作者:冯丽妃 来源:中国科学报 发布时间:2021/4/25 15:02:22
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张波:数字建模,助力城市轨道交通建设

 

“目前,智慧轨道交通仍处于一个起步阶段,首先要实现整体数字化,在此基础上与智能化产品、机械装备相融合,最终实现人文、绿色、高度智慧化的轨道交通。”近日,北京市轨道交通设计研究院张波在接受《中国科学报》采访时认为,我国智慧轨道交通发展前景可期。

让城市轨道交通数字化

北京地铁是全国第一条地铁。北京地铁1号线自1971年开始运行至今已历经整整半个世纪。在此期间,北京市轨道交通从运行里程从最初的23.6公里增加到如今的700多公里,翻了近30倍。

“这50年来,北京地铁发生了翻天覆地的变化,主要有三大转变。”张波表示,一是从最初的主要以战备防空为核心,转变为以交通运输和解决大城市病为核心;二是传统的人工设计、施工和运维方式,逐渐转变为数字化、信息化的方式;三是智慧化将成为未来的发展趋势。

在此背景下,基于建筑信息模型(BIM)的数字化城市轨道交通建设风头正盛。

“在轨道交通建设过程中,BIM有助于将实体建筑信息化,把所有的数据集成到一个模型上,通过虚拟地铁来管控,实现地铁智慧化的工具。”在4月22日举行的聚焦轨道交通领域的2021年北京地区广受关注学术成果报告会上,张波向《中国科学报》解释说。

他表示,BIM技术在引入国内后经历了三个发展阶段:建设模型阶段;基于模型进行管线排查等具体应用和管理阶段;整个轨道交通数字化的阶段。目前,BIM发展已经进入第三阶段。

数字化推动产业升级

当前,北京地铁多个线路、新机场线以及呼和浩特、兰州、石家庄、西安、重庆等多地轨道交通均在引入BIM模式。对此,张波表示,尽管相关工程前期投入成本大幅增加,如在19号线建设过程层中,全线每个施工点都要求配一名专职BIM人员,设立BIM工作室。但这些投入产生的数据价值后期会无限增值。

据介绍,在建设参数化的轨道交通构件资源过程中,全国各地地铁公司都在积累各自的数据资产。基于BIM技术的数字化可应用于轨道交通的规划设计、建造到后期的运营维护等全生命周期。

对于产业发展来说,基于BIM的轨道交通,在设计上可实现标准化、参数化,甚至三维空间设计的智能化。在施工环节,可通过虚拟预建造提前预演,有助于进行风险管理,解决冲突,更好地提升建造的进度、质量、安全和智能化水平。设施建成后,数字化集成系统则有助于轨道交通运维管理,实现资产维保、能源节省,推动产业升级。

为此,从2003年至今,我国多次出台相关政策相关文件,推动BIM在轨道交通基础设施中的应用,来提升工程行业,尤其是轨道交通数字化转型效能。特别是2018年发布的《城市轨道交通工程BIM应用指南》,从更高的层次上指出了BIM应用的目标。

那么,数字轨道交通后续的发展趋势是什么?在张波看来,基于BIM的数字轨道交通内涵包括三个层次:一是实现轨道交通的数字化;二是实现轨道交通数字化孪生建设,在轨道交通实体建设的同时,同步建设一套数字地铁;三是依托BIM,推动后续参数化(或智能化)设计,实现智能施工、绿色施工以及智慧运维等全产业的升级。

迎接挑战 未来可期

目前,基于BIM的城市轨道交通正在如火如潮地进行中,但在应用过程中也不乏挑战。张波表述,主要问题包括相关标准建设仍不完善;缺乏统一性的平台;缺乏对领域内不同方向的工作者如设计人员、施工人员、设备供应人员以及运营商的统一组织体系。

BIM技术本身涉及标准建设、平台建设、运维和数字化移交等不同因素。“首当其冲的是标准体系的建设,即针对城市轨道交通全过程全面约束,形成有效的标准体系和规范体系——如软件标准、信息组成、应用范围,最终实现数字轨道交通的总体目标。”

张波表示,当前,轨道交通的软件标准、数据组成标准和编码标准基本形成共识。但相关标准主要围绕应用展开,而实际上工程的不同阶段需要不同数据,需要进一步完善从设计到施工、运维不同阶段的数字化标准。同时,除了解决静态数据问题之外,BIM还需要对客流预测数据、建设过程数据、运营维护等动态数据的问题进行建模分析。而在运维阶段的数据应用方面,目前的数据集成监控只是“监”,尚未达到“控”的程度,智能化程度尚待提高。

此外,他表示,当前基于BIM的轨道交通基础建模软件仍来自国外,亟需开发基础软件。同时,进行数字化轨道交通的设计、建设、运维,还应解决人才相对缺乏的挑战。

“当前智慧轨道交通还处于一个起步阶段,但未来可期。”张波说。2035年,我国将建成基本建成交通强国,人们将能体会到人文、绿色、高度智慧化的轨道交通给出行带来的极大便利。

 
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