随着城市化建设的迅猛发展，建筑信息模型（building information modeling，BIM）的概念思想来源于20世纪70年代的美国，Charles Eastman[1]、Jerry Laiserin[2]等都对其概念进行了定义，作为一种全新的建筑信息设计理念和技术，受到国内外工程界与学者深入的研究。不同地区对BIM 有着不同的定义，目前相对较完整的是美国国家BIM 标准(National Building Information Modeling Standard，NBIMS)的定义“BIM 是设施物理和功能特性的数字表达；BIM 是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全寿命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在项目不同阶段，不同利益相关方通过在BIM 中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映各自职责的协同工作[3]。BIM技术实现了建筑工程行业的又一次革命，从以前的手绘CAD图纸，到电脑CAD技术，又发展到CAD三维设计绘图，到目前BIM技术的综合应用，每一次都是一次改革和创新。BIM的出现改变了传统的建筑业，实现了多专业（建筑、结构、水暖、电气等），多技术，多参与方的综合协作，为建筑及其他行业带来了全新的发展机会。

1 国内外BIM技术在地铁中应用现状

1.1  国内外BIM技术发展情况

国外BIM的应用目前已经处于领先的水平，理论研究的系统性已经非常稳固，现在更加的注重于理论的创新，思想的创新。BIM技术在国外的大部分国家（英国，美国，日本，韩国，芬兰，德国等）以及上升至政府推进主导的模式，2009年，美国是最早要求在大型新建公共项目建设中使用BIM技术的国家[4]。由于政府的推动促使BIM技术的快速发展，使得多维CAD、GIS、DMS等多种信息技术在建筑业迅速的使用和普及。国外学者目前更加重视BIM技术的跨学科、跨领域的综合应用，实现多方面的统筹管理，在各个施工阶段、各专业之间以及运营期间的全方位协同工作。国外学者也在不断的研究和探索BIM应用的实际效果，但是目前还没有良好的测度方法，还没有形成具有统一认可的论证方法，学者也在不断研究探索中[5]。

BIM技术在国内应用发展比较晚，但是近几年BIM技术在中国建筑行业中应用广泛，迅速崛起。上海大虹桥商业圈首个住宅项目：“中建·锦绣天地商业综合体项目”，全过程大量的应用的BIM技术。深圳最大的商务综合体“华润深圳湾国际商业中心”的顺利建设，BIM系统起到关键的作用。BIM在国内重大项目中目前是必不可少的应用，还有许多重要大型的项目的建造施工应用BIM技术，如：武汉中心华中第一高楼，叶盛黄河公路大桥，浙江路桥的翻修，北京绿地中心工程，延安东路隧道大修工程，长沙地铁2号线西沿线机电设备安装工程等。随着BIM在国内应用的广泛，其成果效益也必将越来越多，促进中国建筑行业的发展步伐[6]。国家十二五规划明确建筑信息化发展是我国建筑业发展方向，提出推进BIM协调工作等技术的应用，普及三维建筑模型设计，进行可视化和参数化设计，以提高工程建设设计的水平，降低工程耗资，实现多专业、多参与方、多模式的全过程集成运用。但是国内BIM技术使用情况主要还是设计单位居多，并没有普及到每个建筑企业[7]。

1.2 国内外BIM技术在地铁中应用情况

国外的地铁建设已经处于饱和期，目前国外BIM技术在地铁中主要应用于维护、改建与运营管理方面。如：伦敦地铁维多利亚站的升级改造运用BIM技术进行设计协同和施工运营管理工作；洛杉矶Westside 地铁延长线工程新建7个地铁站，全过程运用BIM技术进行核心规划和整个项目施工改造和运营工程；加拿大多伦多Spadina 地铁扩建的工程中，参与建设各方运用BIM技术基于Bentley Project Wise进行3D设计协同[8]。

国内BIM技术在地铁中的应用不是很多，最近几年BIM技术逐渐在地铁中广泛应用，港台地区要比大陆地区在地铁中使用BIM早，到目前香港八十二座地铁车站中，有二十多座使用BIM技术建模，部分实现耗能、采光、人流、可视化碰撞检测等深入的应用[9]。国内目前有上海、北京、广州、深圳、武汉、天津等地铁的建设运用BIM技术，大力的开发城市地下空间的利用和地下轨道交通运输的建设，如：北京地铁10号线与6号线，武汉地铁2号线，无锡地铁1号线，天津地铁3号线以及深圳地铁等。到目前，大陆地铁中使用BIM技术的不是很多，从几年开始，城市轨道和地铁建设高速的发展，新建和扩建的地铁项目，一般都应用BIM技术，BIM技术在地铁中越来越受到关注。

2 BIM技术在地铁车站中的使用价值

由于地铁是地下隐蔽工程，耗资多，建设时间较长，速度慢，要保证安全性高，需要多方面进行协调沟通（业主、政府、设计、施工、监理等），使得地铁的建设过程中比较复杂。但是BIM技术的出现，解决了这一困扰。

2.1  在招投标中的应用价值

由于BIM技术的特点具有可视化，所以在招投标中可以应用BIM技术软件创建地铁车站模型，同时可以进行渲染和制作漫游动画，可以很直观的显示在地铁车站中的设计情况，为业主解决不易理解的困扰，同时BIM技术还可以进行成本预算，施工单位可以应用BIM技术对所建设的工程进行成本预算，较传统的预算方法更加的快捷，它可以直接的进行统计分析，更利于施工单位对成本分析的把握。在招投标中应用BIM技术手段新颖，更值得关注，易于中标。如下图1所示：

- 图1 地铁车站模型  -

2.2  在前期规划中的应用价值

   由于BIM技术的高速发展，目前BIM技术设计软件可以和多种软件进行无缝对接，它可以与GIS（地理信息系统）以及和地下综合管线管网信息系统进行接口。这样在规划中，可以很直观的了解地理信息情况和地下管网管线的布置情况，更有助于前期的地铁规划与布局。通过这样的一个平台的建设，就可以更加利于城市地下空间规划的可行性，使得我国城市地下综合利用规划水平极大的提升[10]。

2.3  在设计中的应用价值

地铁车站是整个地铁建设网络的中枢，它不仅承担着人员的汇集与疏散，更要承担地铁车站中各种运行设备和整个运营管理系统，所以地铁车站的设计至关重要。但是一个车站的设计，包含了多种专业工程师的思想与设计，在传统的设计中，建筑、结构、水暖、电气等各个专业工程师很难达到统一，但是在BIM技术中， BIM技术提供了一个协作设计的平台，初期就能把各个专业在BIM技术平台进行有效的沟通，把所有资源进行整合，直接通过BIM进行设计与连接，优化设计，使设计沟通更加方便，易于调整和改进。具体如下图2：

- 图2  BIM设计与传统模式对比  -

在前期设计中，BIM技术打破以往的通过客流预测来建设出入口选址和规模大小，BIM技术的特点还具有可模拟性，通过BIM技术对车站内的客流量进行动态模拟分析，通过软件的不断调整客流量大小，得出分布最优客流量，为出入口建设规模和选址提供信息，防止造成资源浪费和交通拥堵问题[11]。在地铁车站内管线设计排布中，BIM技术中的碰撞检测提供了一个新的设计方法，通过设计时期的碰撞检测，可以发现在车站中的综合管线布局不合理的地方，减少施工中的返工处理现象，优化设计，减少成本。碰撞检测不仅针对于管线间的检测，它还可以针对土建工程与管线之间的碰撞和土建工程各个专业间的不合理部位进行检测，全面分析设计中可能有错误交叉的地方，设计人员可以进行相应的调整[12]。可见如下图3和图4：

- 图3  三维管线布局 -

- 图4  碰撞检测  -

在BIM技术中，还可以将设计的模型导入其他分析软件进行分析，例如可以将模型导入Robot软件中进行结构受力分析，从而使结构工程师更加灵活的获取数据，以及进行后期的处理。还可以导入到Ecotect软件中，进行模拟日照、采光、照明的分析，以此为设计依据，进行光源的位置和级别设置。可见如下图5：

- 图5  采光照明分析  -

2.4  在施工中的应用价值

BIM技术将动态施工时间维度加上三维空间模型，可以进行4D模拟施工，基于BIM技术4D模拟施工可以提出一个虚拟施工方案，有利于施工工期的优化，对施工中各种可能的诱发情况进行预先处理，可以提前了解施工现场中哪些部分做的不到位，施工顺序是否合理，场地布置是否满足要求，减少施工机器和人员的浪费，提高施工效率。同时还可以确定施工建筑材料的用量，初步的为施工单位进行成本分析。在施工中还可以根据模拟施工指导现场施工情况，检查施工进度，为建筑施工提供一个参考依据[13]。

在地铁施工中可能会影响周边建筑物，通过BIM技术可以进行对周边建筑物影响进行观测，结合加固技术，判断各个构件间是否合理布置，控制施工的进度，对施工进行全面的质量检查和观测，动态仿真模拟变化趋势，提出改进的措施[14]。

2.5  在运营和维护中的应用价值

根据中国BIM门户建筑协会的数据显示，运营商在维持施工正常运营和现场维护方面所耗资金占总项目成本的四分之三，所以BIM在后期的运营和维护中尤显重要。BIM模型可以提高营运和维护的管理效率，降低维护产生的成本投资，提高地铁的使用寿命，规避一些可能产生的不利风险。在BIM模型中的信息可以供管理者查询、修改和调用，同时可以同步更新系统的信息，可以更好的对设备和建筑进行维护。通过BIM技术掌握车站内各种设备和建筑的综合信息，模拟一些可能产生应急措施，对车站实时监控，动态管理[15]。

3  BIM技术的应用分析

随着城市地下空间的利用和轨道交通建设的发展，BIM技术越来越受到人们的关注，经过人们多年来对BIM技术的研究，在地铁工程中BIM技术是一个研究是重点方向。我国目前BIM应用可能处于初级阶段，目前只是大型公司针对大型公共项目进行BIM技术分析，BIM技术目前为止还没有真正的普及到建筑行业。

现在BIM技术模拟施工已经可以进行5D施工模拟，即在三维空间模型中加入施工进度时间维度和施工资金造价维度，突破了之前的3D模拟加入时间维度的4D模拟施工，可以更加准确有效的模拟施工情况，提供有力的支撑材料。

BIM技术处于不断的发展时期，我认为未来阶段我们可以做到从5D到nD施工模拟的过程，这里的n可能是增加一个风险维度、质量维度、安全维度或者周围影响维度等等因素，具体是什么因素，现在可能还不知道，等待学者去研究研讨。nD的出现可能仍然会掀起建筑行业的一个热潮，更有利于建筑工程行业的发展。nD可能是下一个研究的方向。

4  总结

通过BIM技术对地铁车站的价值分析，BIM是针对一个项目的全寿命周期的综合处理协作平台，在针对地铁这样耗资巨大的工程来说，使用BIM不仅可以节约成本，更是有利于车站的安全管理和有效的运营维护。根据4D到5D施工模拟的趋势，提出一种nD的思想，为后续BIM的研究和发展提供借鉴和参考。

主要参考文献：

作者简介：邢民，助理工程师，从事轨道交通结构设计工作，工作单位广州地铁设计研究院股份有限公司，联系电话：15140011669，邮箱15140011669@163.com，邮编523000，地址：广东省广州市越秀区环市西路204号。

该篇文章已2015年发表于工程经济杂志。