肖潛飛

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063）

0 引言

南寧地鐵4號線五象車輛段定位為定修段，承擔(dān)本線車輛定、臨修及部分列車周、月檢和列檢運(yùn)用，并在該車輛段范圍內(nèi)設(shè)置了綜合維修中心、物資總庫。段內(nèi)共有單體23個(gè)（不含主變所、消防站），總建筑面積約9.55 萬m2。該車輛段的順利驗(yàn)收[1]，將為南寧地鐵4號線通車運(yùn)營提供保障，進(jìn)一步加強(qiáng)了邕江南岸東西方向的直接聯(lián)系。

車輛段是軌道交通車輛進(jìn)行維護(hù)檢修的重要場所。車輛段設(shè)計(jì)通常包括工藝設(shè)計(jì)、站場道路及排水設(shè)計(jì)、路基設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、低壓配電設(shè)計(jì)、給排水及消防設(shè)計(jì)、通風(fēng)空調(diào)及采暖設(shè)計(jì)、綠化景觀設(shè)計(jì)、工程籌劃及概預(yù)算設(shè)計(jì)、綜合管線設(shè)計(jì)以及與各系統(tǒng)專業(yè)的配套設(shè)計(jì)。其中，綜合管線設(shè)計(jì)的重要性不亞于土建設(shè)計(jì)。由于管線通常敷設(shè)于地下（道路下或股道下，室內(nèi)也采用架空方式），車輛段管線種類多、數(shù)量大，涉及專業(yè)多，在設(shè)計(jì)過程中高程干涉之處難以發(fā)現(xiàn)。綜合管線設(shè)計(jì)的難度和工作量都較大，對總平面布置也有較大的影響。綜合管線設(shè)計(jì)成功與否，是衡量或判定車輛段（場）設(shè)計(jì)成功與否的第一道關(guān)口[2]。

車輛段室外管線工程涵蓋了站場、地路、建筑、結(jié)構(gòu)、橋梁、電力、通信、信號及給排水等多個(gè)專業(yè)室外部分設(shè)計(jì)內(nèi)容。車輛段內(nèi)涉及管線主要包括站場排水溝（管）、供電電纜溝、供電管線、雜散電流管線、低壓配電管線、通信管線、生活污水管、生活給水管、生產(chǎn)廢水管、消防水管、燃?xì)夤芎徒佑|網(wǎng)等，其中與市政管線接駁的站場排水溝（管）、生活污水管、生活給水管以及燃?xì)夤艿?。段（場）?nèi)管線種類多、數(shù)量大，管線綜合設(shè)計(jì)的難度和工作量都較大。車輛段內(nèi)房屋較多，其一般以運(yùn)用庫、檢修庫為核心，段內(nèi)還設(shè)置了各類生產(chǎn)輔助房屋，包括洗車庫、輪對踏面、受電弓檢測棚、臨修庫、不落輪鏇庫、物質(zhì)總庫以及綜合樓等。而地鐵車輛段涉及專業(yè)多，接口多，協(xié)調(diào)工作量大。從以往的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中可以看出，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)校核檢驗(yàn)困難，存在管線碰撞和專業(yè)接口銜接不當(dāng)?shù)葐栴}。

BIM設(shè)計(jì)是新一代數(shù)字化、虛擬化、智能化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是使設(shè)計(jì)目標(biāo)更立體化、形象化的1種新興設(shè)計(jì)方法，是傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)方式的1種升級。為了減少廢棄工程的產(chǎn)生，應(yīng)用BIM技術(shù)也有利于日后運(yùn)營維護(hù)，一方面是提高設(shè)計(jì)者的職業(yè)素質(zhì)，另一方面需要更新設(shè)計(jì)思路[3]。

1 室外綜合管線BIM建模應(yīng)用

1.1 室外綜合管線BIM設(shè)計(jì)流程

現(xiàn)階段車輛段室外綜合管線BIM設(shè)計(jì)需要先完成室外綜合管線二維施工圖設(shè)計(jì)，根據(jù)二維圖紙完成BIM模型建模；并判斷碰撞情況；最終輸出綜合管線碰撞報(bào)告及調(diào)整說明。

現(xiàn)階段現(xiàn)場施工仍然需要二維圖紙作為施工依據(jù)。采用以上方法的設(shè)計(jì)周期長，工作量較大，通常設(shè)計(jì)周期難以滿足現(xiàn)場需求。存在上述問題的關(guān)鍵在于目前沒有由BIM模型快捷生成二維圖紙的解決方案，即使BIM三維模型構(gòu)建完成，仍然需要重新繪制二維圖紙，為了解決上述問題，課題組成員對BIM模型自動導(dǎo)出二維圖紙的方法進(jìn)行研究，解決了BIM正向設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)車輛段室外綜合管線正向設(shè)計(jì)流程，具體流程如圖1所示。BIM技術(shù)具有可視化、虛擬化等優(yōu)勢，能很好地解決管線綜合設(shè)計(jì)的難題。通過整合多方建設(shè)信息，BIM技術(shù)更能夠進(jìn)行協(xié)同管理，提升工程決策、規(guī)劃、設(shè)計(jì)施工和運(yùn)營管理的整體水平，減少返工浪費(fèi)、有效縮短工期，提高工程質(zhì)量和投資效益[4]。

圖1 室外綜合管線BIM正向設(shè)計(jì)流程

1.2 BIM標(biāo)準(zhǔn)化模型庫構(gòu)建

在標(biāo)準(zhǔn)化模型庫構(gòu)建過程中，除了賦予模型常規(guī)的幾何、材質(zhì)等信息外，還對管線模型庫中模型進(jìn)行了類型、圖層、顏色、切圖樣式等信息的標(biāo)準(zhǔn)化定制。給后續(xù)智能化標(biāo)準(zhǔn)化出圖提供了信息基礎(chǔ)。如圖2所示。

圖2 模型切圖信息標(biāo)準(zhǔn)化定制

1.3 碰撞關(guān)系識別與調(diào)整

基于AEcosim三維設(shè)計(jì)平臺和Navigator碰撞檢測平臺，通過定于管線的碰撞檢查原則，對五象車輛段的室外綜合管線BIM模型進(jìn)行了碰撞核查，其中對碰撞的定義除了包括管線發(fā)生物理空間上的干涉外，還包括不滿足碰撞檢查原則情況，例如當(dāng)供電管線與通信信號管線平行距離不滿足安全距離要求的情況，也視為發(fā)生碰撞。除了管線與管線之間的碰撞外，該研究匯總還對管線與其他構(gòu)筑物的碰撞進(jìn)行檢測，檢測出的碰撞情況如圖3所示。圖3為污水管與地梁碰撞，采用在模型中降低污水管標(biāo)高至地梁以下的方法，避免管線與土建工程沖突。

圖3 污水管與地梁沖突

1.4 BIM成果輸出

1.4.1 平面圖標(biāo)準(zhǔn)切圖與標(biāo)注

隨著BIM技術(shù)的普及應(yīng)用，以二維圖紙為主要信息載體的設(shè)計(jì)交付體系，將逐步過渡到以BIM模型為主并關(guān)聯(lián)生成二維視圖的交付體系，這是BIM模式下圖紙交付的總體趨勢和方向。但是，現(xiàn)階段BIM軟件生成的二維視圖并不能完全滿足在施工應(yīng)用中二維制圖的規(guī)范要求。為了解決這些問題，通過對Bentley平臺軟件進(jìn)行二次開發(fā)，采用切圖工具完成標(biāo)準(zhǔn)化切圖操作，切圖過程如圖4所示，切圖后模型在剖切面上按標(biāo)準(zhǔn)切圖樣式進(jìn)行顯示。首先完成管線標(biāo)注設(shè)置。然后根據(jù)設(shè)置自動輸出標(biāo)注結(jié)果，輸出管線間距標(biāo)注[5]。

1.4.2 二維圖紙批量輸出

對bentley平臺軟件進(jìn)行二次開發(fā)，基于OpenDWG的信息轉(zhuǎn)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)軟件bentley平臺和CAD軟件的圖紙信息接口互通，基于BIM模型的標(biāo)準(zhǔn)化切圖樣式管理，實(shí)現(xiàn)圖紙的批量化輸出。設(shè)計(jì)輸出圖紙包括總平面布置圖、電纜總布置圖及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)圖。

1.4.3 三維PDF輸出

完成的BIM模型可導(dǎo)出三維PDF文件，如圖5所示為五象車輛段的PDF輸出文件中模型軸側(cè)視圖，文件中附帶了尺寸、高程及貼圖等模型信息。復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)成果得到了更加直觀和靈活的展示，可以直接用于指導(dǎo)施工過程，減少工程建設(shè)的反復(fù)。

圖4 切圖演示

圖5 總裝三維PDF文件輸出

2 BIM技術(shù)在五象車輛段房建工程中應(yīng)用

2.1 定修庫模型構(gòu)建

傳統(tǒng)檢修庫設(shè)計(jì)多采用二維手進(jìn)行設(shè)計(jì)，因二維設(shè)計(jì)的局限性，不可避免地會產(chǎn)生設(shè)計(jì)遺漏及誤差。因此，利用BIM三維技術(shù)進(jìn)行檢修庫設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員可以通過對各類標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行調(diào)用實(shí)現(xiàn)檢修庫的快速建模，并通過對三維模型進(jìn)行剖切形成二維圖紙，實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)，二維出圖的目標(biāo)，有效減小了設(shè)計(jì)誤差，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。定修庫BIM模型如圖6所示。

圖6 定修庫人視圖

2.2 定修庫模型應(yīng)用

2.2.1 工藝設(shè)備布置優(yōu)化

地鐵定修庫庫內(nèi)設(shè)備BIM模型如圖7所示，通過對定修庫庫內(nèi)工藝設(shè)備模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化模型庫的模型調(diào)用，快速完成了月檢庫設(shè)備的布置，發(fā)現(xiàn)月檢庫作業(yè)平臺與起重機(jī)的布置存在作業(yè)干擾，從而優(yōu)化工藝設(shè)備布置設(shè)計(jì)，合理確定起重機(jī)的工作高度及起吊范圍。

圖7 定修庫設(shè)備布置BIM模型

2.2.2 庫房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

通過土建結(jié)構(gòu)模型與工藝設(shè)備模型等多專業(yè)模型的融合，發(fā)現(xiàn)在工藝流線中存在的干涉問題，轉(zhuǎn)向架運(yùn)輸線路與結(jié)構(gòu)剪刀撐沖突，對轉(zhuǎn)向架運(yùn)輸線路上的人員作業(yè)存在影響，通過優(yōu)化剪刀撐的高度使問題得到解決。

3 結(jié)語

目前，BIM三維管線設(shè)計(jì)已經(jīng)成功地應(yīng)用在五象車輛段室外綜合管線、定修庫及周月檢庫工藝廠房等一系列工程設(shè)計(jì)中。通過建立軌道交通車輛段工藝設(shè)備、土建、各類工藝管線標(biāo)準(zhǔn)庫和非標(biāo)準(zhǔn)庫，實(shí)現(xiàn)資源共享，在車輛基地工程BIM設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)各單元模塊的快速調(diào)用和標(biāo)準(zhǔn)化，提高BIM設(shè)計(jì)效率。

為了提升軌道交通車輛段工程質(zhì)量和工程設(shè)計(jì)效率，利用BIM三維設(shè)計(jì)系列軟件，對傳統(tǒng)的二維輔助工程設(shè)計(jì)方法進(jìn)行革新，通過建立三維建筑模型、綜合管線模型、機(jī)電設(shè)備以及電纜橋架及內(nèi)裝模型等主要構(gòu)筑物和設(shè)施的全信息模型，將三維設(shè)計(jì)應(yīng)用于軌道交通車輛段設(shè)計(jì)。在三維協(xié)同條件下進(jìn)行專業(yè)內(nèi)和專業(yè)間的碰撞檢查和校核工作，方便施工、監(jiān)理等單位直觀理解綜合管線布局，多角度、多方位指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)與施工，工程設(shè)計(jì)質(zhì)量和服務(wù)水平。