“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。