王珊珊1，2
(1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；
2．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070）
摘要：BIM技术作为一种新的设计手段，可以优化设计，减少建设成本。介绍城市轨道交通工程对BIM技术的应用现状，探讨轨道交通工程中弱电专业对于BIM技术具体应用。
关键词：城市轨道交通；弱电；BIM
Abstract: As a new design method, BIM technology can be used to optimize the design method and reduce construction costs. This paper introduces the application situation of BIM technology in urban rail transit projects, and discusses the specific application of BIM in weak-current specialty in urban rail transit.
Keywords: urban rail transit; weak-current; BIM
DOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2017.03.023
1 什么是BIM
建筑信息模型(Building Information Model，BIM)，起源于20世纪70年代，2002年引入工程建设行业。它是指以三维模型为载体，将建筑信息附着于模型中，其核心在于信息的集成和传递。它可以使建筑模型立体化、形象化，使多专业基于同一个模型，实现协同设计。可应用于设计、施工和运维全生命周期。
2 BIM技术的发展及应用现状
BIM最先从美国发展起来，随着全球化的进程，已经扩展到北美、欧洲、日、韩、新加坡等国家，目前这些国家的BIM发展和应用都达到一定水平。国内的三维设计技术起步较晚，目前BIM应用还处于初级阶段。相对于建筑、水电行业，轨道交通行业的BIM应用还处于起步阶段。上海、广东等沿海省份在轨道交通行业的应用相对早些。2014年，上海成立上海城市轨道交通BIM技术联盟。2014-2015年，上海、广东着手制定城市轨道交通领域BIM技术相关标准。同时，北京也编写了《北京城市轨道交通工程BIM实施导则》，用以指导新机场线、19号线等新线整条线路的全专业BIM应用。而在此之前，北京对于BIM技术在轨道交通的应用，大多停留在个别站点上，尚无整条线路应用BIM辅助设计。
3 BIM相关软件
BIM建模主流软件有4种：Autodesk公司的Revit系列，Bentley Systems公司的Bentley系列，Nemetschek公司的ArchiCAD/AllPLAN/VectorWorks，Dassault公司的Digital Project/CATIA。其中Revit软件借助AutoCAD在民用建筑市场的天然优势，具有相当不错的市场表现。而目前北京市轨道交通行业也大多采用Revit软件辅助设计。本文将基于Revit软件，阐述弱电专业对BIM技术的相关应用。
4 BIM技术在弱电设计中的应用
4.1 协同设计
在城市轨道交通中，目前广泛采用的是二维的CAD设计。由于二维图纸表达抽象，在专业间传递信息时，需要设计人员具备强大的空间想象力。采用BIM辅助设计后，可视化设计可以提高沟通效率，三维信息的一致性可以避免项目各参与方、不同部门间的信息孤岛问题。Revit软件设计体系中，基本的协同方式分为链接方式和工作集方式两种。
1）链接模式
建立统一的项目模板文件，采用统一的轴网标高系统，各参加设计的人员可以按照区域和类别来完成自己的部分，并把其他设计人员的设计文件链接到自己的文件中作为参考。当参考链接文件发生变化时，设计者需要重新加载文件。设计者不能更改链接文件内容。这种模式不需要各参与方搭建网络环境，不要求服务器等硬件设备，实现起来相对容易，更易被设计人员接受。
2）工作集模式
工作集模式是Revit软件提供的一种特殊协同模式。依据项目模板文件生成中心文件，可存放于服务器上，被授权的各专业人员可将其下载到客户端，建立自己的工作集。不同专业工作集彼此之间可作为参照引入，但未经授权情况下不能修改其他专业的工作集。还可以利用同步功能随时与核心模型保持同步，实现实时协作。但其要求特定的网络环境，并需要一定数量的服务器进行支持。
无论采用上述哪种协同设计模式，都可以在专业间形象化传递信息，能直观地反应设计专业之间发生的冲突及设计漏洞，提高沟通效率。
4.2 设备设计
弱电专业包含通信、信号、乘客信息、综合监控、自动售检票等子专业较多，涉及多种弱电设备、多个设备机房，最终由不同的部门运营维护。应用BIM软件，可以在三维可视化立体空间中对设备进行合理布局，合理预留设备的维修空间。并可以在每个设备模型中附加相关设备信息，如设备的规格型号、安装位置、设备配置及连接关系等。相比于传统的二维图纸，更容易直观且完整地将信息传递给施工和运维单位，极大方便了施工和设备运维管理，如图1所示。
然而，应用BIM软件对弱电设备进行设计的关键问题在于设备族库的建立。所谓弱电设备的族库，可简单理解为弱电设备三维模型构件的集合。Revit软件提供了各种智能的族样板文件，基于族样板文件可以设计参数化的三维设备模型，同时可以添加多个设备属性信息。在实际项目中，只需根据需求修改族文件的参数与属性，从而得到不同外观样式和属性的理想设备模型文件。由于Revit中自带的族大部分是针对房屋建设的，在城市轨道交通项目的实施过程中，还需要根据其特点自定义大量的专用族。目前，国内还没有健全的弱电设备通用族库。现阶段北京项目还需要自行开发，如图2所示。
4.3 管线管道设计
弱电系统的管线管道作为综合管汇的一部分，与强电、给排水、暖通、通风等专业共同占据着地铁建筑中有限的三维空间。由于不同专业的设计部门不同，布线先后顺序不同，布线的位置也因为功能不同而千差万别。这也导致管线布置方案中的部分管线在三维空间中的位置有可能与其他类型的管线或者建筑物本身之间存在重叠现象，这种现象称之为碰撞。利用Revit MEP等BIM软件可以将数据库中的所存放在不同部门的不同专业管线布置方案在虚拟的三维场景中进行碰撞检测。在施工前就可以提前发现问题，修改方案。碰撞情况如图3，4所示。
以北京地铁十号线丰台站和厦门一号线莲坂站为例，通过碰撞检查发现的弱电专业与其他专业的冲突情况如表1所示。
上述碰撞检测结果中，大部分是在施工过程中无法现场调整的错误。在设计阶段，通过BIM软件的碰撞功能，可以对这些碰撞点合理调整及优化，避免在施工过程中的大量返工，可大大提升工程质量，节约建设成本。通过碰撞检测后的管线管道BIM模型，还可以直接出管线管道施工图及结构预留洞图。
4.4 工程量统计
BIM相关软件提供工程数量明细表统计功能，可以对特定弱电专业的模型构件类别自动统计工程数量，在二维或三维视图中做出的修改会触发参数化修改引擎自动调整与之相关的工程数量明细表。若需要和现有的工程计价软件进行对接，还可以通过二次开发来实现。
5 目前弱电专业应用BIM技术的不足
BIM技术在国内轨道交通中的应用较晚，在弱电专业中的应用更是微乎其微，推行该技术还存在许多困难：
1）目前还没有相关的行业标准；
2）没有通用标准划的弱电设备族库；
3）各建设、设计及施工单位对此技术的重视不够，能熟练掌握BIM技术的人才储备不足。
6 结语
BIM技术作为对传统二维设计的一次技术革命，可以更好地辅助弱电专业在轨道交通工程中的设计，可缩短工期，减少因设计变更而产生的浪费资源，提高设计质量。然而，弱电专业对于BIM技术的应用还属于起步阶段，存在许多不足需要一一克服。对于弱电专业来说，设计阶段是BIM技术全生命周期的重中之重。只有设计人员将BIM模型数据做得完善，才能为施工和运维带来更大的方便与效益。期待在BIM技术的帮助下，弱电专业设计得以日益精进。
参考文献
[1]魏英侠，地铁车站设计中BIM三维协同设计模式探讨[J].铁路技术创新，2014（5）：49-52.
[2]赖华辉，邓雪原，陈鸿，等.基于BIM的城市轨道交通运维模型交付标准[J]，都市快轨交通，2015，28（3）：78-83.
[3]苏艺，汪国峰，赵雪峰.BIM技术在北京地铁十号线某站点建设中应用研究[C]//2013年中国建筑学会年会论文集，2013：407-413.
[4]周鹏光，黄杰.BIM技术在轨道交通工程中的应用探索[J].中国公路，2014（21）：138-144.
[5]惠娟利.BIM在地铁建设中的应用分析[J].山西建筑，2014（33）：287-288.
[6]孔嵩.BIM技术在建筑电气设计中的应用和展望[J].现代建筑电气，2013，4（9）：1-4.
[7]马瑞.BIM软件在地铁工程的应用与发展[J].信息系统工程，2015，25（6）：25-26.
（收稿日期：2016-06-07）
王珊珊1，2
(1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；
2．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070）
摘要：BIM技术作为一种新的设计手段，可以优化设计，减少建设成本。介绍城市轨道交通工程对BIM技术的应用现状，探讨轨道交通工程中弱电专业对于BIM技术具体应用。
关键词：城市轨道交通；弱电；BIM
Abstract: As a new design method, BIM technology can be used to optimize the design method and reduce construction costs. This paper introduces the application situation of BIM technology in urban rail transit projects, and discusses the specific application of BIM in weak-current specialty in urban rail transit.
Keywords: urban rail transit; weak-current; BIM
DOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2017.03.023
1 什么是BIM
建筑信息模型(Building Information Model，BIM)，起源于20世纪70年代，2002年引入工程建设行业。它是指以三维模型为载体，将建筑信息附着于模型中，其核心在于信息的集成和传递。它可以使建筑模型立体化、形象化，使多专业基于同一个模型，实现协同设计。可应用于设计、施工和运维全生命周期。
2 BIM技术的发展及应用现状
BIM最先从美国发展起来，随着全球化的进程，已经扩展到北美、欧洲、日、韩、新加坡等国家，目前这些国家的BIM发展和应用都达到一定水平。国内的三维设计技术起步较晚，目前BIM应用还处于初级阶段。相对于建筑、水电行业，轨道交通行业的BIM应用还处于起步阶段。上海、广东等沿海省份在轨道交通行业的应用相对早些。2014年，上海成立上海城市轨道交通BIM技术联盟。2014-2015年，上海、广东着手制定城市轨道交通领域BIM技术相关标准。同时，北京也编写了《北京城市轨道交通工程BIM实施导则》，用以指导新机场线、19号线等新线整条线路的全专业BIM应用。而在此之前，北京对于BIM技术在轨道交通的应用，大多停留在个别站点上，尚无整条线路应用BIM辅助设计。
3 BIM相关软件
BIM建模主流软件有4种：Autodesk公司的Revit系列，Bentley Systems公司的Bentley系列，Nemetschek公司的ArchiCAD/AllPLAN/VectorWorks，Dassault公司的Digital Project/CATIA。其中Revit软件借助AutoCAD在民用建筑市场的天然优势，具有相当不错的市场表现。而目前北京市轨道交通行业也大多采用Revit软件辅助设计。本文将基于Revit软件，阐述弱电专业对BIM技术的相关应用。
4 BIM技术在弱电设计中的应用
4.1 协同设计
在城市轨道交通中，目前广泛采用的是二维的CAD设计。由于二维图纸表达抽象，在专业间传递信息时，需要设计人员具备强大的空间想象力。采用BIM辅助设计后，可视化设计可以提高沟通效率，三维信息的一致性可以避免项目各参与方、不同部门间的信息孤岛问题。Revit软件设计体系中，基本的协同方式分为链接方式和工作集方式两种。
1）链接模式
建立统一的项目模板文件，采用统一的轴网标高系统，各参加设计的人员可以按照区域和类别来完成自己的部分，并把其他设计人员的设计文件链接到自己的文件中作为参考。当参考链接文件发生变化时，设计者需要重新加载文件。设计者不能更改链接文件内容。这种模式不需要各参与方搭建网络环境，不要求服务器等硬件设备，实现起来相对容易，更易被设计人员接受。
2）工作集模式
工作集模式是Revit软件提供的一种特殊协同模式。依据项目模板文件生成中心文件，可存放于服务器上，被授权的各专业人员可将其下载到客户端，建立自己的工作集。不同专业工作集彼此之间可作为参照引入，但未经授权情况下不能修改其他专业的工作集。还可以利用同步功能随时与核心模型保持同步，实现实时协作。但其要求特定的网络环境，并需要一定数量的服务器进行支持。
无论采用上述哪种协同设计模式，都可以在专业间形象化传递信息，能直观地反应设计专业之间发生的冲突及设计漏洞，提高沟通效率。
4.2 设备设计
弱电专业包含通信、信号、乘客信息、综合监控、自动售检票等子专业较多，涉及多种弱电设备、多个设备机房，最终由不同的部门运营维护。应用BIM软件，可以在三维可视化立体空间中对设备进行合理布局，合理预留设备的维修空间。并可以在每个设备模型中附加相关设备信息，如设备的规格型号、安装位置、设备配置及连接关系等。相比于传统的二维图纸，更容易直观且完整地将信息传递给施工和运维单位，极大方便了施工和设备运维管理，如图1所示。
然而，应用BIM软件对弱电设备进行设计的关键问题在于设备族库的建立。所谓弱电设备的族库，可简单理解为弱电设备三维模型构件的集合。Revit软件提供了各种智能的族样板文件，基于族样板文件可以设计参数化的三维设备模型，同时可以添加多个设备属性信息。在实际项目中，只需根据需求修改族文件的参数与属性，从而得到不同外观样式和属性的理想设备模型文件。由于Revit中自带的族大部分是针对房屋建设的，在城市轨道交通项目的实施过程中，还需要根据其特点自定义大量的专用族。目前，国内还没有健全的弱电设备通用族库。现阶段北京项目还需要自行开发，如图2所示。
4.3 管线管道设计
弱电系统的管线管道作为综合管汇的一部分，与强电、给排水、暖通、通风等专业共同占据着地铁建筑中有限的三维空间。由于不同专业的设计部门不同，布线先后顺序不同，布线的位置也因为功能不同而千差万别。这也导致管线布置方案中的部分管线在三维空间中的位置有可能与其他类型的管线或者建筑物本身之间存在重叠现象，这种现象称之为碰撞。利用Revit MEP等BIM软件可以将数据库中的所存放在不同部门的不同专业管线布置方案在虚拟的三维场景中进行碰撞检测。在施工前就可以提前发现问题，修改方案。碰撞情况如图3，4所示。
以北京地铁十号线丰台站和厦门一号线莲坂站为例，通过碰撞检查发现的弱电专业与其他专业的冲突情况如表1所示。
上述碰撞检测结果中，大部分是在施工过程中无法现场调整的错误。在设计阶段，通过BIM软件的碰撞功能，可以对这些碰撞点合理调整及优化，避免在施工过程中的大量返工，可大大提升工程质量，节约建设成本。通过碰撞检测后的管线管道BIM模型，还可以直接出管线管道施工图及结构预留洞图。
4.4 工程量统计
BIM相关软件提供工程数量明细表统计功能，可以对特定弱电专业的模型构件类别自动统计工程数量，在二维或三维视图中做出的修改会触发参数化修改引擎自动调整与之相关的工程数量明细表。若需要和现有的工程计价软件进行对接，还可以通过二次开发来实现。
5 目前弱电专业应用BIM技术的不足
BIM技术在国内轨道交通中的应用较晚，在弱电专业中的应用更是微乎其微，推行该技术还存在许多困难：
1）目前还没有相关的行业标准；
2）没有通用标准划的弱电设备族库；
3）各建设、设计及施工单位对此技术的重视不够，能熟练掌握BIM技术的人才储备不足。
6 结语
BIM技术作为对传统二维设计的一次技术革命，可以更好地辅助弱电专业在轨道交通工程中的设计，可缩短工期，减少因设计变更而产生的浪费资源，提高设计质量。然而，弱电专业对于BIM技术的应用还属于起步阶段，存在许多不足需要一一克服。对于弱电专业来说，设计阶段是BIM技术全生命周期的重中之重。只有设计人员将BIM模型数据做得完善，才能为施工和运维带来更大的方便与效益。期待在BIM技术的帮助下，弱电专业设计得以日益精进。
参考文献
[1]魏英侠，地铁车站设计中BIM三维协同设计模式探讨[J].铁路技术创新，2014（5）：49-52.
[2]赖华辉，邓雪原，陈鸿，等.基于BIM的城市轨道交通运维模型交付标准[J]，都市快轨交通，2015，28（3）：78-83.
[3]苏艺，汪国峰，赵雪峰.BIM技术在北京地铁十号线某站点建设中应用研究[C]//2013年中国建筑学会年会论文集，2013：407-413.
[4]周鹏光，黄杰.BIM技术在轨道交通工程中的应用探索[J].中国公路，2014（21）：138-144.
[5]惠娟利.BIM在地铁建设中的应用分析[J].山西建筑，2014（33）：287-288.
[6]孔嵩.BIM技术在建筑电气设计中的应用和展望[J].现代建筑电气，2013，4（9）：1-4.
[7]马瑞.BIM软件在地铁工程的应用与发展[J].信息系统工程，2015，25（6）：25-26.
（收稿日期：2016-06-07）