bim技术在地铁中的运用

1、 基于BIM技术框架以管理地铁站运营 2015年12月 Dec,2015 李妍(1992)，女，硕士研究生，主要从事铁道方向的研究。E-mail：1042101463。基于BIMM技术框框架以管管理地铁铁站运营营李 妍 (重庆交通通大学土土木工程程学院，重重庆 44041100；)摘要：从大大量乘客客需要和和能源消消耗以及及污染物物排放量量等方面面考虑，快快速公交交系统与与其他交交通方式式相比，被被普遍认认为是一一种环保保的可持持续发展展的交通通方式。本本文主要要介绍了了以BIM为基础础的地铁铁站模型型的构建建、地铁铁站内环环境质量量的监测测、维护护排序系系统的内内容。所所开发的的技术框框架能

2、够够监测地地铁站的的室内温温度和悬悬浮细小小颗粒物物（PM）的浓浓度水平平。通过过研究表表明基于于BIM为基础础的地铁铁站能够够很好地地监测地地铁站内内的环境境等各项项指标，指指导地铁铁的稳定定运行。关键词：信信息模型型；无线传传感器网网络； 地铁站站 REVIEEW SSUGGGESTTIONN TOO TEECHNNICAAL PPAPEERLI Yaan(Chonngqiing jiaaotoong uniiverrsitty，Choongqqingg 40441000，Chiina；)Abstrractt：Thee BRRT ssysttem commparred witth ooth

3、eer mmodees oof ttrannspoort, iss geenerrallly cconssideeredd too bee ann ennvirronmmenttallly ffrieendlly mmodee off trranssporrt ffor susstaiinabble devveloopmeent，connsidderiing froom LLargge nnumbberss off paasseengeers neeeds andd ennerggy cconssumpptioon aand pollluttantt emmisssionns .Thiis p

4、papeer ddesccribbes thee coonsttrucctioon tto BBIM-bassed moddel of thee suubwaay sstattionn, tthe subbwayy sttatiion envviroonmeentaal qquallityy moonittoriing, maainttenaancee, cconttentt soortiing sysstemm.Thhe ddeveelopped tecchnoologgy fframmewoork cann moonittor thee leevells oof iindooor temm

5、perratuure andd suuspeendeed ffinee paartiicullatee maatteer (PM) suubwaay sstattionn.Thhe sstuddy sshowws tthatt thhe mmetrro sstattionn byy BIIM-bbaseed sstuddiess caan bbe aa goood envviroonmeent witthinn moonittor inddicaatorrs,gguiddingg thhe sstabble opeerattionn off thhe ssubwway.Key wwordds：

6、infoormaatioon mmodeelinng；wirreleess sennsorr neetwoorkss；subbwayy sttatiion1 引 言人们之前就就已经为资产管管理计划划实施做做出了很很多的努努力和尝尝试。Semmaann和Zayyed 1考虑不不同的功功能状况况的标准准，提出出了地铁铁站随机机诊断模模型。这这种模型型具有能够够识别功功能状况况的标准准，从而而建立分分级结构构标准和和权衡评估估标准。运用层层次分析析法确定定权衡这这些标准准的权重重。然后,使用改改进评价价的专用用排序组组织方法法（PROOMETTHEEE），找出出多标准准条件下下的性能能指标。Hegg

7、azyy7已经开开发出一一种可视视化的，且且能够考考虑环境境、经济济和社会会问题的的资产管管理系统统。该系统涉涉及建筑筑资金续续借，由由五大部部分组成成，分别别是建筑筑详细目目录、设备状状态评估估、检查图图标、投资最最优化和和GIS报告。这这个系统统有以下下几个特特点：（1）检查人员可以用用一个超超便携的的个人电电脑(UMPPC)和和建筑物物的电子平平面图去去完成检检查工作作；（22）这个个概算优优化模型型被用于于对几个个需要修修复的措措施进行行有限地地预算分分配，以以达到更更高的可可持续的的性能指指数。为为了在不不同的组组成部分分之间分配配有限的的预算，可可以用一一个指标标以确定定各组成成部

8、分的的优先级级。为了将不同同类型的的资产诸诸如地铁铁站、排排水系统统、桥梁梁和公路等维持持在一个个可以被被接受的的条件下下，人们们已经做做出了许多的尝试。这这些尝试试使他们们的功能能和用于于系统研研发的的的工具均均发生了了变化。不不管资产产的类型型，只要要确定每每个组成成部分的的重要性性及其优优先维护护决策，这这对任何何资产管管理系统统的开发都是是至关重重要的。这种优先级的方法可以是基于启发式的规则或者个人经验3。Chassiako等其他人4开发了一个桥梁管理系统,用于规划混凝土桥梁的维护工作，通过一种得分模型以确定维护措施的优先级。建筑信息模型(BIM)在建筑业被公认为是一个巨大的进步。BI

9、M技术是指运用数字信息与计算机技术的结合，以三维立体的方式来进行项目设计并指导施工、维护运营的新技术。BIM工具可以帮助它的用户使他们的设施形象化，估计不同方案的成本，共享信息以及创建外接的自定义应用程序。建筑设施的仿真技术可以用于BIM5-8的研发。包含在基于BIM模型之内的信息对一个设施管理者来说是有极大的帮助的。BIM工作文件可以通过URL链接和外部或内部服务器，以收纳更多有用的信息。2 基于BBIM技技术的地地铁站模模型资产或设备备管理人人员依靠靠CAD图纸和可可以写入入格式的的数据，来收集有关于资产或设备的有用信息。当建设项目遇到的突发状况时，不依赖于设计图纸和规范是很重要的。随着B

10、IM技术的出现，项目建设正处于一个高水平的准确性的且不同行业之间有很紧密的沟通效率的状况。资产管理人员可以使用基于BIM技术模型来识别建筑物的不同组件，而且在施工期间，通过嵌入的信息模型以识别建筑物的的历史9。使用BIM软件所建立详细的模型被用于定义建筑物的不同属性和组件，并将其分为几个大类别：结构、建筑、机械和电气。每个组件或属性可以根据它的类型与其属性信息联系起来，例如：一个结构单元可以与它的信息如材料，建设年限、建筑用途，维护或修复所持续的时间以及先前缺陷等等10。另外，资产管理人员将精心设计如何将不同属性和组件与有用的信息联系起来，机械组件可以与这些信息如建造者信息，模型ID编号、安装

11、日期、能源消耗和先前维护或修复措施联系起来。地铁站的每个组件会影响整个地铁的服务水平，因此，对于一个资产管理人员来说，知道每个组件是如何影响地铁车站的服务水平的是相当有用的。资产管理人员能够指定不同组件的权重，这样能够获取每个组件对整个地铁的服务水平的影响。通常，在地铁车站设备中特定的组件都被记录在文件之中保存下来。由于地下施施工空间间有限，而而每一个个工序的的实施都都要有足足够的施施工空间间，施工工方可以以利用BIM技术进进行模拟拟、协调调各专业业施工，确确定最佳佳的施工工工序、最最优的机机械行进进路线和和人员活活动范围围，避免免出现各各专业施施工混乱乱的现象象111。3 BIMM应用于于监

12、测地铁铁站内环环境质量量基于BIMM的无线线传感器器网络系系统，能够在基于BIIM技术术模型和和在一个个地铁站站内安装装不同的的传感器器的条件件下建立立一个通通信通道道。该系统统由两个个主要的的组成部分分，第一一部分是基基于BIIM技术术的地铁铁站模型型，而第二二部分就就是一组组路由器器节点12。此模型显显示不同同的构件件和在地铁站站以及每一一个特定定的空间间下所处处的等级级。在受空空间约束束的情形形下基于于BIM技术模模型内的的无线传传感器网网络所收收集的数数据存储储起来。热热舒适监监控器有有以下几几个参数数：室内内外温度度、湿度度、舒适适温度和和最新更更新的日期。温温度参数数是根据据热舒适

13、适监控器器室外具具体位置置变化的的，而无无论它是是室内温温度或室室外温度度。舒适适温度参参数是表表明大多多数乘客客都满意意的大气温温度。热舒适温度度的计算算方法是是根据如如下等式式122。 （1） 这这里是基于平平均室外外温度的的中性温温度，是室外大气温度度。最后后,当信息输出出到BIM模型之后后，最新新的更新新参数就就会显示示最新的的日期。无线传感器网络包括两种类型的布置点，即路由器布置点和接收器布置点。微型控制器包含了一个用来存储代码的储存空间。这些代码负责监控路由器节点的动态以及连接到路由器节点的传感器的动态。DHT11的数码温湿度传感器模块就是被用来测量温度和湿度水平的。上述传感器所测

14、量的精度分别是：温度为+或2.0C和相对湿度为+或5%。这些数据可以从路由器节点传输到接收器节点，并且接收器的节点又能够将这些数据传输到计算机中13。地铁车站的的地下开开挖深度度超过在在平台层层面以下下十米之多多，这使使得站台台层的温温度高于于室外温温度。此此外，由于在地地铁站内内大量的的乘客和和列车的的移动都将将额外的的热量。PM有两个个主要的的来源，即即一是户户外环境境的PM进入到到地铁站站，二是是在地铁铁站内由由于列车车的刹车车过程中而而产生PPM114。由由于刹车车系统的的效率提提高，使使得地铁铁站内的PM浓度度减少，反之亦亦然。4 BIMM应用于于地铁站站维护排排序系统统 BBIM在

15、快速交交通网络络的运用用有助于于快速识别别网络中中的不同组成成部分。快快速交通通网络由由几条交换线线路组成成，交换换线路的的重要性性程度是是各不相同的，它它主要取取决于几几个关键键因素。使使用这个个特定线线路的乘乘客数量量将使这这一线路路变得重重要或次次重要。线线路的服务位置置（如文化化、旅游游、教育育等方面面）是线线路重要要性的另另一个决决定因素素，这些些理论也也同样适适用于地地铁车站站155。基于BIM系统关关于每个个地铁站站内的组组成部分分，每个个部分的重重要性取取决于它它所提供得适当的的服务水水平的作作用大小小。一些些组件如如结构单单元和通通风系统统等对提供服服务而言言是必不不可少的的

16、，而其其他组件件如建筑装饰饰的构件件对提供供服务而而言就不不是必不不可少的的。在不不同的组组件上的的资金分分配是基基于BIIM系统资资产的物物理性和它的的重要性性所确定定的116。该研发发系统的的主要作作用是使使用Simmos的的等级排排序法，在在基于BIIM地铁铁站资产产管理人人员个人人偏好的的基础上上的整个个网络中中确定所有有组件的的维护优优先指数数。等级级排序法法是Simmos提出来的的，并可可以适应应用于软软件形式式。基于BIM系统研研发的系系统地铁铁站资产产人员能能够将打打通网络络中的每每一条线线路的属属性从最最不重要到到最重要要的顺序序排序。这些属属性是为为用户而而被列出出来的，用

17、用以代替替卡片。用用户可以以直接指指定一个个数值，而不是是摆置卡片片以表达达他们基基于重要要性的排排序。在一一些情况况下，用户可可能会看看到一些些具有同等重重要程度度的标准准，这些标标准将被被指定相同的的数值。基于BIM管理系统，用户根据前面提到的四个层次指定排名顺序，然后由系统计算处每条地铁线路、地铁站、各学科以及各组件的标准化重要性权重17-18。 根根据BIM的管理理方式，每个地铁站的重要性权重是综合考虑同一条线路中其他地铁站进行计算的，这些也被称为局部权重。之后，全局重要性权重也就被计算出来，这个代表着在整个地铁站网络中，与之相关的所有其他地铁站的重要性权重。局部和全局重要性权重对于不

18、同的管理水平来说，都是非常适用的。如果在地铁线路上分配资金，那么在决策过程中就会使用局部权重，如果是在整个地铁网络上分配资金，在决策过程中就会使用全局权重。BIM系统可以使地铁站资产管理人员根据几个因素，在不同的地铁站确定每个组件的优先指数。通过研究四个Cairo Metro地铁资产管理公司，发现了确定地铁线路重要性的三个主导因素的特性，即线路平均寿命，服务位置的重要性和乘客的平均数量19。鉴于此，对地铁站的重要性影响的六种属性为：每天乘客数量，地铁站的工期，上一次全面修复的的时间，无论是地面或地下车站的类型，以及该地铁车站是否是一个交换站。地铁站建造阶段持续到成整条地铁线路的完成，相应的地铁

19、线路的平均工期也作为一个重要的属性。首先，地铁站资产管理人员将地铁线和地铁站的属性进行排序。然后，属性排序就可以用来计算每个属性的重要性的权重。使用重要性的权重和属性值，计算出每条地铁线路和地铁站优先指数。值得注意的是，基于BIM系统，各属性的数值大小被转换为百分比的形式，进行这种转换是为了防止优先级指数不合乎实际和倾向于某种具体的属性值20。5 BIIM技术术在地铁铁施工方方面的应应用1.在地铁铁施工时时，应用用BIM对施工工的空间间进行管管控。在在地铁的的施工时时，需求求，位置置，时间间是空间间管控必必须要考考虑的三三个方面面。通过过BIM可以使使得施工工的空间间更加信信息化，可可视化。通

20、通过BIM模型，可可以使得得空间的的位置可可视化，有有效的解解决动态态过程中中的问题题。因其其可视化化的三围围动态模模型，可可以极大大的避免免施工时时的交替替进行的的繁琐程程序，进进而大大大的提升升空间的的利用率率，提升升施工作作业的效效率，降降低施工工的成本本，同时时对安全全事故的的降低也也大有裨裨益。2.在地铁铁施工时时，应用用BIM对施工工安全进进行管控控。在地地铁的施施工时，通通过事先先建立的的三维模模型，清清楚的对对施工空空间，安安全问题题进行检检查。BIM的模型型信息可可以明确确的表达达信息的的细致模模量，从从而提升升了信息息的利用用率，有有效的避避免了信信息的碎碎片化。3.在地铁

21、铁施工时时，应用用BIM对施工工空间冲冲突进行行检查。机机械的施施工作业业可能会会产生冲冲突，例例如一个个座吊可可能会和和一个机机械的手手臂可能能在空间间上面产产生冲突突，通过过BIM建立动动态的施施工模型型，可以以方便快快捷的找找出实际际中所存存在的问问题，及及时有效效的解决决所存在在的潜在在问题，对对于经济济和安全全也是一一种有力力的保障障。BIM可以将将施工的的空间问问题及资资源严格格的进行行管控，极极大地避避免了施施工时候候安全和和冲突的的发生。6 BIIM用于于地铁施施工空间间突击检检查 对对于地铁铁建设工工程来说说，空间间不是无无限的，而而是有限限的，所所以在工工程建设设过程中中，

22、设备备摩擦、空空间冲突突是导致致生产效效率低下下的主要要原因之之一，还还可能引引发安全全事故。每每一个工工序在进进行的时时候必须须要有足足够的空空间来进进行活动动。比如如机械臂臂长的旋旋转半径，施工人人员的活活动半径径，如果果两者作作业时在在空间上上产生了了冲突，摩摩擦，就就容易导导致效率率低下，人人员伤害害，财产产损失等等后果。所所以在开开工之前前就要用用BIM进行动动态施工工模拟，用用来找出出可能存存在的间间题，用用来寻找找最优机机械的行行进路线线和人员员活动的的范围，大大大减少少了损失失和人员员伤害发发生的可可能性。在在进行空空间冲突突检测之之前，需需要对每每一构件件和每一一工序占占用的

23、空空间进行行描述，利利用边界界法描述述BIM的实体体外形。此此外，对对于一些些特别的的实体，就就不能简简单的用用外形来来描述其其占用的的空间情情况。机机械运输输作业的的行为主要表现在在其旋转转及前进进，进行行施工模模拟的时时候机械械活动模模型应该该跟着施施工机械械一起运运动，然然后查找找出周边边可能发发生的所所有碰撞撞可能。7 结 论基于BIMM模型的PM浓度度和无线线传感器器网络的的数据整整合，使使地铁站站工作人人员能够够直接读读出地铁铁站内不不同位置置的PM浓度和和热舒适适水平等等。本研研究中所所进行的的测量调调查表明明，在户外外环境下下的PMM浓度取决决于许多多因素如如交通污污染和一些工

24、业业生产中中所存在在的污染染。该研发发的等级级排序系系统和大大多数的的地铁网网络一样样庞大而而且复杂，但但是它在在优先维维护措施施方面可可能会更更有效率。参考文献(Reffereencees)：1 NN. SSemaaan, T. Zaayedd, AA sttochhasttic diaagnoostiic mmodeel ffor subbwayy sttatiionss, JJ. TTunnn.Unnderrgr. Sppacee Teechnnol. 255 (11) (20110) 3241.2 TT. Heggazyy，Vissuall Asssett Maanaggemeent

25、Sysstemm foor CCapiitall Reenewwal of Buiildiingss Coonsiiderringg Suustaainaabillityy Asspeccts, Prroc., 66th Intternnatiionaal EEngiineeerinng aand Connstrructtionn Coonfeerennce (IEECC5), ASSCE, Caairoo, EEgyppt, 20110, pp. 34493566.3 LL. LLi, J. Ni, Shhortt-teerm deccisiion suppporrt ssysttem fo

26、rr maainttenaancee taask priioriitizzatiion,Intt. JJ. PProdd. EEconn. 1121 (1) (220099) 11952022.4A. Chhasssiakkos, P. Vaagiootass, DD. TTheoodorrakoopouuloss, AA knnowlledgge-bbaseed ssysttem forr maainttenaancee pllannningg off hiighwway conncreete briidgees, Advv. EEng. Softww. 336 (1112) (220055

27、) 77407499. 5 AGCC, TThe Conntraactoors Guuidee too BIIM, Thee Asssocciatted Genneraal CConttracctorrs oof AAmerricaa,edd. 11, 20006.6 王王慧深，李李炎锋，赵赵雪锋，等.YIM技术在地卜建筑建造中的应用研究以地铁车站为例J.中国科技信息，2013(15):72-73.7任江江，郭娜娜，钟崇崇光.YIIM技术在在城市地地卜空间间开发利利用之应应用初探探J.土木建建筑工程程信息技技术，20113，5(33):993-996.8 BB. RRoy, Thhe oout

28、rrankkingg appprooachh annd tthe fouundaatioon oof EELECCTREE meethoods, Thheorr. DDeciis.331 (1) (19991) 49973.9何清清华，钱钱丽丽，段段运峰，等.BIM在国内外应用的现状及障碍研究J.Z程管理学报，2012,26(1);12-16.10何何关培.我国YIM发展战战略和模模式探讨讨(一)JJ.土木建建筑工程程信息技技术，20111,33(2):111-1118.11张张成方，李李超.YIIM技术在在地铁施施工安全全方面的的应用浅浅析J-河南科科技，20113(99):11301131.12 A. Aulliciiemss, RR. ddeDeear, Aiir-ccondd