四網(wǎng)融合背景下BIM技術(shù)應(yīng)用探索

“四網(wǎng)融合”背景下BIM技術(shù)應(yīng)用探索

摘要：干線鐵路、城際鐵路、市域（郊）鐵路、城市軌道交通的“四網(wǎng)融合”是城市群和都市圈發(fā)展的最新方向，“四網(wǎng)融合”也對(duì)軌道交通規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等提出了新的要求，本文分析了“四網(wǎng)融合”的現(xiàn)狀，對(duì)BIM技術(shù)在軌道交通的應(yīng)用進(jìn)行了調(diào)研，基于BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息共享促進(jìn)資源融合，從“選線”、“共建BIM標(biāo)準(zhǔn)部件庫(kù)”等方向?qū)Α八木W(wǎng)融合”背景下BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了探索。Keys:軌道交通、四網(wǎng)融合、BIM0.引言鐵路、城際鐵路、市域（郊）鐵路、城市軌道交通‘四網(wǎng)融合’，探索都市圈軌道交通運(yùn)營(yíng)管理‘一張網(wǎng)’”；《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》[2]提出“以城際鐵路和市域(郊)鐵路等軌道交通為骨干，推動(dòng)市內(nèi)市外交通有效銜接和軌道交通‘四網(wǎng)融合’，提高都市圈基礎(chǔ)設(shè)施貫通性、連接性”。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程推進(jìn)，大都市逐漸向城市群、都市圈發(fā)展，國(guó)家政策導(dǎo)向、人民出行需求、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等對(duì)城市群交通出行提出了新要求，即實(shí)現(xiàn)各制式軌道交通的充分融合，有利于降低城市群和都市圈內(nèi)乘客出行成本，提高乘客出行質(zhì)量，從供給側(cè)角度優(yōu)化交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，指導(dǎo)和改善城市群都市圈空間布局，促進(jìn)其可持續(xù)發(fā)展[3]。推進(jìn)“四網(wǎng)融合”是新時(shí)代軌道交通發(fā)展的方向。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門在2020年聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》[4]和《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見(jiàn)》[5]，意見(jiàn)提出：大力推廣建筑信息模型（BIM）技術(shù)。BIM技術(shù)是建筑工程中重要技術(shù)手段，也是我國(guó)建筑工程大力推廣的新技術(shù)。本文分析了“四網(wǎng)融合”背景下軌道交通的特點(diǎn)和BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)BIM技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)，探索了“四網(wǎng)融合”背景下BIM技術(shù)在軌道交通行業(yè)應(yīng)用的方向，為BIM技術(shù)在軌道交通應(yīng)用提供了一定思路。1.多層次軌道交通“四網(wǎng)融合”的背景1.1持續(xù)城鎮(zhèn)化引發(fā)新的出行需求基于功能定位、速度標(biāo)準(zhǔn)等，我國(guó)將軌道交通分為四大類：干線鐵路（高速鐵路、普速鐵路）、城際鐵路、市域（郊）鐵路、城市軌道交通，如表1所示。截至2021年底，我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)里程突破15萬(wàn)公里[6]，城市軌道交通運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到7253公里（不含有軌電車）[7]。目前，我國(guó)鐵路網(wǎng)、大城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐步成型，隨著大城市、特大城市的擴(kuò)張，城市群與都市圈的多層次軌道體系也不斷發(fā)展、完善，初步形成“四網(wǎng)融合”的多層次軌道交通體系。以成渝地區(qū)為例，成渝雙城經(jīng)濟(jì)圈已基本實(shí)現(xiàn)成都、重慶2個(gè)核心城市間1小時(shí)通達(dá)，核心城市與部分周邊城市12h通達(dá)。各類軌道交通特點(diǎn)

表1軌道交通類別覆蓋范圍設(shè)計(jì)速度（km/h）平均站間距（km)干線鐵路高速鐵路國(guó)家、區(qū)域城市群250-35030-60普通鐵路≤16010-40城際鐵路城市群、都市圈160-2005-20市域（郊）鐵路都市圈100~1603-7城市軌道交通城區(qū)≤1000.5-11.2“四網(wǎng)融合”的現(xiàn)狀分析1）政策層面的融合目前，我國(guó)干線鐵路、城際鐵路主要由國(guó)鐵集團(tuán)負(fù)責(zé)建管和運(yùn)營(yíng)，城市軌道交通、市域（郊）鐵路一般由市屬軌道集團(tuán)等公司建管和運(yùn)營(yíng)。雖然政策要求向“四網(wǎng)融合”發(fā)展，卻缺少“四網(wǎng)融合”方面的相關(guān)頂層設(shè)計(jì)、規(guī)劃、法律法規(guī)，不同部門之間的協(xié)調(diào)配合為困難。通過(guò)法規(guī)政策鼓勵(lì)跨部門間的合作，明確各部門權(quán)責(zé)關(guān)系，增加不同部門之間的溝通，減少資源浪費(fèi)。以市域(郊)鐵路為例，國(guó)家鐵路局、鐵道學(xué)會(huì)及部分地方部門都發(fā)布了各自的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，不同規(guī)范之間存在差別，造成了一定程度的混亂。2）乘客服務(wù)的融合乘客出行過(guò)程中軌道交通系統(tǒng)對(duì)乘客產(chǎn)生的服務(wù)稱為乘客服務(wù)，如進(jìn)站、安檢、候車、乘車、下車、換乘等過(guò)程中乘客的體驗(yàn)。城市軌道交通采用公交化運(yùn)營(yíng)模式，乘客進(jìn)站后在站臺(tái)候車；干線鐵路、城際鐵路采用計(jì)劃調(diào)度運(yùn)營(yíng)模式，車站設(shè)置候車廳，乘客需提前進(jìn)站，按照計(jì)劃進(jìn)入站臺(tái)候車。不同運(yùn)營(yíng)模式也導(dǎo)致車站設(shè)置了不同乘客服務(wù)設(shè)施，乘客的乘車體驗(yàn)也大不相同。乘客服務(wù)層面的融合主要有安檢互認(rèn)、票務(wù)互通、資源共享等層面。目前，大城市的樞紐站基本上實(shí)現(xiàn)了城市軌道交通對(duì)高鐵安檢的信任，但是還未實(shí)現(xiàn)完全互認(rèn)，而票務(wù)互通、資源共享等層面還需要有更深度的融合才能夠?yàn)槌丝蛶?lái)更好的乘車體驗(yàn)。3）技術(shù)層面融合不同制式軌道交通融合從技術(shù)上主要可分為同站換乘和跨軌運(yùn)營(yíng)兩種模式。同站換乘一般分為單點(diǎn)換乘和多點(diǎn)換乘兩種。單點(diǎn)換乘是指將市域(郊)鐵路引入城市中心區(qū)，與其他軌道交通線路形成一個(gè)換乘站點(diǎn)的換乘模式，該模式是目前融合的主要方案，其工程投資較少且運(yùn)輸組織相對(duì)簡(jiǎn)單，但不利于乘客快速便捷通勤。多點(diǎn)換乘是指將市域(郊)鐵路引入城市中心區(qū)，與其他軌道交通線路形成兩個(gè)及以上換乘站點(diǎn)的換乘模式。該模式下乘客的換乘選擇更加豐富，適用于客流量較大、換乘方向較多的情況。該模式是當(dāng)前城市群、都市圈發(fā)展的重要研究方向?？畿夁\(yùn)營(yíng)是軌道交通更深層次的融合，指在相互銜接的兩條或多條軌道交通線路上，列車從一條線路跨越到隸屬于其他運(yùn)營(yíng)實(shí)體的另一條線路上繼續(xù)運(yùn)行的運(yùn)輸組織方式,過(guò)軌運(yùn)營(yíng)一般包括單向過(guò)軌運(yùn)營(yíng)和雙向過(guò)軌運(yùn)營(yíng)兩種模式[8]?？畿壍肋\(yùn)營(yíng)必須建立在政策和乘客服務(wù)層面融合之上，同時(shí)還必須解決供電系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、車輛、調(diào)度指揮等系統(tǒng)設(shè)備兼容性的問(wèn)題。2.BIM技術(shù)在軌道交通應(yīng)用現(xiàn)狀分析BIM技術(shù)是建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程的新工具，由Autodesk公司在2002年率先提出，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已在全球范圍內(nèi)得到廣泛認(rèn)可，基于BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)建筑信息的集成，從建筑的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行直至建筑全壽命周期的終結(jié)，各種信息始終整合于一個(gè)三維模型信息數(shù)據(jù)庫(kù)中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、施工單位、設(shè)施運(yùn)營(yíng)部門和業(yè)主等各方人員可以基于BIM進(jìn)行協(xié)同工作，有效提高工作效率、節(jié)省資源、降低成本、以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。BIM的核心是通過(guò)建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為這個(gè)模型提供完整的、與實(shí)際情況一致的建筑工程信息庫(kù)。該信息庫(kù)不僅包含描述建筑物構(gòu)件的幾何信息、專業(yè)屬性及狀態(tài)信息，還包含了非構(gòu)件對(duì)象（如空間、運(yùn)動(dòng)行為）的狀態(tài)信息。借助這個(gè)包含建筑工程信息的三維模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，從而為建筑工程項(xiàng)目的相關(guān)利益方提供了一個(gè)工程信息交換和共享的平臺(tái)。張?chǎng)IM技術(shù)應(yīng)用在蘇州市軌道交通6號(hào)線桑田島站裝修設(shè)計(jì)中，減少了項(xiàng)目實(shí)施成本和施工圖設(shè)計(jì)時(shí)間，加強(qiáng)了專業(yè)間、不同部門間的協(xié)同配合能力[9]。范斌等設(shè)計(jì)研發(fā)了基于BIM-SIM的地鐵車站電氣運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)、并在武漢地鐵中南路車站進(jìn)行了試點(diǎn)。該系統(tǒng)在三維模型的基礎(chǔ)上集成了SIM電氣模型，提高了運(yùn)營(yíng)管理精細(xì)度，優(yōu)化了電氣系統(tǒng)設(shè)備維保、應(yīng)急等業(yè)務(wù)[10]。大連地鐵5號(hào)線將BIM技術(shù)應(yīng)用在海底隧道工程中，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)施工安全風(fēng)險(xiǎn)管控、質(zhì)量巡檢定位與二三維關(guān)聯(lián)跟蹤處理、進(jìn)度對(duì)比輔助決策、成本異常溯源與分析等目標(biāo)，保障了盾構(gòu)施工安全洞通、提升了工程質(zhì)量、節(jié)約了工期和成本[11]。張祿[12]、葉明珠[13]等將BIM技術(shù)應(yīng)用在了地鐵車站管線檢測(cè)方面，對(duì)施工圖進(jìn)行了優(yōu)化，有效減少了施工過(guò)程中的返工。北京—張家口高速鐵路全線、全生命周期內(nèi)所有專業(yè)均應(yīng)用了建筑信息建模技術(shù)，并將全要素信息模型與能夠反映鐵路基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段真實(shí)狀況的海量三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)融合起來(lái)，為運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段基礎(chǔ)設(shè)施一致性檢測(cè)提供支持[14]。經(jīng)過(guò)上述分析，BIM技術(shù)在軌道交通的應(yīng)用多處于工程建設(shè)階段，但是未引入后期運(yùn)營(yíng)階段，沒(méi)有充分利用到BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。3.“四網(wǎng)融合”下BIM技術(shù)應(yīng)用方向的分析結(jié)合上文對(duì)“四網(wǎng)融合”現(xiàn)狀的分析，基于BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息共享促進(jìn)資源融合，具體應(yīng)用可以從以下幾個(gè)方向開(kāi)展研究應(yīng)用。1）基于BIM技術(shù)優(yōu)化選線技術(shù)手段。軌道交通線路方案是項(xiàng)目建設(shè)前期的重點(diǎn)，可構(gòu)建3D虛擬城市環(huán)境，利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可以實(shí)現(xiàn)平面線形和縱斷面線形的交互設(shè)計(jì)，擬合實(shí)際空間線形，從而構(gòu)建BIM模型，通過(guò)BIM技術(shù)選線既能滿足工程設(shè)計(jì)人員的專業(yè)化需求，也能夠給決策人員等提供更加直觀的視角，為分析線路方案的可行性、合理性提供便捷途徑。2）不同軌道交通共同建立、維護(hù)基于BIM技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化部品部件庫(kù)。在資源共享的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)、建造、交付、運(yùn)行維護(hù)等階段的信息互聯(lián)互通和交互共享。3）基于BIM技術(shù)開(kāi)展項(xiàng)目審批和施工圖設(shè)計(jì)、審查。提高信息化監(jiān)管能力，提高不同制式軌道交通|資源配置效率。4）建設(shè)期BIM成果融合共享。為不同管理部門提供前期共享的BIM成果，結(jié)合信息化系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)后續(xù)運(yùn)營(yíng)維護(hù)等階段的信息互聯(lián)互通和交互共享，基于BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)全壽命期的一體化集成應(yīng)用。

4.結(jié)語(yǔ)本文基于軌道交通“四網(wǎng)融合”的背景，從政策層面、乘客服務(wù)層面、技術(shù)層面分析了“四網(wǎng)融合”的現(xiàn)狀，對(duì)BIM技術(shù)在軌道交通行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行了調(diào)研，對(duì)“四網(wǎng)融合”下BIM技術(shù)的應(yīng)用方向進(jìn)行了探索和思考，為BIM技術(shù)在軌道交通應(yīng)用方向提供了借鑒。Reference[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)．國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于培育發(fā)展現(xiàn)代化都市圈的指導(dǎo)意見(jiàn)[EB/OL].中國(guó)政府網(wǎng)，2019.[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委.國(guó)家發(fā)展改革委培育發(fā)展現(xiàn)代化都市圈的指導(dǎo)意見(jiàn)：發(fā)改規(guī)劃[2019]328號(hào)[A].北京：中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委，2019.[3]趙書毅，姬燕男，楊林等.市域（郊）鐵路與其他軌道交通融合模式及選擇決策方法研究[J].都市快軌交通，2022（8）：106-113[4]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門關(guān)于推動(dòng)智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)[EB/OL].中國(guó)政府網(wǎng)，2019.[5]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見(jiàn)[EB/OL].中國(guó)政府網(wǎng)，2019.[6]交通運(yùn)輸部.2021年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[EB/OL].中國(guó)政府網(wǎng)，2022.[7]中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì).中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)信息：第7期（總第34期）[A].北京：中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)，2021.[8]劉世伯.城市地區(qū)列車過(guò)軌運(yùn)營(yíng)組織及其實(shí)施效果評(píng)估[D].北京:北京交通大學(xué),2018.[9]張?chǎng)?BIM技術(shù)在地鐵車站裝修設(shè)計(jì)中的應(yīng)用——以蘇州市軌道交通6號(hào)線桑田島站為例[J].智能建筑，2020(12)：66-68[10]范斌,楊俊,閤橋露等.基于BIM-SIM的地鐵車站電氣運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)研發(fā)探索與實(shí)踐[C].第九屆BIM技術(shù)國(guó)際交流會(huì)——BIM助力新城建.2022[11]付功云,王立彬,青舟等復(fù)雜條件下盾構(gòu)施工BIM管理平臺(tái)研發(fā)及應(yīng)用——以大連地鐵5號(hào)線海底