受訪者：鉤逸科技有限公司 陳宜民 執行長
撰稿：土木一 藺博韜
（宜民學長作為中興工程顧問BIM中心的工程師參與了高雄車站新建工程）
高雄車站改建
高雄車站，位於高雄市三民區，高雄市的核心區域。隨著經濟發展，捷運紅線的動工，原本的舊車站已經不敷使用。因此高雄車站進行了一連串大規模的改建工程，從臨時站、中博高架橋、鐵路地下化相關工程，再到高雄車站附近的商辦大樓，以及周圍站東路、站西路等等相關建設，是個歷時多年的重大工程，目前預計於2025年完工。
此建案由交通部鐵路改建工程局進行主導，建築設計為由荷蘭麥肯諾建築事務所操刀。高雄車站本身為一個龐大的量體，在BIM顧問服務主要分為兩部分。地下化鐵路及站體的部分由擔當總顧問的中興工程負責，而在地面上的商業大樓及旅館大樓主要由泰興工程負責。
高雄車站願景圖（圖片來源：臺鐵高雄站Facebook專頁)
BIM投入工程
高雄車站改建是一個從2001年開始便在進行的工程案，歷史悠久。因工程啟動年份較早，於專案初期BIM技術尚不成熟；後來在2015、16年時，隨著BIM的流行趨勢，越來越多工程案開始嘗試導入BIM，而高雄車站改建，作為南台灣重要的公共工程案，自然也不能落於人後。
本案導入BIM的主要目的是期望透過BIM技術與空拍實景建模技術來協助車站站體內部的施工檢討以及中博高架橋拆除的相關準備作業。BIM技術在本專案導入初期，也是像現在我們常見的BIM使用案例，被用來檢討土建、機電管線系統中的空間衝突。由於一項工程不論是設計或施工，皆是由各個單位根據不同專業進行分工，由於各單位是獨立進行各系統的設計與檢討，難免會發生空間上的衝突，例如結構梁與管線位於同一個位置等。且傳統上的機電管線系統設計圖都是以平面圖為主，在進行套圖作業時，不但效率不佳也容易有疏漏，而BIM則可以將三維資訊呈現在立體模型中，進而輕易看出系統發生衝突之處，能顯著提升整體衝突檢討的效率。
列車動態包絡線
雖然最初BIM的導入是以土建及管線系統的衝突檢討為主，但此案為國內首例使用BIM技術將列車動態包絡線建置於模型中進行衝突檢討的專案。所謂的列車包絡線是什麼呢？只看斷面圖可能會認為列車包絡線就是一個固定大小的空間，但其實隨著列車的行進、轉彎等動作，包絡線會隨之動態變化。做個類比：當行人在過馬路時，遇見大客車及公車在轉彎時，會被長輩告誡要離遠一點；因為大車子轉彎時的車身傾斜，導致車體會占用更大的空間。列車中心定線和月台間的相對關係雖然不變，但車身的傾斜會導致列車在彎道佔用較大的空間，即包絡線在轉彎時會被放大。
車站控制點與月臺層相對關係圖（圖片來源：《捷運土木工程實務》）
在臺鐵過去的工程中，列車行進空間衝突問題多發生於月台，因為有很多的月台並非全是直線的構成，也會有曲線的部分。因此列車通行空間是個變斷面。早期為避免列車與月台衝突，會將列車和月台之間的間隙設計的非常大，但近來，臺鐵為了提供更好的服務品質，便希望將月台和列車之間的間隙縮減，但如此一來，月台設計就必須的非常精準地貼合列車動態包絡線。
過去沒有軟體輔助時，針對空間衝突的檢討往往採用所謂「淨空測量車」的方式，製作一個空心的框架，用以模擬車體，藉由測量車實際在結構體中行進來檢查列車是否會和周圍結構體發生衝突進而標示出需進行打除的結構體部分。
淨空測量車（圖片來源：新北捷運《安坑軌軌道淨空檢測》）
利用淨空測量車的檢核方式只能施工完成後才能進行測量，本案期望使用BIM技術達到在施工前先進行列車包絡線的淨空檢討。
當時在高雄車站案專案的BIM團隊負責人擁有軌道工程經驗，在與業主深入溝通、瞭解需求後，便掌握了大致的開發方向，接著宜民學長和其團隊將邏輯理清、程式建構後，成功開發了一套能夠在BIM模型上快速模擬列車動態包絡線的方法。
因為列車包絡線的斷面會根據轉彎半徑調整加寬與傾斜(超高)的值，在曲率漸變段(下圖Spiral段)的模擬最為困難。因此，在進行此次模擬時，我們使用Grasshopper進行參數式建模：根據取率半徑建立多個關鍵斷面的加寬以及超高值，最後再將關鍵斷面進行掃掠得到包絡線實體，最後將包絡線實體與BIM模型進行疊合，執行碰撞檢查後便能掌握是否會有結構體甚至管線入侵到列車的行進空間。
包絡線各斷面示意圖（圖片由受訪者提供）
相較以往的淨空測量車只能在結構體完成後才能進行測試，現在有了BIM這項軟體的輔助，使得專案團隊得以在施工前就能夠發現問題，並提早進行調整及修正，減少了重工的發生。後來，隨著這個案子的成功，業主也將這項「列車包絡線的分析檢討」普及到各項列車軌道類的工程。
利用資訊技術增進溝通效率
傳統上，大型工程因工項眾多，因此需要大量不同專業的人力進行分工合作，然而分工眾多所衍伸的問題即是工程界面多，增加界面整合的困難度。
在界面整合階段，因不同界面的負責人其專業背景各不相同，且因進場時間亦不相同，故常因資訊落差與圖面解讀能力相異，而造成雞同鴨講的情形發生。
高雄車站屬於大型公共工程案，上述所提及之問題尤為嚴重，中興工程顧問團隊為解決此問題，與高雄科技大學團隊共同合作開發了PAMI BIM平台，並將其導入高雄車站的案例中。PAMI BIM平台是一個以BIM為底層的議題管理平台，其核心概念為將各種不同階段、專業與格式的工程資訊透過議題進行綁定，並利用BIM 3D視覺化的特性增進溝通效率，實現了議題與相關圖、文、模型的雙向查詢功能。
實際操作上，本專案在建置BIM模型時，便將過程中發現的問題詳細記錄於平台上，除一般問題描述外，亦將相關圖面、計算書、數量表、畫面截圖、相關負責人、重要性…等等資訊一併連結，並設定即時LINE通知，因此相關負責人可隨時透過行動裝置或電腦進入平台查看與回覆議題，所有平台上的過程亦被完整記錄，因此也可以追蹤議題的處理狀況與處理時長。
特別在界面會議時，因為相關負責人已於會議前至平台了解相關資訊，所以在會議上，對於簡單的問題，整合者僅需針對平台上的回覆進行再次確認即可，而針對較複雜的問題，則可現場開啟已連結的相關圖資，與各界面負責人討論並做出決策，能大幅增進會議的效率。
此外，所有議題從被發現開始，到最後如何被解決皆被記錄於平台中，隨著議題數積累，這些問題的成因與解法便形成「工程知識庫」，未來不僅類似的案例與問題可以快速搜尋到解法外，亦可作為年輕工程師的培訓教材，降低學習的門檻與時間。
綜上所述，議題平台的目的是輔助決策，在資訊時代面臨的問題往往不是資料匱乏，而是資料過多而導致無法辨識所需的關鍵資料。雖然PAMI BIM可有效地提升了工程團隊在協議和訊息交流上的效率，但箇中關鍵還是在於，顧問團隊正確地分析了專案的溝通難點以及找出對應的改善方案，如果沒有進行相關的評估，只是一味想要導入新軟體、新方法，無論是BIM還是專案協作平台，都不可能有效解決團隊內的問題。
結語
隨著時代的改變，各式各樣嶄新的技術被投入於土木行業。在這長達二十餘年的高雄車站工程案中，BIM的導入提升了各項的工程效率。而且，其他的工程案也能藉由各式電腦方法減少施作相關的困難。
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