四网融合背景下BIM技术应用探索

“四网融合”背景下BIM技术应用探索

摘要：干线铁路、城际铁路、市域（郊）铁路、城市轨道交通的“四网融合”是城市群和都市圈发展的最新方向，“四网融合”也对轨道交通规划、设计、建设、运营等提出了新的要求，本文分析了“四网融合”的现状，对BIM技术在轨道交通的应用进行了调研，基于BIM技术实现信息共享促进资源融合，从“选线”、“共建BIM标准部件库”等方向对“四网融合”背景下BIM技术应用进行了探索。Keys:轨道交通、四网融合、BIM0.引言铁路、城际铁路、市域（郊）铁路、城市轨道交通‘四网融合’，探索都市圈轨道交通运营管理‘一张网’”；《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》[2]提出“以城际铁路和市域(郊)铁路等轨道交通为骨干，推动市内市外交通有效衔接和轨道交通‘四网融合’，提高都市圈基础设施贯通性、连接性”。随着我国城镇化进程推进，大都市逐渐向城市群、都市圈发展，国家政策导向、人民出行需求、经济发展等对城市群交通出行提出了新要求，即实现各制式轨道交通的充分融合，有利于降低城市群和都市圈内乘客出行成本，提高乘客出行质量，从供给侧角度优化交通运输网络，指导和改善城市群都市圈空间布局，促进其可持续发展[3]。推进“四网融合”是新时代轨道交通发展的方向。住房和城乡建设部等部门在2020年联合印发了《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》[4]和《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》[5]，意见提出：大力推广建筑信息模型（BIM）技术。BIM技术是建筑工程中重要技术手段，也是我国建筑工程大力推广的新技术。本文分析了“四网融合”背景下轨道交通的特点和BIM技术的优势，对BIM技术在城市轨道交通中的应用进行了总结，探索了“四网融合”背景下BIM技术在轨道交通行业应用的方向，为BIM技术在轨道交通应用提供了一定思路。1.多层次轨道交通“四网融合”的背景1.1持续城镇化引发新的出行需求基于功能定位、速度标准等，我国将轨道交通分为四大类：干线铁路（高速铁路、普速铁路）、城际铁路、市域（郊）铁路、城市轨道交通，如表1所示。截至2021年底，我国铁路运营里程突破15万公里[6]，城市轨道交通运营里程达到7253公里（不含有轨电车）[7]。目前，我国铁路网、大城市轨道交通网络已经逐步成型，随着大城市、特大城市的扩张，城市群与都市圈的多层次轨道体系也不断发展、完善，初步形成“四网融合”的多层次轨道交通体系。以成渝地区为例，成渝双城经济圈已基本实现成都、重庆2个核心城市间1小时通达，核心城市与部分周边城市12h通达。各类轨道交通特点

表1轨道交通类别覆盖范围设计速度（km/h）平均站间距（km)干线铁路高速铁路国家、区域城市群250-35030-60普通铁路≤16010-40城际铁路城市群、都市圈160-2005-20市域（郊）铁路都市圈100~1603-7城市轨道交通城区≤1000.5-11.2“四网融合”的现状分析1）政策层面的融合目前，我国干线铁路、城际铁路主要由国铁集团负责建管和运营，城市轨道交通、市域（郊）铁路一般由市属轨道集团等公司建管和运营。虽然政策要求向“四网融合”发展，却缺少“四网融合”方面的相关顶层设计、规划、法律法规，不同部门之间的协调配合为困难。通过法规政策鼓励跨部门间的合作，明确各部门权责关系，增加不同部门之间的沟通，减少资源浪费。以市域(郊)铁路为例，国家铁路局、铁道学会及部分地方部门都发布了各自的标准和设计规范，不同规范之间存在差别，造成了一定程度的混乱。2）乘客服务的融合乘客出行过程中轨道交通系统对乘客产生的服务称为乘客服务，如进站、安检、候车、乘车、下车、换乘等过程中乘客的体验。城市轨道交通采用公交化运营模式，乘客进站后在站台候车；干线铁路、城际铁路采用计划调度运营模式，车站设置候车厅，乘客需提前进站，按照计划进入站台候车。不同运营模式也导致车站设置了不同乘客服务设施，乘客的乘车体验也大不相同。乘客服务层面的融合主要有安检互认、票务互通、资源共享等层面。目前，大城市的枢纽站基本上实现了城市轨道交通对高铁安检的信任，但是还未实现完全互认，而票务互通、资源共享等层面还需要有更深度的融合才能够为乘客带来更好的乘车体验。3）技术层面融合不同制式轨道交通融合从技术上主要可分为同站换乘和跨轨运营两种模式。同站换乘一般分为单点换乘和多点换乘两种。单点换乘是指将市域(郊)铁路引入城市中心区，与其他轨道交通线路形成一个换乘站点的换乘模式，该模式是目前融合的主要方案，其工程投资较少且运输组织相对简单，但不利于乘客快速便捷通勤。多点换乘是指将市域(郊)铁路引入城市中心区，与其他轨道交通线路形成两个及以上换乘站点的换乘模式。该模式下乘客的换乘选择更加丰富，适用于客流量较大、换乘方向较多的情况。该模式是当前城市群、都市圈发展的重要研究方向。跨轨运营是轨道交通更深层次的融合，指在相互衔接的两条或多条轨道交通线路上，列车从一条线路跨越到隶属于其他运营实体的另一条线路上继续运行的运输组织方式,过轨运营一般包括单向过轨运营和双向过轨运营两种模式[8]。跨轨道运营必须建立在政策和乘客服务层面融合之上，同时还必须解决供电系统、信号系统、车辆、调度指挥等系统设备兼容性的问题。2.BIM技术在轨道交通应用现状分析BIM技术是建筑学、工程学及土木工程的新工具，由Autodesk公司在2002年率先提出，经过多年发展，已在全球范围内得到广泛认可，基于BIM技术可实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象（如空间、运动行为）的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。张雯将BIM技术应用在苏州市轨道交通6号线桑田岛站装修设计中，减少了项目实施成本和施工图设计时间，加强了专业间、不同部门间的协同配合能力[9]。范斌等设计研发了基于BIM-SIM的地铁车站电气运营管理系统、并在武汉地铁中南路车站进行了试点。该系统在三维模型的基础上集成了SIM电气模型，提高了运营管理精细度，优化了电气系统设备维保、应急等业务[10]。大连地铁5号线将BIM技术应用在海底隧道工程中，实现了盾构施工安全风险管控、质量巡检定位与二三维关联跟踪处理、进度对比辅助决策、成本异常溯源与分析等目标，保障了盾构施工安全洞通、提升了工程质量、节约了工期和成本[11]。张禄[12]、叶明珠[13]等将BIM技术应用在了地铁车站管线检测方面，对施工图进行了优化，有效减少了施工过程中的返工。北京—张家口高速铁路全线、全生命周期内所有专业均应用了建筑信息建模技术，并将全要素信息模型与能够反映铁路基础设施运营维护阶段真实状况的海量三维点云数据融合起来，为运营维护阶段基础设施一致性检测提供支持[14]。经过上述分析，BIM技术在轨道交通的应用多处于工程建设阶段，但是未引入后期运营阶段，没有充分利用到BIM技术的优势。3.“四网融合”下BIM技术应用方向的分析结合上文对“四网融合”现状的分析，基于BIM技术实现信息共享促进资源融合，具体应用可以从以下几个方向开展研究应用。1）基于BIM技术优化选线技术手段。轨道交通线路方案是项目建设前期的重点，可构建3D虚拟城市环境，利用BIM技术的优势可以实现平面线形和纵断面线形的交互设计，拟合实际空间线形，从而构建BIM模型，通过BIM技术选线既能满足工程设计人员的专业化需求，也能够给决策人员等提供更加直观的视角，为分析线路方案的可行性、合理性提供便捷途径。2）不同轨道交通共同建立、维护基于BIM技术的标准化部品部件库。在资源共享的基础上，实现设计、采购、生产、建造、交付、运行维护等阶段的信息互联互通和交互共享。3）基于BIM技术开展项目审批和施工图设计、审查。提高信息化监管能力，提高不同制式轨道交通|资源配置效率。4）建设期BIM成果融合共享。为不同管理部门提供前期共享的BIM成果，结合信息化系统软件，实现后续运营维护等阶段的信息互联互通和交互共享，基于BIM技术实现全寿命期的一体化集成应用。

4.结语本文基于轨道交通“四网融合”的背景，从政策层面、乘客服务层面、技术层面分析了“四网融合”的现状，对BIM技术在轨道交通行业的应用进行了调研，对“四网融合”下BIM技术的应用方向进行了探索和思考，为BIM技术在轨道交通应用方向提供了借鉴。Reference[1]中华人民共和国国家发展和改革委员会．国家发展改革委关于培育发展现代化都市圈的指导意见[EB/OL].中国政府网，2019.[2]中华人民共和国国家发展和改革委.国家发展改革委培育发展现代化都市圈的指导意见：发改规划[2019]328号[A].北京：中华人民共和国国家发展和改革委，2019.[3]赵书毅，姬燕男，杨林等.市域（郊）铁路与其他轨道交通融合模式及选择决策方法研究[J].都市快轨交通，2022（8）：106-113[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.住房和城乡建设部等部门关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见[EB/OL].中国政府网，2019.[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.住房和城乡建设部等部门关于加快新型建筑工业化发展的若干意见[EB/OL].中国政府网，2019.[6]交通运输部.2021年交通运输行业发展统计公报[EB/OL].中国政府网，2022.[7]中国城市轨道交通协会.中国城市轨道交通协会信息：第7期（总第34期）[A].北京：中国城市轨道交通协会，2021.[8]刘世伯.城市地区列车过轨运营组织及其实施效果评估[D].北京:北京交通大学,2018.[9]张雯.BIM技术在地铁车站装修设计中的应用——以苏州市轨道交通6号线桑田岛站为例[J].智能建筑，2020(12)：66-68[10]范斌,杨俊,閤桥露等.基于BIM-SIM的地铁车站电气运营管理系统研发探索与实践[C].第九届BIM技术国际交流会——BIM助力新城建.2022[11]付功云,王立彬,青舟等复杂条件下盾构施工BIM管理平台研发及应用——以大连地铁5号线海底