一、引言
随着城市化进程的加速和城市交通压力的增大,城市轨道交通在缓解城市交通压力方面发挥着越来越重要的作用。城市轨道交通停车场出入线和隧道区间是轨道交通的重要组成部分,其设计和施工涉及到多个专业领域,具有较高的技术难度和复杂性。因此,研究和开发快速建模与信息交互关键技术对于提高轨道交通工程的建设效率和质量具有重要意义。本文以成都轨道交通8号线二期工程龙潭寺停车场及停车场出入场线为例,对城市轨道交通停车场出入线及隧道区间的快速建模与信息交互关键技术进行了深入探讨。
二、快速建模技术
(一)原理介绍
快速建模技术是一种基于三维数字化设计和制造技术的方法,通过计算机辅助设计软件进行建模和数据处理。该技术利用数字模型的可编辑性和可扩展性,实现了模型设计与施工过程的同步。在城市轨道交通工程中,快速建模技术主要用于停车场出入线和隧道区间的设计和施工。
(二)工程应用
在成都轨道交通8号线二期工程中,我们采用了快速建模技术对龙潭寺停车场及停车场出入场线进行设计和施工。首先,利用AutoCAD等计算机辅助设计软件进行三维数字化设计,生成停车场出入线和隧道区间的数字模型。然后,通过将数字模型导入到BIM(建筑信息模型)软件中,进行模型的细化和优化。最后,利用3D打印技术将数字模型转化为实体模型,用于施工过程的指导和监控。
(三)具体实施
1.1 基于AutoCAD的三维数字化设计
利用AutoCAD软件进行三维数字化设计是快速建模技术的核心。首先,我们对龙潭寺停车场及停车场出入场线的地形地貌、结构形式、材料属性等进行详细勘察和调研。然后,利用AutoCAD软件进行建模和参数化设计,生成停车场出入线和隧道区间的三维数字模型。在建模过程中,我们采用了LISP语言开发了自动化建模程序,提高了建模效率和质量。
1.2 BIM模型细化和优化
将数字模型导入到BIM软件中进行模型的细化和优化是快速建模技术的关键步骤之一。在BIM软件中,我们对数字模型进行细部调整、材料添加、结构优化等操作,使模型更加符合实际施工要求。同时,我们利用BIM软件的参数化设计功能,实现了对模型数据的管理和控制,为后续施工提供了可靠的依据。
1.3 3D打印实体模型
利用3D打印技术将数字模型转化为实体模型是快速建模技术的又一重要应用。在成都轨道交通8号线二期工程中,我们利用3D打印技术将龙潭寺停车场及停车场出入场线的数字模型转化为实体模型,用于施工过程的指导和监控。实体模型具有直观、可视化的特点,能够及时发现和解决施工中的问题,提高了施工效率和质量。
三、信息交互技术
(一)原理介绍
信息交互技术是一种基于互联网和物联网技术的通信方法,可以实现不同设备之间的信息共享和交互。在城市轨道交通工程中,信息交互技术主要用于停车场出入线和隧道区间建设中各专业之间的协同设计和施工。
(二)工程应用
在成都轨道交通8号线二期工程中,我们利用信息交互技术实现了各专业之间的协同设计和施工。具体来说:
2.1 基于互联网的信息共享和交互
利用互联网技术,我们将设计、施工、监测等各专业的人员和设备连接起来,实现了信息的实时共享和交互。在设计阶段,我们利用互联网将设计图纸、模型数据等资料实时共享给施工和监测专业的人员,以便他们提前进行施工规划和监测方案的设计。在施工阶段,我们利用互联网技术进行施工过程的实时监控和数据采集,及时发现问题并进行处理。同时,我们还将互联网技术与BIM模型相结合,实现了基于BIM的施工现场管理系统的开发和应用。该系统可以利用互联网技术实时获取和处理施工现场的数据信息(如人员、设备、进度等),提高了施工现场的管理效率和安全性。该系统主要功能如下:a.施工过程可视化:通过BIM模型与施工现场的实时数据相结合可以将施工现场的情况以三维可视化的形式呈现给管理人员和施工人员从而帮助他们更好地了解施工过程和现场情况b.数据采集与处理:系统可以自动采集施工现场的数据信息(如人员、设备、进度等)并根据预设的数据处理逻辑对采集到的数据进行处理和分析帮助管理人员更好地了解现场的施工情况和存在的问题c.预警与决策支持:当施工现场出现异常情况时,系统可以实时报警并提示管理人员做出相应的决策,比如调整施工计划、调配资源等,以确保施工过程的安全和稳定。
2.2 基于物联网的设备互联和数据传输
利用物联网技术,我们将各种设备和传感器连接起来,实现了数据的实时传输和交互。例如,我们在施工现场布置了多种传感器和监测设备,用于监测土体位移、结构变形、温度湿度等情况。这些设备通过物联网技术将采集的数据实时传输到中心服务器,供设计和施工人员进行分析和处理。同时,我们还可以根据需要对这些设备进行远程控制和调整,提高了施工的灵活性和效率。
四、工程案例分析
成都轨道交通8号线二期工程龙潭寺停车场及停车场出入场线是一个涉及多个专业领域、工程规模庞大的轨道交通工程。该工程包括盾构段、明挖段及U型槽段等多种结构形式,同时还有机电装修等配套设施。因此,该工程的复杂性和技术难度较大。
在设计和施工过程中,我们采用了快速建模和信息交互技术,取得了以下成果:
提高了设计效率和质量:利用AutoCAD和BIM软件进行数字化设计和细化优化,减少了设计错误和漏洞,提高了设计质量和效率。同时,利用3D打印技术将数字模型转化为实体模型,可以提前发现和解决施工中的问题,避免了返工和浪费。
促进了各专业协同设计和施工:通过互联网和物联网技术,将设计、施工、监测等各专业的人员和设备连接起来,实现了信息的实时共享和交互。这使得各专业之间能够更好地协同设计和施工,提高了施工效率和质量。
提高了施工过程的可视化和智能化:通过BIM模型与施工现场的实时数据相结合,可以将施工现场的情况以三维可视化的形式呈现给管理人员和施工人员,便于他们更好地了解施工过程和现场情况。同时,利用物联网技术对施工现场的数据进行采集和处理,可以实时获取施工过程的动态数据,为管理和决策提供了有力支持。
减少了施工风险和成本:通过预警与决策支持功能,可以及时发现施工现场的问题并采取相应措施,避免了安全事故和质量问题的发生,减少了施工风险和成本。
五、结论与展望
本文以成都轨道交通8号线二期工程龙潭寺停车场及停车场出入场线为例,探讨了城市轨道交通停车场出入线及隧道区间快速建模与信息交互关键技术的实际应用和研究。通过应用快速建模技术,实现了数字化设计和优化;通过应用信息交互技术,实现了各专业之间的协同设计和施工。这些技术的应用提高了设计效率和质量,促进了各专业之间的协同合作,提高了施工过程的可视化和智能化水平,减少了施工风险和成本。
未来研究方向包括加强协同设计的标准化和规范化研究、提高建模和信息交互的智能化水平、研究基于5G等新一代通信技术的更高效的信息交互方法等。同时应积极探索新的技术和方法在城市轨道交通工程建设中的应用实践将不断推动城市轨道交通工程建设技术的发展提高城市轨道交通工程的建设效率和质量为城市交通事业的发展做出更大的贡献。
参考文献:
[1] 杜丽辉.广佛环线东环城际隧道工程关键施工技术研究[J]. 2023.DOI:10.3969/j.issn.1671-9107.2022.12.50.
[2] 俞尚宇,安然.基于Revit的城市轨道交通盾构区间参数化建模系统研究[J].铁路技术创新, 2023(1):65-71.
[3] 魏兴国,柴金飞,李尧.基于BIM+GIS的运营重载铁路隧道快速建模与信息集成技术[J].铁道建筑, 2023, 63(6):118-121.