BIM 中心主任陳志文 cwchen@mail.sinotech.com.tw 2016.11.14
大綱 一 計畫緣起二 BIM 模型建置與工程檢討三 中博高架橋 & 車站下地營運四 本案四大特色五 總結
計畫緣起
3 高雄市區鐵路地下化工程, 北自左營大中二路附近引道進入地下, 沿著原鐵路位置施作地下隧道, 直到鳳山大智陸橋再爬升到地面, 整個路段長約 15.37 公里, 包含左營 高雄 鳳山三個建設計畫 因應台鐵捷運化的目標, 沿線除將現有的左營站 高雄站 鳳山站地下化外, 另增設內惟 美術館 鼓山 三塊厝 民族 科工館及正義 / 澄清等 7 座通勤車站 本案 (ACL212 標 ) 是全計劃中的高雄車站段地下化 ( 明挖覆蓋 ) 工程部分
4 依據 99 年 2 月高雄市都市計畫主要計畫配合交通部臺鐵捷運化高雄市區鐵路地下化計畫案 ( 第二階段 : 站區及站東 ) 計畫書, 本工程定位如下 : 一 發展定位為高雄之心 :(Central Hub) 多功能交通轉運中心 中心商業區 都市政經核心 二 計畫目標 : 1. 都會區交通轉運及商業中心 2. 綠色運輸導向的城市型態 三 開發內容定位 : 1. 車站專用區及商業區 2. 留設公共設施, 配合設置中庭 綠地 沿街綠軸及人行步道等開放空間, 再透過都市設計手法強化景觀意象 3. 形成一處具備門戶意象 強化運輸中心效能 建立都市集體記憶與共識的新站區
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8 Heart of the city
9 工作範圍 : ACL212 標高雄車站段地下化 ( 明挖覆蓋 ) 工程, 自台鐵里程 UK405+450 至 UK406+700, 共 1.25 公里, 內容包括臺鐵隧道 高雄車站及高雄捷運 R11 車站 景觀設施及公共藝術, 範圍內臨時軌道工程 中博臨時高架橋拆除 高雄車站舊站房遷移工程 高雄車站及隧道機電工程等 ; 工程範圍示意詳如下圖 : 細設顧問進行 G+1 以上 BIM 作業 G+1 以上 G+1 以下
BIM 工作項目 ( 施工中服務 ): 本工程導入 BIM 作業之項目如下 : ( 一 )ACL212 標 G+1 層樓版 ( 含 ) 以下工程之 BIM 建置 (1) 高雄車站明挖覆蓋隧道結構工程 (2) 高雄車站地下建築 結構工程 ( 含高雄捷運 R11 車站結構工程 ) (3) 高雄車站地下水電 環控工程 ( 二 )3D GIS 都市模型及其他 (1)3D GIS 都市模型 : 應用空拍方式, 拍攝高雄車站鄰近範圍之都市景觀, 製作成都市尺度三維模型 (2) 既有中博高架橋模型 (3) 高雄舊車站 3D 掃描及遷移動線模擬 (4) 模型整合 : 以 3D GIS 模型為整合其他模型之平台, 完整呈現高雄車站完工後與都市現況之整合方式, 並應用於本工程通盤檢討及與都市計畫相關之議題探討 高雄鐵路地下化工程 10
11 BIM 作業期程 104 年 11 月 13 日許處長針對 BIM 前期執行規劃提供寶貴意見 104 年 11 月 20 日提送 BIM 執行計畫書正式開始 BIM 作業 105 年 2 月期中成果提送 105 年 8 月期末成果核定配合地上天棚變更設計界面更新
BIM 模型建置與工程檢討
13 BIM 模型建置 : 高雄車站明挖覆蓋隧道結構工程 高雄車站地下建築 結構工程 ( 含高雄捷運 R11 車站結構工程 ) 高雄車站地下水電 環控工程 中博高架橋 BIM 模型建置根據 ACL212 標高雄車站段地下化 ( 明挖覆蓋 ) 工程細部設計圖 0 版到 1 版, 以及後續持續更新細部設計圖之變更項目到 105 年 1 月 12 日
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15 橫剖 : 顯示各層樓相對關係 中博高架橋 U-1 穿堂層 U-2 月台層 U-3 轉換層 U-4 捷運紅線 北
16 U-4 ( 捷運月台層 )( 非本工程 -BIM 檢討界面 ) 北 U-4 捷運紅線
17 U-3 ( 捷運穿堂層 & 台 高鐵轉換層 ) 高鐵轉換層 ( 預留 ) 台鐵轉換層 捷運穿堂層
18 U-2 ( 台鐵月台層 & 高鐵預留區 & 水箱機房 ) 給水 消防泵浦
19 U-1 ( 穿堂層 & 停車場 & 機房 ) 變更設計 : 房間 惟幕牆 ( 尚未分割 ) 大管線調整
20 U-M ( 停車場 & 機房 ) 變更設計 : 機房 頂版 大管線調整
21 U-M ( 停車場 & 頂版 ) 變更設計 : 機房 頂版 大管線調整
22 G+1 ( 地面層 ) 頂版 中博高架橋 願景館 鄰房量體
23 G+1 ( 地面層 ) 願景館 X 通風井 緊急逃生梯 TR-59 橫剖 : 顯示各層樓相對關係
24 天花板以上機電管線 以下落地設備 環控風管 環控水管 給水 排水 消防 電氣 燈具 ( 設備 : 空調箱 AHU)
25 電扶梯 : 參數式元件 電扶梯 : 幾何外殼 扶手 踏板 界面 ( 結構機坑 天地牆建築裝修 )
26 作業流程
27 建築 結構和機電整合後, 以軟體執行自動碰撞檢查, 破七千多項 經過了專業整合工程師整理與判斷, 過濾掉垃圾資訊後, 前後總計有 162 項衝突納入工程檢討流程, 對本工程的整合及風險的管控更有助益, 並提升問題協調解決的效率
28 召開工程檢討會議, 有效解決較重要之碰撞問題
29 本案 衝突檢查 所提送之 RFI, 主要解決問題內容 : 樓梯淨高不足等相關問題 包絡線與污水泵浦室 & 軌旁管線衝突 ( 特色四 ) 配電盤的數量與空間配置確認等 中博高架橋墩柱留於站體內之空間檢討
中博高架橋 & 車站下地營運
31 ( 中博高架橋橋墩留於站體內之空間檢討 ) P5~P9 墩柱測量位置
32 ( 中博高架橋橋墩留於站體內之空間檢討 ) P8 橋墩位於 U-1 層之斜坡通道上, 檢討逃生之影響
本案 BIM 應用 4 大特色
本案特色一 標示牌 & 旅客動線模擬
35 以旅客第一人稱為視角, 讓觀看者身歷其境, 來探討各項工程疑題 ( 如標誌牌位置和樣式 ), 最終達到真正貼近使用者的設計 建置局部區域的標誌牌, 供工程處與台鐵討論之用
36 動畫路徑 U-2 U-4 U-3 U-2 U-4 U-3
本案特色二 高雄舊站 ( 願景館 ) 掃描
38 前言利用雷射掃描將重要建築物進行精確掃描, 可即時保存如願景館之類的歷史建築物 ( 或是古蹟 ) 掃描後的成果是數量龐大的點雲資料, 再利用點雲可進行模型建置 ( 逆向工程 ) 願景館之點雲後製模型, 用於模擬搬遷工程, 以檢討搬遷計畫及輔助安全性評估 目前位置 未來位置
39 測站 25 測站 25 測站 31 測站 31 日期 :2016/3/21~3/22 測站 :63 站儀器 :FARO 雷射掃描儀 Distance accuracy up to ±2mm HD Photo resolution up to 165 megapixel color
40 掃描成果 ( 點雲 ): 量測或碰撞檢討
41 依據點雲重建模型 ( 逆向工法 ) (1) Point Cloud BIM Model (2) Point Cloud Mesh Model 模型過於複雜 Point Cloud>10GB BIM Model<1GB Mesh Model
本案特色三 3D GIS 空拍都市模型
43 前言整合工程構造物 ( 已施工 未施工 (BIM)) 與現地環境 ( 鄰房 學校 街道 橋梁 臨時構造物 ), 顯示實際區位關係 用以提供施工空間 施工管理之檢討參考 提供大範圍都市空拍模型 (photomesh), 套疊 BIM 模型, 以提供多方位的視角以檢視工程與環境之關係以 3D GIS 模型整合地面模型
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本案特色四 高雄車站軌道淨空檢核 ( 軌道車輛淨空之首度應用 )
48 軌道系統的服務要求越來越高 : 過去 : 鐵路是經濟成長的動脈, 生人迴避 ( 車優先 ), 包絡線檢討較簡單
49 軌道系統的服務要求越來越高 : 現在 : 舒適 快捷 無障礙 ( 人優先 ), 包絡線檢討趨複雜
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51 包絡線受多參數影響, 且隨定線線型變化, 一般的 3D 塑形工具無法應付包絡線的複雜需求 例如 : 失敗的中間過程
52 高雄車站東副正線左營端與西副正線兩端有本區段最小之曲線半徑, 以下選擇以東副正線為例說明 東副正線 IP21(R=-500,CANT=25) (T+S+C+S+T)
53 高雄車站東副正線左營端與西副正線兩端有本區段最小之曲線半徑, 以下選擇以東副正線為例說明 東副正線 IP21(R=-500,CANT=25) (T+S+C+S+T)
54 初步成果 : 東副正線 IP21
55 抽樣檢查 : 選擇幾個斷面 東正線 東副正線 西正線 西副正線
56 轉彎段加寬 (Throw) 東副正線 東正線
57 轉彎段加寬 (Throw) 西正線 西副正線
58 轉彎段超高 (Cant) 西正線
59 考量 : 月台位置 (103.9.11 修正版 ) 月台邊緣 : 軌道中心 +1575 + W 月台高度 :1150
60 月台高度 月台 FFL-8.0 T/R -9.15
61 月台邊緣 (1575+325) 1575 東正線
62 淨空檢討 ( 月台端牆 : 模型錯誤 )
63 淨空檢討 ( 月台端牆 : 修正模型 )
64 淨空檢討 ( 中間牆 )
65 淨空檢討 ( 軌道側廣告版 )
66 淨空檢討 ( 車序燈箱吊掛位置 )
67 淨空檢討 ( 管線 - 排水 ) 東副正線
68 淨空檢討 ( 管線 - 排水 ) 設計修正 : 排水共管北移 250MM 至護欄內
69 淨空檢討 ( 汙水泵室 ) 西副正線
70 淨空檢討 ( 汙水泵室 ) 設計修正 : 汙水泵室南側牆面左下角北移 100MM
71 淨空檢討 ( 電車線淨空不足 ) 東正線 8 區 5 區 東正線
72 淨空檢討 ( 電車線淨空不足 ) 設計修正 : 修正 U-1 層電扶梯機坑 舊圖是 1000 修正後變平 新圖已改為 600 5 區 8 區
73 以 車輛包絡線 BIM 模型 全面檢查車輛動態淨空需求, 檢核各類道旁設施是否妥善配置, 包含 : 車輛包絡線 V.S. (a) 月台邊緣 (b) 月台端牆 ( 門 ) (c) 月台垂吊物 ( 廣告版 車序牌等 ) (d) 軌道區柱位 機房 中間牆 (e) 管線設備 月台邊緣水平位置 1575( 依據 104.1.19 新規範變更修正圖說 ),BIM 確認月台施工圖說無誤 依據 BIM 進行碰撞檢查, 部分構造物及管線有入侵包絡線之虞, 已檢討修正如上述
總結
75 工程協調本計畫 BIM 導入時機為施工階段, 應用 BIM 整合工程界面, 同時加強 RFI 協調流程, 讓整體作業更有效率 車站下地營運 & 中博高架橋藉由 BIM 之建模及檢查, 除可解決如建築管線衝突外, 亦可針對本案特殊需求進行評估 ( 如中博高架橋墩柱對地下站體的影響等 ), 尋求解決方案
76 本案 BIM 技術應用之四大特色一 動畫模擬 & 標示牌決策 : 利用 BIM 模型產出以動畫模擬車站內部情形, 以旅客第一人稱為視角, 讓觀看者身歷其境, 來探討各項工程疑題 ( 如標誌牌位置和樣式 ), 最終達到真正貼近使用者的設計 二 點雲掃描 : 利用點雲掃描資訊進行逆向 BIM 模型建置工程, 後續將應用願景館模型於模擬搬遷工程, 以檢討搬遷計畫及輔助安全性評估 三 3D GIS 和 BIM 模型整合 : 3D GIS 和 BIM 模型整合, 對於大範圍的都市角度檢視工程與鄰近環境的關係極有效益四 車輛包絡線 : 本案軌道 車輛包絡線 ( 軌道系統 ) BIM 之試做, 並實際應用於工程檢討, 除了確保淨空的要求外, 也確保月台與包絡線的相對位置能滿足最新的需求 目前在全世界尚未看到先例 故應是首創
77 THANK YOU