張程禹，劉洋

（1.北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司重慶分公司；2.重慶機電控股集團機電工程技術(shù)有限公司）

1 研究背景

國家“新基建”的戰(zhàn)略部署推動了我國工業(yè)信息化程度的高速發(fā)展，也推動了軌道交通向“高質(zhì)量發(fā)展”的轉(zhuǎn)變。中國工程院施仲衡院士在《自主創(chuàng)新，實現(xiàn)城市軌道交通高質(zhì)量發(fā)展》一文中指出，要依托科技創(chuàng)新推進高質(zhì)量建設(shè)和運營。在推動軌道交通建設(shè)過程中，要不斷推進機械化施工技術(shù)、裝配式建造技術(shù)、BIM技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等先進技術(shù)的發(fā)展，推動城市軌道交通工程建設(shè)和運營的管理標準化、信息化、數(shù)字化和智能化建設(shè)[1]。

近年來，通過不斷摸索BIM、裝配式、網(wǎng)絡(luò)化、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在軌道交通中的應用，軌道交通智慧化設(shè)計、建設(shè)、運營也取得了長足進步。但是由于軌道交通施工智慧化還處在起步階段，存在許多應用障礙，主要包括：數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、規(guī)范標準不完善；BIM、裝配式、網(wǎng)絡(luò)化、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在軌道交通中的運用成熟度不高，且多為試點建設(shè)、運用；缺乏成熟的網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同管理平臺；設(shè)計、施工過程中的數(shù)據(jù)不流暢等[2]。所以，推動軌道交通智慧化建設(shè)還需要不斷嘗試。

重慶軌道交通六號線支線二期工程施工采用自主開發(fā)的BIM施工管理平臺，經(jīng)測算，項目已經(jīng)產(chǎn)生各類明顯的經(jīng)濟效益，直接節(jié)約成本占現(xiàn)階段風水電系統(tǒng)施工產(chǎn)值2%，并在施工過程中未出現(xiàn)由于技術(shù)問題帶來的施工浪費和工期影響，實現(xiàn)了前置管控，也標志著BIM施工數(shù)字建造平臺在軌道交通領(lǐng)域的示范性落地。

2 BIM數(shù)字建造平臺設(shè)計

BIM 數(shù)字建造平臺主要針對軌道交通項目施工時期的應用，通過“管理中心”“BIM 中控臺”“GIS 中控臺”三大模塊實現(xiàn)軌道交通施工階段的全過程成本核算把控、視頻信息監(jiān)控、技術(shù)質(zhì)量管控和施工安全掌控?！肮芾碇行摹睂IM 三維模型、AI 識別技術(shù)和施工管理流程結(jié)合，實現(xiàn)了管理智慧化；“BIM中控臺”基于BIM標準體系實現(xiàn)模擬施工、方法驗證等功能；“GIS 中控臺”實現(xiàn)施工場地模擬和整體規(guī)劃模擬。

3 智慧功能模塊設(shè)計

BIM 數(shù)字建造平臺不僅將施工過程中所用到的功能模塊集成在一起，實現(xiàn)無紙化施工，還在此基礎(chǔ)上設(shè)計了智慧化模塊，真正實現(xiàn)了數(shù)字化施工建造。

在實際施工建設(shè)過程中，通過深化設(shè)計院建筑、設(shè)備專業(yè)施工藍圖，翻模導出該建筑物及建筑物內(nèi)設(shè)備、管線安裝的BIM模型，專業(yè)施工人員通過手機掃描二維碼獲取目標車站施工藍圖、BIM三維施工圖、三維局部施工圖、三維施工指導等。

3.1 智慧管理模塊

表現(xiàn)為二維碼施工。二維碼施工模塊實現(xiàn)了精細化施工，較大減少了施工過程中的設(shè)備沖突、管線碰撞等問題，以重慶軌道交通六號線支線二期工程復興站消防泵房二維碼施工為例，展示二維碼施工圖在施工中的使用流程，具體為通過手機掃描二維碼進入BIMCC數(shù)字建造平臺→二維碼管理→復興消防泵房BIM 模型功能模塊主界面（見圖1）。選擇打開BIM模型進入復興站消防泵房BIM 設(shè)備模型主界面；選擇打開二維圖紙；查看技術(shù)文件則選擇打開附件。

圖1 二維碼施工

3.2 智慧工地模塊

1）AI識別

AI 識別是通過深度學習算法感知外界輸入信息并進行標記和聚類的一種技術(shù)。本文所論述的數(shù)字建造平臺集成視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過AI識別技術(shù)實時判斷施工人員是否穿戴反光背心和佩戴安全帽、口罩等（（見圖2）。

圖2 AI識別記錄

使用AI 識別技術(shù)能節(jié)約人力成本，提高施工現(xiàn)場的安全可靠性，減少因不必要原因造成的損失。在保障人員安全的同時，規(guī)范施工現(xiàn)場、加強巡查管理效率。

2）智慧監(jiān)控

智慧監(jiān)控實現(xiàn)施工動向的實時掌控，降低危險施工發(fā)生頻率，實時掌握該區(qū)域施工情況，及時解決施工過程中發(fā)生的各種問題。

3）智慧預警

BIM 數(shù)字建造平臺可實現(xiàn)對環(huán)境數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測（見圖3）。

圖3 PM2.5、PM10、噪聲數(shù)據(jù)實時監(jiān)測

4 投資回報

1）基于三維掃描復核孔洞

施工前采用三維掃描復測現(xiàn)場結(jié)構(gòu)尺寸及預留孔洞，結(jié)合復測數(shù)據(jù)綜合優(yōu)化管線敷設(shè)路徑，提高原預留孔洞的使用率，避免各類重復開洞370余個。

2）基于BIM設(shè)計問題的校核

通過BIM設(shè)計校核提前發(fā)現(xiàn)問題，降低參建各方的溝通成本。在施工前最大限度降低因設(shè)計因素造成的風管、水管、橋架、支架、設(shè)備安裝等施工風險，實現(xiàn)事前控制節(jié)約成本及工期。

3）基于風管預制化加工

應用BIM 技術(shù)指導風管工廠化預制加工，一次預制率可高達到96.5%，提高風管板材利用率，避免現(xiàn)場加工造成浪費；同時提升風管安裝效率，保證勞動效率、節(jié)約工期。

4）三維掃描施工過程的質(zhì)量復核

使用三維掃描技術(shù)動態(tài)復核現(xiàn)場施工過程。通過復核結(jié)果與模型進行對比及時發(fā)現(xiàn)施工過程中的偏差，做到事中控制，避免事后返工。提高精細化管理程度，保證施工質(zhì)量，節(jié)約施工成本、工期。表1為各部分節(jié)約的經(jīng)濟效益總結(jié)。

表1 各部分節(jié)約的經(jīng)濟效益

經(jīng)嚴格成本測算，項目現(xiàn)階段已經(jīng)產(chǎn)生各類明顯經(jīng)濟效益460 余萬元，直接節(jié)約成本占現(xiàn)階段風水電系統(tǒng)施工產(chǎn)值的2%。

5 BIM數(shù)字建造平臺總結(jié)

BIM 數(shù)字建造平臺在重慶軌道交通施工管理中發(fā)揮了重要作用，解決了傳統(tǒng)施工方式落后、監(jiān)管體制不健全、質(zhì)量問題較多、工人技能偏低等一系列問題。隨著軌道交通建設(shè)的發(fā)展，智慧化施工平臺的投入也會加快促進軌道交通運營管理平臺的發(fā)展。

以綜合監(jiān)控平臺為例，目前大多數(shù)綜合監(jiān)控平臺均以二維或系統(tǒng)圖方式對供電設(shè)備、機電設(shè)備、火災報警設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、門禁等設(shè)備狀態(tài)進行顯示。但二維或系統(tǒng)圖方式無法直觀展現(xiàn)車站設(shè)備的具體位置，車站工作人員需要擁有很高的專業(yè)知識及對車站很高的熟悉程度才能勝任工作。目前，BIM數(shù)字建造平臺已經(jīng)實現(xiàn)以下智慧化功能：①三維界面調(diào)用CCTV 實時畫面；②三維掃描點云模型；③三維+GIS 模型；④施工問題三維可視化。

6 結(jié)語

BIM 施工數(shù)字建造平臺智慧化功能已經(jīng)在重慶軌道交通項目中得到應用，具有較高的經(jīng)濟、開發(fā)、實用價值。除此之外，該平臺也適用于改造項目，特別是針對建設(shè)年限比較長、檔案資料不齊全的軌道交通改造工程。同時，智慧化功能還能深度集成到軌道交通綜合監(jiān)控平臺中，實現(xiàn)基于綜合監(jiān)控的三維可視化界面，為后期運營提供立體客觀的三維可視化界面，屆時實現(xiàn)軌道交通全生命周期，實現(xiàn)智慧軌道交通體系將成為現(xiàn)實。