可视化数字化铁路接触网BIM管理系统应用研究

刘璐 王振铎 张望

摘 要：通过对铁路工程施工管理过程的研究，以接触网专业为试验点，将管理的业务流程与BIM+GIS软件系统结合起来，进行可视化数字化的全新管理模式，解决传统施工管理过程中的低效率问题。

关键词：接触网;可视化;数字化;BIM管理系统

中图分类号：TM922.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）03-0024-02

0 引言

传统的施工管理过程中存在的以下主要特点：项目建设周期较长，工作效率低;业主管理费较高，前期投入较大;由于承包商无法参与设计阶段的工作，设计的“可施工性”较差，当出现重大的工程变更时，往往会降低施工的效率，使项目进度拖延;传统施工管理过程中因为没有相应高效的管理工具而导致管理效率低下，管理层与现场脱节，比如管理层不能及时了解现场的施工状况，或不能全面了解施工现状，再者，在统计物资计算成本时，由于数据繁多，人工统计很容易出错（这是由于人脑的特点决定的）;施工人员技术水平不够，企业采用传统的施工技术，对施工的具体环境也缺乏足够的了解，在没有对设计图纸的重点内容完全掌握之前，就无法根据施工的具体环境和传统的施工技术进行合理的组织和分工，另外，现阶段工程施工人员大多数都是来自农村的务工人员，他们的施工技术水平和能力较低，进而影响施工的质量和进度等。

针对传统施工中存在的种种困扰，在《国家信息化发展战略纲要》明确确立了发展目标的大背景下，我们引入BIM+GIS技术，实现可视化数字化的全新管理方式，为铁路工程信息化发展探索明路，为后期的铁路大数据、人工智能发展积累宝贵数据。

1 铁路接触网BIM管理系统

接触网BIM管理系统是一种基于Web和Browser/Server（浏览器/服务器，简称B/S）结构的可视化数字化的软件管理系统，具有分布性强、维护方便、开发简单且共享性强、总体成本低等特点，其集成了三维BIM模型、GIS系统及信息化管理系统等，实现了项目可视化模型浏览，协同办公，各类信息数据管理，业务流程管理等。

1.1 三维BIM模型

BIM（Building Information Modeling）技术是在2002年由Autodesk公司率先提出，其核心是通过建立虚拟的可视化三维模型，利用数字化技术，以三维模型为载体建立完整的、与实际情况一致的模型信息库。该信息库不仅包含描述模型构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象（如空间、运动行为）的状态信息。其有如下特征：可视化、协调性、模拟性和优化性;应用于铁路建设管理的全生命周期;属于数字化设计。本项目主要针对铁路接触网专业进行三维模型的创建，克服了遇到的种种难题，并且取得了技术突破。

超长带状复杂接触网BIM模型的创建，使用自主研发的Civil Station Designer简称（CSD）进行批量自动化创建大体量模型。使用可编辑的PCL文件通过修改主控参数，快速的创建出各种导高，结构高度等不同尺寸的模型，能够快速地创建三维BIM模型。

通过模型轻量化工具处理后，将轻量化处理过的三维BIM模型与GIS应用结合，并加载对应的地形文件或者矢量图层，就形成了以远视角和近视角两种浏览方式，远视角以空间分析为手段对铁路工程进行全局性表达;近视角以三维可视化的BIM模型为核心，在工程项目的全生命周期进行信息的提取、存储、修订、发布、汇总等。

1.2 集成GIS应用

地理信息系统（Geographic Information System或Geo-Information System，GIS）有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统，是在计算机硬、软件系统支持下，通过采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述物体空间定位分布对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中有关地理分布数据进行处理的一类计算机系统。铁路工程项目地域广泛、复杂带状分布、施工复杂，在传统管理模式下想进行高效、低成本的信息传递比较困难。GIS应用的集成满足了铁路工程上用户对工程项目进行全局性表达的需求。

1.3 信息化管理

接触网BIM管理系统是以Web端和移动APP两种平台一起协同使用，主要流程如图1。

由Bentley建模工具创建出工程BIM模型，经过编码及挂码后，经过模型轻量化工具进行处理并发布到数据中心服务器上，实施前期先导入系统的基础信息，在实际施工过程中由进度填报员在移动App端和Web端进行每日的实际物资消耗和工程量的填报，然后在Web端对比之前的计划一并输出物资、造价和进度的报表。

1.4 一杆一档

根据铁路总公司下发的一杆一档指导意见，建立一杆一档的数据统计查询方式。实现在三维模型构件级别以接触网单支柱及其顺向的一跨吊弦进行汇总查询。以一杆一档的形式查看构件在不同阶段的属性信息，起到可以实时查看，并且可以追溯的目的。

1.5 二维码應用

研究在工程管理中如何运用二维码技术提高企业的技术水平、工作效率和综合竞争力。

根据CAD二维图纸创建出接触网三维BIM模型，其中每个部件都有唯一编码信息和对应自动生成的二维码信息，就像个人的身份证号码一样可以定位追溯，每个部件在设计、采购、施工、验收等整个生命周期内的信息都围绕二维码信息进行记录和更新，二维码也可以打印出来贴到对应的部件实物上，现场的施工人员需要的时候，就可以拿安卓智能手机扫描对应部件上的二维码查看其具体的设计参数信息等，这样也就能避免很多施工在设计阶段中已经考虑到问题，避免施工质量不达标情况的发生。

1.6 质量管理

传统施工中施工人员技术水平往往不够高，在没有对设计图纸的重点内容完全掌握之前，就无法根据施工的具体环境和传统的施工技术进行合理的组织和分工。另一个方面，现阶段工程施工人员大多数都是来自农村的务工人员，他们的施工技术水平和能力较低，进而影响施工的质量和进度等。除了加强对施工技术的培训和指导，本系统也将每个部件的施工工序视频和图纸嵌入进来，管理人员可以通过Web端方便的查看部件对应的工序视频和设计图纸等，施工技术员也可以在施工前观看对应部件的视频信息后及时指导现场的施工人员，通过这样也可以大大提高施工的质量等。

1.7 进度管理

进度管理主要是结合现有的管理模式，并且在此基础上进行流程梳理和改进，计划的制定由粗到细，以总计划、年计划、季度计划和月度计划不同颗粒度来进行施工计划。并且加入了流程审批机制，只有当计划审核生效后，后边的统计报表数据输出中就会反映施工计划的数据对比情况。

1.8 物资统计

物资统计主要是以不同的工区、单位工程、锚段、分项、起始时间和里程段等统计实际的物资消耗情况，并输出报表。

1.9 造价统计

造价管理主要是结合现有的合同价格清单，并且关联到具体的三维模型构件，填报人员根据构件所有工序的完成表示构件的完工，其单个构件的造价数据就反映了实时的造价情况。通过造价的计划和实际对比统计分析，就可以实时的跟踪和监视到造价的节超情况，为管理者决策提供高效的分析工具。

2 结语

铁路接触网BIM管理系统的应用在为施工过程提供技术支持、促进项目标准化管理、提升项目生产效率、提高施工质量、缩短工期和降低成本等多方面得到了有效验证。实施过程所总结形成的组织管理、软件系统、管理标准、应用内容四个方面形成了一整套完整的BIM应用体系，为中国铁建电气化局集团开展BIM应用提供样板。BIM技术应用于工程项目管理，是一项复杂的系统性工程，需要从组织管理、软件系统、应用标准三管齐下，才能达到预期目的。BIM技术在工程建设领域的应用还处在探索阶段，有很多的技术问题及管理问题需要解决。同时，本项目研究时间紧，经费紧张，先期重点以接触网专业为主开展实施，取得了良好的应用效果，后期仍需要投入研究，不断完善。

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