bim技术在地铁中的运用

基于BIM技术框架以管理地铁站运营2015年12月Dec,2015李妍(1992–)，女，硕士研究生，主要从事铁道方向的研究。E-mail：1042101463@。基于BIM技术框架以管理地铁站运营李妍(重庆交通大学土木工程学院，重庆404100；)摘要：从大量乘乘客需要和能能源消耗以及及污染物排放放量等方面考考虑，快速公公交系统与其其他交通方式式相比，被普普遍认为是一一种环保的可可持续发展的的交通方式。本本文主要介绍绍了以BIM为基础的地地铁站模型的的构建、地铁铁站内环境质质量的监测、维维护排序系统统的内容。所所开发的技术术框架能够监监测地铁站的的室内温度和和悬浮细小颗颗粒物（PM）的浓度水水平。通过研研究表明基于于BIM为基础的地地铁站能够很很好地监测地地铁站内的环环境等各项指指标，指导地地铁的稳定运运行。关键词：信息模模型；无线传感器器网络；地铁站REVIEWSUGGEESTIONNTOTTECHNIICALPPAPERLIYan(Chongqqingjjiaotoongunniverssity，Chonggqing4041000，Chinaa；)Abstracct：TheBBRTsyystemcompaaredwwithoothermodessofttranspport,isgeeneralllycoonsideeredttobeanennvironnmentaallyffrienddlymoodeofftrannsporttforsustaainablledevvelopmment，consiiderinngfroomLarrgenuumberssofppassenngersneedssandenerggyconnsumpttionaandpoollutaantemmissioons.TThisppaperdescrribesthecconstrructioontoBIM-bbasedmodelloftthesuubwaystatiion,tthesuubwaystatiionennvironnmentaalquaalitymonittoringg,maiintenaance,conteentsoortinggsysttem.Thhedevvelopeedtecchnoloogyfrramewoorkcaanmonnitorthellevelssofiindoorrtempperatuureanndsusspendeedfinneparrticullatemmatterr(PM))subwwaysttationn.ThestudyyshowwsthaattheemetrrostaationbyBIIM-bassedsttudiesscanbeagoodenvirronmenntwitthinmmonitoorinddicatoors,guuidinggthestablleopeeratioonofthessubwayy.Keyworrds：informmationnmodeliing；wirellessssensorrnetwworks；subwaaystaation1引言人们之前就已经经为资产管理计计划实施做出出了很多的努努力和尝试。Semaaan和Zayedd[1]考虑不同的的功能状况的的标准，提出了地铁铁站随机诊断断模型。这种种模型具有能够识别别功能状况的的标准，从而建建立分级结构构标准和权衡评估标准准。运用层次分分析法确定权权衡这些标准准的权重。然然后,使用改进评价价的专用排序组组织方法（PROMEETHEE），找出多标标准条件下的性能能指标。Hegazzy[7]已经开开发出一种可可视化的，且且能够考虑环环境、经济和和社会问题的的资产管理系系统。该系统涉及建建筑资金续借借，由五大部分组组成，分别是是建筑详细目目录、设备状态评评估、检查图标、投资最优化化和GIS报告。这个个系统有以下下几个特点：（1）检查人员可以用一个个超便携的个人电脑(UMPC))和建筑物的电子平面图图去完成检查查工作；（22）这个概算算优化模型被用用于对几个需需要修复的措措施进行有限限地预算分配配，以达到更更高的可持续续的性能指数数。为了在不不同的组成部部分之间分配有限的预预算，可以用用一个指标以确定各组成部部分的优先级级。为了将不同类型型的资产诸如地铁站、排排水系统、桥桥梁和公路等维持在一个个可以被接受的条条件下，人们们已经做出了许多的尝试。这些尝尝试使他们的的功能和用于于系统研发的的的工具均发发生了变化。不不管资产的类类型，只要确定每每个组成部分分的重要性及及其优先维护护决策，这对对任何资产管管理系统的开发都是至关重要要的。这种优先级的方法可以是基基于启发式的规则或者个人人经验[3]

。Chasssiako等等其他人[4]

开发了一个桥梁管理理系统,用于规划混混凝土桥梁的的维护工作，通通过一种得分分模型以确定维护措施施的优先级。建筑信息息模型(BIM)在建筑业被被公认为是一个个巨大的进步步。BIM技术是指运运用数字信息息与计算机技技术的结合，以以三维立体的的方式来进行行项目设计并并指导施工、维维护运营的新新技术。BIIM工具可以帮助它的用户使他们的设施施形象化，估计计不同方案的的成本，共享信息以及及创建外接的的自定义应用用程序。建筑筑设施的仿真技术可以用于BIM[5-8]的研发。包含含在基于BIM模型之之内的信息对对一个设施管管理者来说是是有极大的帮助助的。BIM工作文件可以以通过URL链接和外部部或内部服务务器，以收纳纳更多有用的信息息。2基于BIMM技术的地铁铁站模型资产或设备管理理人员依靠CAD图纸和可以写写入格式的数数据，来收集集有关于资产或设备的有用信息。当当建设项目遇遇到的突发状状况时，不依依赖于设计图图纸和规范是是很重要的。随着BIM技术的出现现，项目建设正处处于一个高水水平的准确性性的且不同行业之间有很紧紧密的沟通效率的状状况。资产管管理人员可以使用用基于BIM技术模型来识识别建筑物的的不同组件，而而且在施工期期间，通过嵌入的的信息模型以以识别建筑物的的的历史[9]]。使用BIM软件所建立详细的的模型被用于于定义建筑物的的不同属性和和组件，并将将其分为几个个大类别：结构、建建筑、机械和和电气。每个个组件或属性性可以根据它它的类型与其其属性信息联系起来来，例如：一个结构单元元可以与它的信息如材料，建设年年限、建筑用途，维维护或修复所所持续的时间间以及先前缺缺陷等等[110]。另外，资产管管理人员将精心设设计如何将不同属性和和组件与有用的信息息联系起来，机机械组件可以以与这些信息如建造者者信息，模型ID编号、安装日日期、能源消消耗和先前维护或修复措施联系起起来。地铁站的每个个组件会影响响整个地铁的的服务水平，因此，对于一一个资产管理理人员来说，知道每个组件是如何影响地铁车站的服务水平的是相当有用的。资产管理人员能够指定不同组件的权重，这样能够获取每个组件对整个地铁的服务水平的影响。通常，在地铁车站设备中特定的组件都被记录在文件之中保存下来。由于地下施工空空间有限，而而每一个工序序的实施都要要有足够的施施工空间，施施工方可以利利用BIM技术进行模模拟、协调各各专业施工，确确定最佳的施施工工序、最最优的机械行行进路线和人人员活动范围围，避免出现现各专业施工工混乱的现象象[11]。3BIM应用用于监测地铁站内环境境质量基于BIM的无无线传感器网网络系统，能够在基于BIM技术模型和在一个个地铁站内安安装不同的传传感器的条件件下建立一个个通信通道。该该系统由两个个主要的组成部分，第一一部分是基于BIMM技术的地铁站站模型，而第二部分分就是一组路由由器节点[112]。此模型显示不不同的构件和在地铁站以及每一个特特定的空间下下所处的等级级。在受空间约约束的情形下下基于BIM技术模型内内的无线传感感器网络所收收集的数据存存储起来。热舒适适监控器有以下下几个参数：室内外外温度、湿度度、舒适温度度和最新更新新的日期。温度度参数是根据据热舒适监控控器室外具体体位置变化的的，而无论它它是室内温度度或室外温度度。舒适温度度参数是表明明大多数乘客客都满意的大大气温度。热舒适温度的计计算方法是根根据如下等式式[12]。（1）这里是是基于平均室室外温度的中中性温度，是室外大气温度。最最后,当信息输出到BIM模型之后，最新的的更新参数就就会显示最新新的日期。无无线传感器网网络包括两种种类型的布置点，即路由器布置点点和接收器布置点点。微型控制器包包含了一个用来存存储代码的储储存空间。这些代码负责责监控路由器节节点的动态以及连连接到路由器器节点的传感感器的动态。DHT111的数码温湿度度传感器模块块就是被用来测量温温度和湿度水水平的。上述传感感器所测量的精度分别是：：温度为+或−2.0°C和相对湿度度为+或−5%。这些数据可可以从路由器器节点传输到接收器节点，并且接接收器的节点点又能够将这些数据传输输到计算机中[13]。地铁车站的地下下开挖深度超超过在平台层层面以下十米之多，这使得得站台层的温度度高于室外温温度。此外，由于在地铁站站内大量的乘乘客和列车的的移动都将额外的热热量。PM有两个主要要的来源，即即一是户外环环境的PM进入到地铁站站，二是在地地铁站内由于于列车的刹车过程中而产生生PM[14]]。由于刹车车系统的效率率提高，使得得地铁站内的PM浓度减少少，反之亦然。4BIM应用用于地铁站维维护排序系统BIMM在快速交通网网络的运用有助于快速识别网络络中的不同组成部分分。快速交通通网络由几条条交换线路组成成，交换线路路的重要性程程度是各不相同的，它主要要取决于几个个关键因素。使使用这个特定定线路的乘客数数量将使这一一线路变得重要要或次重要。线线路的服务位置（如文化、旅旅游、教育等等方面）是线线路重要性的另另一个决定因素，这些理理论也同样适适用于地铁车车站[15]]。基于BIM系统关于每个个地铁站内的的组成部分，每每个部分的重要性性取决于它所所提供得适当的服务务水平的作用用大小。一些些组件如结构构单元和通风系系统等对提供服务而言言是必不可少少的，而其他他组件如建筑装饰的构构件对提供服服务而言就不不是必不可少少的。在不同同的组件上的的资金分配是是基于BIM系统资产的的物理性和它的重要要性所确定的的[16]。该研发系统的的主要作用是是使用Simoss的等级排序法法，在基于BIM地铁站站资产管理人人员个人偏好好的基础上的的整个网络中中确定所有组件件的维护优先先指数。等级级排序法是Simos提出来的，并并可以适应用用于软件形式式。基于BIM系统研发的的系统地铁站站资产人员能能够将打通网网络中的每一一条线路的属属性从最不重要到最重重要的顺序排排序。这些属性是是为用户而被列出来的，用用以代替卡片片。用户可以以直接指定一一个数值，而不是摆置卡片以表表达他们基于于重要性的排排序。在一些情情况下，用户可能会会看到一些具具有同等重要程度度的标准，这些标准将将被指定相同的数值值。基于BIM管理系统，用用户根据前面提到到的四个层次次指定排名顺顺序，然后由系统计算处每条地铁线路路、地铁站、各学学科以及各组组件的标准化化重要性权重重[17-118]。根据BBIM的管理方式式，每个地铁铁站的重要性性权重是综合合考虑同一条线路中其他他地铁站进行行计算的，这这些也被称为为局部权重。之之后，全局重要性性权重也就被被计算出来，这这个代表着在整个地铁站站网络中，与之相关的所有有其他地铁站站的重要性权权重。局部和和全局重要性性权重对于不不同的管理水水平来说，都都是非常适用用的。如果在在地铁线路上上分配资金，那那么在决策过过程中就会使使用局部权重重，如果是在整个个地铁网络上上分配资金，在在决策过程中就就会使用全局局权重。BIM系统可以使地铁站站资产管理人人员根据几个个因素，在不同的地地铁站确定每每个组件的优优先指数。通通过研究四个CairooMetrro地铁资产管管理公司，发现了确定定地铁线路重要要性的三个主导因因素的特性，即线路平均均寿命，服务务位置的重要性性和乘客的平均数数量[19]]。鉴于此，对对地铁站的重重要性影响的的六种属性为：每天乘客客数量，地铁站的工期期，上一次全全面修复的的的时间，无论论是地面或地地下车站的类型，以及该该地铁车站是是否是一个交换换站。地铁站站建造阶段持续到成整条地铁铁线路的完成，相相应的地铁线线路的平均工期也作为一一个重要的属性。首先，地地铁站资产管管理人员将地铁线线和地铁站的的属性进行排排序。然后，属性排序就可可以用来计算算每个属性的的重要性的权权重。使用重重要性的权重重和属性值，计算出每条地地铁线路和地地铁站优先指指数。值得注注意的是，基基于BIM系统，各属性性的数值大小小被转换为百百分比的形式式，进行这种种转换是为了防止优优先级指数不不合乎实际和倾向于某种具体的属性值值[20]。5BIM技技术在地铁施施工方面的应应用1.在地铁施工工时，应用BIM对施工的空空间进行管控控。在地铁的的施工时，需需求，位置，时时间是空间管管控必须要考考虑的三个方方面。通过BIM可以使得施施工的空间更更加信息化，可可视化。通过过BIM模型，可以以使得空间的的位置可视化化，有效的解解决动态过程程中的问题。因因其可视化的的三围动态模模型，可以极极大的避免施施工时的交替替进行的繁琐琐程序，进而而大大的提升升空间的利用用率，提升施施工作业的效效率，降低施施工的成本，同同时对安全事事故的降低也也大有裨益。2.在地铁施工工时，应用BIM对施工安全全进行管控。在在地铁的施工工时，通过事事先建立的三三维模型，清清楚的对施工工空间，安全全问题进行检检查。BIM的模型信息息可以明确的的表达信息的的细致模量，从从而提升了信信息的利用率率，有效的避避免了信息的的碎片化。3.在地铁施工工时，应用BIM对施工空间间冲突进行检检查。机械的的施工作业可可能会产生冲冲突，例如一一个座吊可能能会和一个机机械的手臂可可能在空间上上面产生冲突突，通过BIM建立动态的的施工模型，可可以方便快捷捷的找出实际际中所存在的的问题，及时时有效的解决决所存在的潜潜在问题，对对于经济和安安全也是一种种有力的保障障。BIM可以将施工工的空间问题题及资源严格格的进行管控控，极大地避避免了施工时时候安全和冲冲突的发生。6BIM用用于地铁施工工空间突击检检查对于地地铁建设工程程来说，空间间不是无限的的，而是有限限的，所以在在工程建设过过程中，设备备摩擦、空间间冲突是导致致生产效率低低下的主要原原因之一，还还可能引发安安全事故。每每一个工序在在进行的时候候必须要有足足够的空间来来进行活动。比比如机械臂长长的旋转半径，施工人员的的活动半径，如如果两者作业业时在空间上上产生了冲突突，摩擦，就就容易导致效效率低下，人人员伤害，财财产损失等后后果。所以在在开工之前就就要用BIM进行动态施施工模拟，用用来找出可能能存在的间题题，用来寻找找最优机械的的行进路线和和人员活动的的范围，大大大减少了损失失和人员伤害害发生的可能能性。在进行行空间冲突检检测之前，需需要对每一构构件和每一工工序占用的空空间进行描述述，利用边界界法描述BIM的实体外形形。此外，对对于一些特别别的实体，就就不能简单的的用外形来描描述其占用的的空间情况。机机械运输作业业的行为主要表现在其旋旋转及前进，进进行施工模拟拟的时候机械械活动模型应应该跟着施工工机械一起运运动，然后查查找出周边可可能发生的所所有碰撞可能能。7结论论基于BIM模型型的PM浓度和无无线传感器网网络的数据整整合，使地铁铁站工作人员员能够直接读读出地铁站内内不同位置的的PM浓度和热舒舒适水平等。本研究中中所进行的测量量调查表明，在户外环境境下的PM浓度取决于许许多因素如交交通污染和一些工业生产中所所存在的污染染。该研发的等等级排序系统统和大多数的的地铁网络一一样庞大而且复杂，但是它它在优先维护护措施方面可可能会更有效率。参考文献(Reeferennces)：[1]N.Semaaan,T..Zayeed,Astochhasticcdiaggnostiicmoddelfoorsubbwaysstatioons,JJ.Tunnn.Unddergr..SpacceTecchnol..25((1)(22010)32–41.[2]T.Hegazzy，VisuaalAsssetMaanagemmentSSystemmforCapittalReenewallofBBuildiingsCConsidderinggSusttainabbilityyAspeects,Proc..,6thhInteernatiionalEnginneerinnganddConsstructtionCConferrence(IECCC'5),ASCE,,Cairro,Eggypt,2010,,pp.349–356.[3]L.Li,JJ.Ni,,Shorrt-terrm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