摘要：随着人们对出行速度和舒适性要求的提高，城市轨道交通在人们生活中的地位逐步提升，成为了很多城市缓解交通压力的重要选择。因此在保证建设质量并缩短工期的前提下，对轨道交通工程设计的要求必须随之提高。本文通过对BIM技术在协同设计平台、数字模型可视化、碰撞检测、动态模拟等方面的应用展开研究，从而对工程设计进行了优化。
关键词：城市轨道交通工程；BIM；工程设计
1工程概述
1.1城市轨道交通建设现状
目前，我国的城市轨道交通行业正处于迅速发展的阶段。据《2019年中国内地城轨交通线路概况》，截至2019年底，全国城市轨道交通运营路线新增26条，累计达211条。与此同时，城轨交通运营里程也逐年增长，现已有40个城市开通城轨交通运营，线路达6730.27公里，同比增长16.8%。随着各地主干线路建成和支线规模的扩大，城市轨道交通成为了现代经济社会发展中城市高质量发展的命脉。为了保证我国交通强国战略和交通运输现代化建设的顺利完成，持续推动城市轨道交通健康有序发展势在必行。城市轨道交通工程是一个建设规模大、影响范围广、工程复杂、干扰因素多、需要多专业密切配合的系统工程。因此，为了提升设计质量，减少设计变更，做到可视化指导施工，节省建设投资和加快工程实施进度，我们在城市轨道交通工程中引入了BIM技术。
1.2 BIM技术
BIM，建筑信息模型的统称，在项目不同阶段为各方利益代表提供交流沟通的平台，对项目相关信息进行修改，指导项目顺利进行。通过BIM技术的三维可视化、专业协调性、现场模拟性、减少资源浪费等方面对城轨交通进行有效的管理建造。基于BIM打破传统二维平面图的束缚，利用相关参数建立起项目实体模型，直观地对各专业信息进行协调，打破传统施工沟通信息模式的壁垒，从而减少设计过程中的差、错、漏、碰等现象。目前，我国在城轨交通工程领域BIM技术的应用已渡过初级试点阶段，在已完工或在建的项目中进行了有益的尝试和探索并积累了部分实践经验，同时也对BIM技术在设计阶段有了更高的要求。
2 设计阶段的BIM技术应用
2.1总体思路及安排
通过对设计要求分析和施工环境考察，提出了设计阶段BIM模型建立的总体思路如图1所示。其中，三维模型的构建在Revit环境中完成，而工程信息交流与共享、施工过程分析和仿真工作在Navisworks Manage环境中进行。在二维设计的基础上，通过相应软件的支持，实现了与三维设计的自由转换，提高了设计成果的质量。另外，通过对BIM模型的分析与仿真，可以清晰地发现设计图纸中存在的问题，在施工开始前与设计人员及时沟通修改可减少材料和工时的浪费，真正意义上实现了深化设计的目的。
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图1 设计阶段BIM模型建立的总体思路
2.2 BIM技术在工程设计中的应用
2.2.1数字模型的可视化
在BIM技术的虚拟环境中，数字模型更直接地将建筑布局和施工过程表示出来，在施工过程中起到了较为明显的辅助作用。图2为地铁站及周边环境渲染效果图，其中Revit可以独立完成可视化模型的构建，而渲染效果图主要作为工程效果的展示，与专业渲染软件(如3DMax等)配合完成。随着VR与AR技术日趋成熟，与BIM相互结合后打造的视频漫游使数字化模型有了更直观的体验效果，其带来的工程价值也将是无可限量的。
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图2地铁站及周边环境渲染效果图
2.2.2碰撞检测
碰撞干涉一直是传统模式设计过程中无法根本解决的问题，随着BIM技术的推广，可以全面地进行“三维校审”，从而发现大量隐藏在设计中的问题。 碰撞检测的应用思路首先是由各专业分别建立模型然后整合，对模型进行审核并修改。采用Navisworks、橄榄山插件等软件进行碰撞检测并提供检查报告，设计人员根据检查报告的碰撞点具体位置和碰撞信息逐个消除并优化方案。对于大型复杂的工程项目，采用BIM技术进行碰撞检测有着明显的优势和意义。
2.2.3动态模拟
利用BIM与GIS信息相结合，模拟出周边建筑物、地下管线情况，可以更好地选择铺设的线路，辅助整体线路网的规划。利用BIM与Ecotect Analysis软件对接，对建筑的热环境、光环境、太阳辐射等进行模拟，综合考虑建筑的节能减排。在地下工程中，雨季地表水的渗漏会带来很大影响，利用与有限元流体分析软件Visual Modflow之间较为稳定的通讯接口模拟出地表水渗漏和地下水流动的过程，提高对施工风险的管控能力。
在城轨交通工程设计中，最重要的是对客流量和疏散逃生的考虑。传统对于客流量的预测是根据统计的数据在预测理论基础上建立模型分析，这样得到的数据会产生较大误差。而利用BIM技术对地铁车站客流进行动态仿真模拟，形成最优的客流分布，为车站出入口位置的选择和地下空间开发提供了有价值的参考。运用逃生模拟分析软件加载逃生路径和疏散人数等参数对BIM模型进行系统性地分析，可以得到疏散时间、轨迹、人数变化的曲线图，以利于工程师在设计过程中有针对性的调整和优化设计方案。
3 结语
基于BIM技术，使得城市轨道交通工程的设计得到了从二维设计到三维设计、从单纯的几何表现到全信息模型的集成、从各专业独立完成到全专业协同配合上的改革。BIM技术使信息可视化数字模型在保留了工程数据信息精确度的同时，为信息在设计人员与其他参与方之间的传递提供了极大的方便。渲染模型具有较强的展示能力，也方便城市居民对于城市公共设施建设及周边规划的了解和对于施工过程的监督。BIM在城市轨道交通工程中已然树立了“革命性技术平台”的地位，未来的发展前景也必定更加广阔。
参考文献
［1］吕培印．城市轨道交通建设安全保障技术现状与发展［J］．都市快轨交通，2017，30(1):7－11．
［2］纪博雅，戚振强．国内BIM技术研究现状［J］．科技管理研究，2015，(6):184－190．