BIM技术体系在铁路工程施工中的应用初探

本文介绍了BIM建筑信息模型的概念以及技术特点，以及目前在我国建筑领域应用情况，初步分析探讨BIM在铁路施工领域应用的前景与运用方向，并分析了目前BIM在我国建筑领域推广较慢的原因，建议铁路施工企业尽早开展BIM研究与应用，以提高企业效益。

[关键词]建筑信息模型；铁路施工；BIM应用；施工管理；

中图分类号：S704 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0179-01

1 概述

1.1 BIM概念

建筑信息模型（BIM），英文全称Building Information Modeling， 国内将BIM定义为“全寿命期工程项目或其组成部分物理特征、功能特性及管理要素的共享数字化表达”i。

1.2 BIM特点

BIM可以动态的展示工程项目的几何信息、空间关系、地理环境以及构成工程项目的各原材料（构件）的数量及性质，并且可以在项目的整个生命周期内，作为集成管理环境的核心。总体来说有以下5个特点：

（1）可视化。BIM的最大特点是三维化输出，最大程度的体现了项目构造形态的直观信息。随着工程技术能力的提高，工程会越来越复杂，整体规模会越来越大，相应的图纸也越来越多，越来越复杂，而通过BIM可以进行统一的表达，节省了人员精力的同时也提高了工程项目的准确性。

（2）协调性。工程项目高效率的协调、配合工作必然需要一个统一的、高效的基础。传统上，各方都是通过二维的图纸进行检查协调，但不同的人对相同的图纸产生的理解往往具有差异。通过BIM，各方相当于在一个同样的模型面前进行沟通，能将理解上的差异化降到最低，并且能够将各方的意见予以形象、充分的表达。

（3）模拟性。BIM中的模拟性不仅仅在三维（3D）层面上对工程项目进行模拟，它还能够模拟项目的整个进度规划及施工过程（4D），进一步可以通过模型进行成本预算、工程量精确计算（5D）以及项目进入运营、保修阶段后的模拟（6D）。

（4）优化性。传统管理模式下，往往需要会在施工过程中进行优化，这往往会造成资源的浪费。而通过BIM，可以大幅提高效率。例如，在进行混凝土构筑物各种预埋件设计时，可以通过BIM建筑信息模型进行碰撞检查，也可以解决铁路工程设计中经常会碰到的构筑物侵限问题。

（5）可出图性。在工程实践当中，项目的不同参与方对项目工程信息的需求角度是不一样的，通过BIM建筑信息模型，不同的参与方可根据自己的需要，选择BIM的输出模式，最大程度上保证了项目详细的完整性与准确性。

2 BIM发展现状及趋势

2.1 BIM在国内发展现状及趋势

在铁路建设领域，由铁路总公司工程管理中心牵头组织24家单位在北京成立了中国铁路BIM联盟，将在铁路行业BIM标准、接口研究、平台技术、专业应用等方面开展深入研究，探索并致力于形成中国铁路BIM技术体系，并在行业内进行应用实践，为中国铁路勘察设计、建设施工、运营管理全生命周期管理提供支撑平台。

虽然声势比较浩大，但实际上同建筑、水利等其他工程领域比较，铁路行业的BIM应用相对比较稀少，基本集中在设计单位，例如铁三院成立了铁道部重点实验室，组织铁路勘察设计各专业技术人员，基于GIS、网络、虚拟现实、数据库等新技术，开展了“数字化三维协同设计系统研究与开发”，已取得了一定成果。

2.2 BIM无法在国内迅速推广原因分析

虽然BIM进入国内已有将近十年时间，但在国内却没有得到大规模应用。主要有以下3点原因：

（1）甲方权利过于集中。国内建筑领域虽然已经进入市场化多年，但实际上国内的很多决策者的管理理念还停留在计划经济时代，上下级指令化的管理模式上，在这种情况下，乙方单位会疲于应付甲方的种种更改要求，导致BIM的高效率会大打折扣，甚至不如传统模式有效。

（2）行业保守。建筑领域属于相对保守的领域，新理念、新技术的推广往往需要外界的压力。以现在国内领域已经成为强制化标准的现代项目管理理念为例，改理念是在八十年代，因为世界银行贷款项目的要求而逐渐推广开的。而没有外界的压力，国内行业相关决策者都会倾向于宁可错过，也不可出错的保守态度。

（3）学习门槛较高。BIM不仅仅是个新的绘图软件，而是一整套理论体系，各从业者不仅要学习新的软件工具，甚至要改变以往已经习惯的工作程序、工作方法，这无疑是非常困难的。

3 BIM在铁路工程施工中的应用设想

3.1 BIM在铁路施工领域的应用

（1）直观的模型展示。在以往传统的模式下，我们可以把工程图纸理解为工程师之间的语言，其主要目的就是将三维的工程实体按照一定的原则精确的反应在二维的图纸上，而对图纸的理解往往受制于绘图者与阅图者本身的技术水平。而通过BIM可以将工程实体的三维形象予以快速准确的展示，避免了不同的人员对同一实体的理解偏差。

（2）快速、准确计算工程量。铁路工程的工程量的计算是非常繁琐的工作，但其又是施工组织、成本控制等工作的基础。建立BIM模型不仅仅是建立工程的三维形象，它还包括了构成工程实体的各项信息，其中最重要的就是工程量信息。建立BIM的过程，实际上就是在计算机中用各种“材料”模拟建设工程实体的过程，其相应的工程量信息也在BIM中予以汇总。并且，针对工程不同的阶段或针对不同的工程划分，BIM可以很快捷准确的汇总、归类相应的工程量。

（3）施工过程模拟化。BIM还可以在时间维度上对施工的全过程进行模拟，这就方便对施工组织与部署进行模拟优化，提高各项资源的利用效率。同时，在施工前对各种构造物进行碰撞检查，避免了预埋件位置重叠、建筑侵线等问题。

（4）精确的成本预算与核算。目前铁路施工企业一般采用责任成本的方法进行工程成本的核算，需要大量的人力在日常施工中收集基础数据，但数据的及时性往往得不到保证。而通过BIM，在施工过程中，只需要根据工程的实际情况对模型进行小范围的修正，就可以得出较为准确细致的基础数据，这就为及时准确的进行成本核算打下了良好的基础。

3.2 施工企业尽早应用BIM的必要性

（1）施工企业应在BIM体系标准中拥有话语权。在目前建筑行业特别是铁路领域的生态环境中，施工企业往往不具有话语权。随着时代的进步，工程建设领域全面应用BIM建筑信息模型指日可待，如果施工单位不主动的参与到BIM体系的研究及推广当中，势必会造成未来在BIM领域话语权的缺失。施工单位应当参与到BIM体系的国家标准制订中去，使BIM体系标准等能够充分考虑施工单位的利益诉求。

（2）提高项目管理水平，增加盈利能力。从目前的趋势来看，未来工程施工领域的竞争会越来越激烈，在这种趋势下，施工企业提高盈利水平必须从提高管理水平入手，BIM可以作为施工企业提高自身管理水平的重要工具。

4 结论

总体来说，我国BIM还处于探索阶段，作为施工企业应及早认识到BIM的价值，持续关注，建立BIM人才队伍，特别基础的建模与维护操作人才队伍，以及有针对性的技术储备工作。