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”也對軌道交通規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運營等提出了新的要求，本文分析了“四網(wǎng)融合”的現(xiàn)狀，對BIM技術(shù)在軌道交通的應(yīng)用進行了調(diào)研，基于BIM技術(shù)實現(xiàn)信息共享促進資源融合，從“選線”、“共建BIM標準部件庫”等方向?qū)Α八木W(wǎng)融合”背景下BIM技術(shù)應(yīng)用進行了探索。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營管理‘一張網(wǎng)’”；《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》[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”。隨著我國城鎮(zhèn)化進程推進，大都市逐漸向城市群、都市圈發(fā)展，國家政策導(dǎo)向、人民出行需求、經(jīng)濟發(fā)展等對城市群交通出行提出了新要求，即實現(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)化交通運輸網(wǎng)絡(luò)，指導(dǎo)和改善城市群都市圈空間布局，促進其可持續(xù)發(fā)展[3]。推進“四網(wǎng)融合”是新時代軌道交通發(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)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見》[4]和《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見》[5]，意見提出：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和BIM技術(shù)的優(yōu)勢，對BIM技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用進行了總結(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、速度標準等，我國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，我國鐵路運營里程突破15萬公里[6]，城市軌道交通運營里程達到7253公里（不含有軌電車）[7]。目前，我國鐵路網(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)濟圈已基本實現(xiàn)成都、重慶2個核心城市間1小時通達，核心城市與部分周邊城市12h通達。各類軌道交通特點

表1軌道交通類別覆蓋范圍設(shè)計速度（km/h）平均站間距（km)干線鐵路高速鐵路國家、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，我國干線鐵路、城際鐵路主要由國鐵集團負責(zé)建管和運營，城市軌道交通、市域（郊）鐵路一般由市屬軌道集團等公司建管和運營。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、規(guī)劃、法律法規(guī)，不同部門之間的協(xié)調(diào)配合為困難。通過法規(guī)政策鼓勵跨部門間的合作，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。以市域(郊)鐵路為例，國家鐵路局、鐵道學(xué)會及部分地方部門都發(fā)布了各自的標準和設(shè)計規(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)的融合乘客出行過程中軌道交通系統(tǒng)對乘客產(chǎn)生的服務(wù)稱為乘客服務(wù)，如進站、安檢、候車、乘車、下車、換乘等過程中乘客的體驗。城市軌道交通采用公交化運營模式，乘客進站后在站臺候車；干線鐵路、城際鐵路采用計劃調(diào)度運營模式，車站設(shè)置候車廳，乘客需提前進站，按照計劃進入站臺候車。不同運營模式也導(dǎo)致車站設(shè)置了不同乘客服務(wù)設(shè)施，乘客的乘車體驗也大不相同。乘客服務(wù)層面的融合主要有安檢互認、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現(xiàn)了城市軌道交通對高鐵安檢的信任，但是還未實現(xiàn)完全互認，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為乘客帶來更好的乘車體驗。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營兩種模式。同站換乘一般分為單點換乘和多點換乘兩種。單點換乘是指將市域(郊)鐵路引入城市中心區(qū)，與其他軌道交通線路形成一個換乘站點的換乘模式，該模式是目前融合的主要方案，其工程投資較少且運輸組織相對簡單，但不利于乘客快速便捷通勤。多點換乘是指將市域(郊)鐵路引入城市中心區(qū)，與其他軌道交通線路形成兩個及以上換乘站點的換乘模式。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。該模式是當前城市群、都市圈發(fā)展的重要研究方向?？畿夁\營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營實體的另一條線路上繼續(xù)運行的運輸組織方式,過軌運營一般包括單向過軌運營和雙向過軌運營兩種模式[8]?？畿壍肋\營必須建立在政策和乘客服務(wù)層面融合之上，同時還必須解決供電系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、車輛、調(diào)度指揮等系統(tǒng)設(shè)備兼容性的問題。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)過多年發(fā)展，已在全球范圍內(nèi)得到廣泛認可，基于BIM技術(shù)可實現(xiàn)建筑信息的集成，從建筑的設(shè)計、施工、運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三維模型信息數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計團隊、施工單位、設(shè)施運營部門和業(yè)主等各方人員可以基于BIM進行協(xié)同工作，有效提高工作效率、節(jié)省資源、降低成本、以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。BIM的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為這個模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。該信息庫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)件對象（如空間、運動行為）的狀態(tài)信息。借助這個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，從而為建筑工程項目的相關(guān)利益方提供了一個工程信息交換和共享的平臺。張雯將BIM技術(shù)應(yīng)用在蘇州市軌道交通6號線桑田島站裝修設(shè)計中，減少了項目實施成本和施工圖設(shè)計時間，加強了專業(yè)間、不同部門間的協(xié)同配合能力[9]。范斌等設(shè)計研發(fā)了基于BIM-SIM的地鐵車站電氣運營管理系統(tǒng)、并在武漢地鐵中南路車站進行了試點。該系統(tǒng)在三維模型的基礎(chǔ)上集成了SIM電氣模型，提高了運營管理精細度，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號線將BIM技術(shù)應(yīng)用在海底隧道工程中，實現(xiàn)了盾構(gòu)施工安全風(fēng)險管控、質(zhì)量巡檢定位與二三維關(guān)聯(lián)跟蹤處理、進度對比輔助決策、成本異常溯源與分析等目標，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方面，對施工圖進行了優(yōu)化，有效減少了施工過程中的返工。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)施運營維護階段真實狀況的海量三維點云數(shù)據(jù)融合起來，為運營維護階段基礎(chǔ)設(shè)施一致性檢測提供支持[14]。經(jīng)過上述分析，BIM技術(shù)在軌道交通的應(yīng)用多處于工程建設(shè)階段，但是未引入后期運營階段，沒有充分利用到BIM技術(shù)的優(yōu)勢。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“四網(wǎng)融合”現(xiàn)狀的分析，基于BIM技術(shù)實現(xiàn)信息共享促進資源融合，具體應(yīng)用可以從以下幾個方向開展研究應(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目建設(shè)前期的重點，可構(gòu)建3D虛擬城市環(huán)境，利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢可以實現(xiàn)平面線形和縱斷面線形的交互設(shè)計，擬合實際空間線形，從而構(gòu)建BIM模型，通過BIM技術(shù)選線既能滿足工程設(shè)計人員的專業(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、維護基于BIM技術(shù)的標準化部品部件庫。在資源共享的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)設(shè)計、采購、生產(chǎn)、建造、交付、運行維護等階段的信息互聯(lián)互通和交互共享。3）基于BIM技術(shù)開展項目審批和施工圖設(shè)計、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，實現(xiàn)后續(xù)運營維護等階段的信息互聯(lián)互通和交互共享，基于BIM技術(shù)實現(xiàn)全壽命期的一體化集成應(yīng)用。

4.結(jié)語本文基于軌道交通“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BIM技術(shù)在軌道交通行業(yè)的應(yīng)用進行了調(diào)研，對“四網(wǎng)融合”下BIM技術(shù)的應(yīng)用方向進行了探索和思考，為BIM技術(shù)在軌道交通應(yīng)用方向提供了借鑒。Reference[1]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會．國家發(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[EB/OL].中國政府網(wǎng)，2019.[2]中華人民共和國國家發(fā)展和改革委.國家發(fā)展改革委培育發(fā)展現(xiàn)代化都市圈的指導(dǎo)意見：發(fā)改規(guī)劃[2019]328號[A].北京：中華人民共和國國家發(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)于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導(dǎo)意見[EB/OL].中國政府網(wǎng)，2019.[5]中華人民共和國住房和城鄉(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[EB/OL].中國政府網(wǎng)，2019.[6]交通運輸部.2021年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報[EB/OL].中國政府網(wǎng)，2022.[7]中國城市軌道交通協(xié)會.中國城市軌道交通協(xié)會信息：第7期（總第34期）[A].北京：中國城市軌道交通協(xié)會，2021.[8]劉世伯.城市地區(qū)列車過軌運營組織及其實施效果評估[D].北京:北京交通大學(xué),2018.[9]張雯.BIM技術(shù)在地鐵車站裝修設(shè)計中的應(yīng)用——以蘇州市軌道交通6號線桑田島站為例[J].智能建筑，2020(12)：66-68[10]范斌,楊俊,閤橋露等.基于BIM-SIM的地鐵車站電氣運營管理系統(tǒng)研發(fā)探索與實踐[C].第九屆BIM技術(shù)國際交流會——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管理平臺研發(fā)及應(yīng)用——以大連地鐵5號線海底