可靠性、完整性。

5.3 設(shè)計(jì)方主要工作職責(zé)

(1)根據(jù)建設(shè)單位BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求創(chuàng)建設(shè)計(jì)模型；

(2)在工程可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段和施工圖設(shè)計(jì)階段，開展優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的BIM應(yīng)用工作；

(3)參與竣工驗(yàn)收模型與工程實(shí)體、竣工圖紙的一致性審核工作。

5.4 施工方工作職責(zé)

(1)根據(jù)建設(shè)單位BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合工程設(shè)計(jì)方案、施工工法與工藝及項(xiàng)目管理要求完善施工圖設(shè)計(jì)模型，形成施工模型；

(2)利用施工模型完善施工方案、指導(dǎo)現(xiàn)場施工；

(3)建設(shè)BIM數(shù)據(jù)集成與管理平臺對施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成本等進(jìn)行管理；

(4)按照建設(shè)單位BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建竣工驗(yàn)收模型。

5.5 監(jiān)理方工作職責(zé)

監(jiān)理單位主要工作內(nèi)容包括：

(1)根據(jù)建設(shè)單位BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，審核施工過程模型信息與施工現(xiàn)場的一致性；

(2)參與審核竣工驗(yàn)收模型與工程實(shí)體、竣工圖紙的一致性；

(3)利用BIM數(shù)據(jù)集成與管理平臺輔助施工監(jiān)理工作。

5.6 其他參與方工作

設(shè)備供應(yīng)單位應(yīng)根據(jù)建設(shè)單位BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，提供適用于日常管理的設(shè)備簡化模型或適用于檢修的設(shè)備精細(xì)化模型。

第三方監(jiān)測單位、質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)、風(fēng)險(xiǎn)咨詢機(jī)構(gòu)、材料供貨商等參建單位，應(yīng)按照建設(shè)單位BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求創(chuàng)建模型或提供信息。

6 模型創(chuàng)建、應(yīng)用與管理體系

6.1 模型創(chuàng)建體系

城市軌道交通模型建設(shè)分為可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段、施工圖設(shè)計(jì)階段、施工階段和竣工驗(yàn)收階段[16-17]。

(1)可行性研究階段

本階段主要以數(shù)據(jù)信息采集為主，可創(chuàng)建包含場地、地質(zhì)、線路、車站建筑等專業(yè)的方案設(shè)計(jì)模型。

(2)初步設(shè)計(jì)階段

在方案設(shè)計(jì)模型基礎(chǔ)上，通過增加或細(xì)化模型元素等方式創(chuàng)建初步設(shè)計(jì)模型，模型范圍重點(diǎn)為場地、地質(zhì)、線路、車站建筑等，可根據(jù)實(shí)際需要擴(kuò)大模型范圍、提高模型深度。

(3)施工圖設(shè)計(jì)階段

在初步設(shè)計(jì)模型基礎(chǔ)上，通過增加或細(xì)化模型元素等方式創(chuàng)建施工圖設(shè)計(jì)模型。建模范圍包括場地、地質(zhì)、車輛、限界、線路、軌道、路基、車站建筑、高架結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)、工程防水、通風(fēng)空調(diào)及供暖、給排水、通信、信號、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)、門禁、運(yùn)營控制中心、站內(nèi)客運(yùn)設(shè)備、站臺門、車輛基地、防災(zāi)、環(huán)保等系統(tǒng)。可根據(jù)應(yīng)用需要設(shè)定模型深度。

(4)施工階段

在施工圖設(shè)計(jì)模型基礎(chǔ)上，通過增加或細(xì)化模型元素等方式創(chuàng)建深化設(shè)計(jì)模型和施工過程模型。深化設(shè)計(jì)模型宜包括土建、機(jī)電、裝修等子模型，施工過程模型宜包括標(biāo)準(zhǔn)化管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、成本管理等子模型。

(5)竣工驗(yàn)收階段

在施工過程模型基礎(chǔ)上，通過刪除、增加或細(xì)化模型元素等方式創(chuàng)建竣工驗(yàn)收模型； 模型細(xì)度應(yīng)與工程實(shí)體和竣工圖紙相符合，宜具備工程資料編碼、設(shè)備編號、資產(chǎn)編碼等信息，滿足竣工資料歸檔和資產(chǎn)移交的需求。

6.2 模型應(yīng)用體系

根據(jù)可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備、施工及竣工交付等各階段的BIM應(yīng)用價(jià)值目標(biāo)，城市軌道交通工程模型應(yīng)用體系包含應(yīng)用目的、應(yīng)用內(nèi)容、應(yīng)用流程、交付成果四個(gè)方面，概述如下：

(1)可行性研究階段：以方案設(shè)計(jì)模型為基礎(chǔ)，利用GIS、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行規(guī)劃符合性分析、服務(wù)人口分析、景觀效果分析、噪音影響分析、征地拆遷分析及地質(zhì)適宜性分析等，選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，并以設(shè)計(jì)方案為依據(jù)進(jìn)行相關(guān)區(qū)域的規(guī)劃控制管理。

(2)初步設(shè)計(jì)階段：利用初步設(shè)計(jì)模型對建筑設(shè)計(jì)方案、結(jié)構(gòu)施工方案、專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)工程、交通影響范圍和疏解方案、管線影響范圍和遷改方案進(jìn)行可視化溝通、交流、討論和決策。

(3)施工圖設(shè)計(jì)階段：利用模型開展設(shè)計(jì)進(jìn)度和質(zhì)量管理、限界優(yōu)化設(shè)計(jì)、管線碰撞檢查、三維管線綜合、預(yù)留預(yù)埋檢查及工程量統(tǒng)計(jì)等方面的應(yīng)用，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。

(4)施工準(zhǔn)備階段：結(jié)合施工工藝和現(xiàn)場情況，利用模型開展機(jī)電深化設(shè)計(jì)、裝修深化設(shè)計(jì)、土建深化設(shè)計(jì)、大型設(shè)備運(yùn)輸路徑檢查、關(guān)鍵復(fù)雜節(jié)點(diǎn)工序模擬和工程籌劃模擬等方面的應(yīng)用，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

(5)施工階段：結(jié)合GIS、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)開展標(biāo)準(zhǔn)化管理、進(jìn)度管理、安全風(fēng)險(xiǎn)管理、質(zhì)量管理、重要部位和環(huán)節(jié)條件驗(yàn)收、成本管理等方面的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對工程項(xiàng)目的精細(xì)化管理。

(6)竣工驗(yàn)收階段：城市軌道交通工程竣工驗(yàn)收合格后，將各階段驗(yàn)收形成的專項(xiàng)驗(yàn)收情況、設(shè)備系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試數(shù)據(jù)、試運(yùn)行數(shù)據(jù)等驗(yàn)收信息和資料附加或關(guān)聯(lián)到模型中，形成竣工驗(yàn)收模型，分別向政府管理部門和運(yùn)營單位移交。

6.3 模型管理體系

城市軌道交通模型管理體系主要是對BIM成果的管理。BIM成果包括標(biāo)準(zhǔn)成果和項(xiàng)目成果，涵蓋了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)模型和項(xiàng)目實(shí)施過程中的項(xiàng)目模型、BIM應(yīng)用成果，如圖3所示。

圖3 BIM成果體系

(1)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是服務(wù)于城市軌道交通建設(shè)方BIM實(shí)施體系的BIM技術(shù)規(guī)范。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)。

1)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：以服務(wù)城市軌道交通建設(shè)單位公司級BIM發(fā)展總體規(guī)劃為核心，制定的成果管理標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)件庫創(chuàng)建與管理標(biāo)準(zhǔn)等一系列通用性標(biāo)準(zhǔn)；

2)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)：針對具體項(xiàng)目的BIM應(yīng)用目標(biāo)、應(yīng)用內(nèi)容和組織模式，制定的管理方案、BIM應(yīng)用專項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、成果交付要求等一系列標(biāo)準(zhǔn)文件。

(2)標(biāo)準(zhǔn)模型是按照城市軌道交通BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建立并用于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)交底工作的模型，項(xiàng)目實(shí)施過程中為各BIM實(shí)施單位提供參考。

(3)項(xiàng)目模型是BIM實(shí)施責(zé)任單位按照相關(guān)BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，分階段建立并按項(xiàng)目工點(diǎn)提交的模型。項(xiàng)目模型應(yīng)分線路、分階段、分工點(diǎn)進(jìn)行管理。

(4)BIM應(yīng)用成果是各BIM實(shí)施責(zé)任單位根據(jù)具體項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，開展各項(xiàng)BIM應(yīng)用產(chǎn)生的一系列專項(xiàng)應(yīng)用模型、視頻、圖片、三維圖冊等成果。BIM應(yīng)用成果分線路、分工點(diǎn)、分應(yīng)用進(jìn)行管理。

7 軟件及平臺體系

軟件及平臺工具體系主要包括用于模型創(chuàng)建和基本使用的軟件和用于數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用的平臺。

7.1 模型創(chuàng)建及使用軟件

滿足城市軌道交通工程的建筑信息模型創(chuàng)建和使用的軟件，目前主要包括Revit、CATIA、Archicad、Aecosim Building Designer等。

7.2 BIM數(shù)據(jù)集成與管理平臺軟件

BIM數(shù)據(jù)集成與管理平臺是利用GIS、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)工程及設(shè)施全生命期內(nèi)信息數(shù)據(jù)集成、傳遞、共享和應(yīng)用的軟件環(huán)境。應(yīng)兼容主流數(shù)據(jù)格式，并提供轉(zhuǎn)換方式和轉(zhuǎn)換工具。

BIM數(shù)據(jù)集成與管理平臺主要解決問題包括：

1)實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)各階段BIM的可視化集成、動(dòng)態(tài)更新和查詢展示；

2)實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)各參與方BIM應(yīng)用過程中的數(shù)據(jù)傳遞、共享和協(xié)同工作；

3)滿足工程建設(shè)各階段BIM應(yīng)用要求；

4)與運(yùn)營管理系統(tǒng)進(jìn)行對接。

BIM數(shù)據(jù)集成與管理平臺宜具備下列基本功能：

1)權(quán)限管理：支持對相關(guān)單位進(jìn)行用戶管理和權(quán)限管理；

2)數(shù)據(jù)存儲：支持互聯(lián)網(wǎng)云存儲，支持圖檔資料的數(shù)字化歸檔，支持對項(xiàng)目信息、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、公共資源和知識庫等的存儲和管理；

3)數(shù)據(jù)集成：對于不同軟件創(chuàng)建的模型，能夠使用開放或兼容的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，支持與外部管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)對接；

4)數(shù)據(jù)展示：支持對模型數(shù)據(jù)按照工作分解結(jié)構(gòu)(WBS)展示，支持多種數(shù)據(jù)集成、大場景展示和在線瀏覽等，支持在線實(shí)時(shí)剖切、測量、標(biāo)注等，支持模型構(gòu)件的調(diào)用和編輯等，支持三維場景中信息批注、保存和調(diào)取等；

5)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：支持對模型承載信息的分類統(tǒng)計(jì)，支持對統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果的輸出；

6)平臺訪問方式：支持多終端的展示及應(yīng)用。

BIM數(shù)據(jù)集成與管理平臺應(yīng)支持設(shè)計(jì)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析和設(shè)計(jì)工作的過程管理，能夠集成視頻監(jiān)控、門禁、施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測、隱患排查、驗(yàn)工計(jì)價(jià)等的信息系統(tǒng)和前期工作管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理等的管理數(shù)據(jù)，輔助工程設(shè)計(jì)和施工管理。

BIM數(shù)據(jù)集成與管理平臺應(yīng)能集成視頻監(jiān)控、BAS、FAS、AFC等的信息系統(tǒng)和利用物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)采集的通風(fēng)空調(diào)與供暖、電扶梯等設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，為運(yùn)營管理階段的資產(chǎn)管理、控制保護(hù)區(qū)管理、設(shè)施設(shè)備管理和應(yīng)急管理等預(yù)留接口。

8 資源保障體系

數(shù)字城市軌道交通工程項(xiàng)目實(shí)施貫穿于城市軌道交通生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，是在日常工作中的一種數(shù)字化過程和成果，是企業(yè)的生產(chǎn)對象[6]。良好的資源保障則有利于企業(yè)對項(xiàng)目進(jìn)行有效的掌握控制。對于數(shù)字城市軌道交通的建設(shè)和管理可以理解為，在一定的時(shí)間段內(nèi)，通過科學(xué)管理，充分發(fā)揮人、材、機(jī)的有效功能，優(yōu)質(zhì)、高效完成數(shù)字化建設(shè)任務(wù)。因此，資源保障體系作為實(shí)施體系的重要構(gòu)成因素之一，主要包括：人員條件、硬件網(wǎng)絡(luò)和管理環(huán)境。

8.1 人員條件

基于BIM的數(shù)字城市軌道交通工程建設(shè)涉及工程技術(shù)、項(xiàng)目管理、模型建設(shè)、軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)管理等多方面專業(yè)知識，因此整個(gè)實(shí)施過程中需要進(jìn)行多專業(yè)的人才梯隊(duì)建設(shè)，包括：

(1)建模人員：用BIM建立三維模型，就是建模員，是最基礎(chǔ)的BIM人才。隨著BIM的發(fā)展，專業(yè)的建模人員逐漸來自設(shè)計(jì)人員和施工技術(shù)人員的轉(zhuǎn)化；

(2)BIM應(yīng)用人員：用BIM來演示三維方案，演示工程建設(shè)、漫游、碰撞檢測、管線綜合優(yōu)化等，就是BIM工程師。伴隨軟件的逐漸成熟，BIM應(yīng)用人員也普遍由工程技術(shù)人員代替；

(3)BIM開發(fā)人員：圍繞工程管理需求進(jìn)行BIM的二次開發(fā)，軟件開發(fā)，平臺開發(fā)等。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，BIM開發(fā)人員的專業(yè)技術(shù)逐漸涉及GIS、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等專業(yè)。

(4)BIM管理人員：用BIM來解決城市軌道交通工程設(shè)計(jì)、施工中的問題，并對企業(yè)或行業(yè)中不合理的或者可優(yōu)化的流程、制度、標(biāo)準(zhǔn)等提出解決方案、方法或者是思路的人員，是BIM總監(jiān)人才。伴隨著數(shù)字地鐵建設(shè)理念的深入，BIM管理人員逐漸來自城市軌道交通建設(shè)管理人員的轉(zhuǎn)化。

8.2 硬件網(wǎng)絡(luò)

基于BIM的數(shù)字城市軌道交通工程建設(shè)和管理過程中需根據(jù)應(yīng)用深度配套不同的硬件和網(wǎng)絡(luò)資源，包括防火墻、核心交換機(jī)、路由器、系統(tǒng)服務(wù)器、UPS供電系統(tǒng)、防入侵系統(tǒng)和專用網(wǎng)路等。

8.3 管理環(huán)境

數(shù)字城市軌道交通工程建設(shè)和管理中涉及城市軌道交通集團(tuán)建設(shè)主管部門、項(xiàng)目主管部門、設(shè)計(jì)單位、施工單位和運(yùn)營單位等多參與方。良好的管理環(huán)境是BIM實(shí)施效果的可靠保障。

管理環(huán)境分為外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境，外部環(huán)境一般有政府與BIM實(shí)有關(guān)的法律法規(guī)體系、工程實(shí)施環(huán)境、BIM市場環(huán)境、技術(shù)發(fā)展環(huán)境等。內(nèi)部環(huán)境有企業(yè)人力資源環(huán)境、物力資源環(huán)境、財(cái)力資源環(huán)境以及數(shù)字化理念文化環(huán)境等。

9 總結(jié)與思考

本文從城市軌道交通的特殊性出發(fā)，分別論述了BIM實(shí)施體系的構(gòu)成要素，包括目標(biāo)體系、組織體系、模型創(chuàng)建、應(yīng)用與管理體系、軟件工具與平臺體系及資源保障體系。該BIM實(shí)施體系在北京、蘭州、呼和浩特等城市軌道交通進(jìn)行了實(shí)踐，取得了良好的效果。但在實(shí)施過程中還存以下問題：

(1)目標(biāo)體系中，各參加方BIM需求差異性很大，造成目標(biāo)的制定往往存在部分差異；

(2)組織體系中，建設(shè)方職責(zé)下的內(nèi)容往往由于條件有限，會(huì)委托BIM咨詢方進(jìn)行實(shí)施；

(3)各階段創(chuàng)建的模型在傳遞過程中，需要較為細(xì)化的標(biāo)準(zhǔn)支持；

(4)BIM數(shù)據(jù)集成與管理平臺的建設(shè)和應(yīng)用需要充分結(jié)合GIS、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，并配套相應(yīng)的管理體系。因此在推動(dòng)過程中需要建設(shè)方采取更大的執(zhí)行力度。