BIM数字建造平台在重庆轨道交通中的应用

张程禹，刘洋

（1.北京城建设计发展集团股份有限公司重庆分公司；2.重庆机电控股集团机电工程技术有限公司）

1 研究背景

国家“新基建”的战略部署推动了我国工业信息化程度的高速发展，也推动了轨道交通向“高质量发展”的转变。中国工程院施仲衡院士在《自主创新，实现城市轨道交通高质量发展》一文中指出，要依托科技创新推进高质量建设和运营。在推动轨道交通建设过程中，要不断推进机械化施工技术、装配式建造技术、BIM技术、大数据技术等先进技术的发展，推动城市轨道交通工程建设和运营的管理标准化、信息化、数字化和智能化建设[1]。

近年来，通过不断摸索BIM、装配式、网络化、物联网等技术在轨道交通中的应用，轨道交通智慧化设计、建设、运营也取得了长足进步。但是由于轨道交通施工智慧化还处在起步阶段，存在许多应用障碍，主要包括：数据基础、规范标准不完善；BIM、装配式、网络化、物联网技术在轨道交通中的运用成熟度不高，且多为试点建设、运用；缺乏成熟的网络化协同管理平台；设计、施工过程中的数据不流畅等[2]。所以，推动轨道交通智慧化建设还需要不断尝试。

重庆轨道交通六号线支线二期工程施工采用自主开发的BIM施工管理平台，经测算，项目已经产生各类明显的经济效益，直接节约成本占现阶段风水电系统施工产值2%，并在施工过程中未出现由于技术问题带来的施工浪费和工期影响，实现了前置管控，也标志着BIM施工数字建造平台在轨道交通领域的示范性落地。

2 BIM数字建造平台设计

BIM 数字建造平台主要针对轨道交通项目施工时期的应用，通过“管理中心”“BIM 中控台”“GIS 中控台”三大模块实现轨道交通施工阶段的全过程成本核算把控、视频信息监控、技术质量管控和施工安全掌控。“管理中心”将BIM 三维模型、AI 识别技术和施工管理流程结合，实现了管理智慧化；“BIM中控台”基于BIM标准体系实现模拟施工、方法验证等功能；“GIS 中控台”实现施工场地模拟和整体规划模拟。

3 智慧功能模块设计

BIM 数字建造平台不仅将施工过程中所用到的功能模块集成在一起，实现无纸化施工，还在此基础上设计了智慧化模块，真正实现了数字化施工建造。

在实际施工建设过程中，通过深化设计院建筑、设备专业施工蓝图，翻模导出该建筑物及建筑物内设备、管线安装的BIM模型，专业施工人员通过手机扫描二维码获取目标车站施工蓝图、BIM三维施工图、三维局部施工图、三维施工指导等。

3.1 智慧管理模块

表现为二维码施工。二维码施工模块实现了精细化施工，较大减少了施工过程中的设备冲突、管线碰撞等问题，以重庆轨道交通六号线支线二期工程复兴站消防泵房二维码施工为例，展示二维码施工图在施工中的使用流程，具体为通过手机扫描二维码进入BIMCC数字建造平台→二维码管理→复兴消防泵房BIM 模型功能模块主界面（见图1）。选择打开BIM模型进入复兴站消防泵房BIM 设备模型主界面；选择打开二维图纸；查看技术文件则选择打开附件。

图1 二维码施工

3.2 智慧工地模块

1）AI识别

AI 识别是通过深度学习算法感知外界输入信息并进行标记和聚类的一种技术。本文所论述的数字建造平台集成视频监控系统通过AI识别技术实时判断施工人员是否穿戴反光背心和佩戴安全帽、口罩等（（见图2）。

图2 AI识别记录

使用AI 识别技术能节约人力成本，提高施工现场的安全可靠性，减少因不必要原因造成的损失。在保障人员安全的同时，规范施工现场、加强巡查管理效率。

2）智慧监控

智慧监控实现施工动向的实时掌控，降低危险施工发生频率，实时掌握该区域施工情况，及时解决施工过程中发生的各种问题。

3）智慧预警

BIM 数字建造平台可实现对环境数据的实时监测（见图3）。

图3 PM2.5、PM10、噪声数据实时监测

4 投资回报

1）基于三维扫描复核孔洞

施工前采用三维扫描复测现场结构尺寸及预留孔洞，结合复测数据综合优化管线敷设路径，提高原预留孔洞的使用率，避免各类重复开洞370余个。

2）基于BIM设计问题的校核

通过BIM设计校核提前发现问题，降低参建各方的沟通成本。在施工前最大限度降低因设计因素造成的风管、水管、桥架、支架、设备安装等施工风险，实现事前控制节约成本及工期。

3）基于风管预制化加工

应用BIM 技术指导风管工厂化预制加工，一次预制率可高达到96.5%，提高风管板材利用率，避免现场加工造成浪费；同时提升风管安装效率，保证劳动效率、节约工期。

4）三维扫描施工过程的质量复核

使用三维扫描技术动态复核现场施工过程。通过复核结果与模型进行对比及时发现施工过程中的偏差，做到事中控制，避免事后返工。提高精细化管理程度，保证施工质量，节约施工成本、工期。表1为各部分节约的经济效益总结。

表1 各部分节约的经济效益

经严格成本测算，项目现阶段已经产生各类明显经济效益460 余万元，直接节约成本占现阶段风水电系统施工产值的2%。

5 BIM数字建造平台总结

BIM 数字建造平台在重庆轨道交通施工管理中发挥了重要作用，解决了传统施工方式落后、监管体制不健全、质量问题较多、工人技能偏低等一系列问题。随着轨道交通建设的发展，智慧化施工平台的投入也会加快促进轨道交通运营管理平台的发展。

以综合监控平台为例，目前大多数综合监控平台均以二维或系统图方式对供电设备、机电设备、火灾报警设备、监控设备、门禁等设备状态进行显示。但二维或系统图方式无法直观展现车站设备的具体位置，车站工作人员需要拥有很高的专业知识及对车站很高的熟悉程度才能胜任工作。目前，BIM数字建造平台已经实现以下智慧化功能：①三维界面调用CCTV 实时画面；②三维扫描点云模型；③三维+GIS 模型；④施工问题三维可视化。

6 结语

BIM 施工数字建造平台智慧化功能已经在重庆轨道交通项目中得到应用，具有较高的经济、开发、实用价值。除此之外，该平台也适用于改造项目，特别是针对建设年限比较长、档案资料不齐全的轨道交通改造工程。同时，智慧化功能还能深度集成到轨道交通综合监控平台中，实现基于综合监控的三维可视化界面，为后期运营提供立体客观的三维可视化界面，届时实现轨道交通全生命周期，实现智慧轨道交通体系将成为现实。