基于BIM技术的京雄城际铁路四电安全质量管理系统与应用

樊涛，西穷，张平

（1.北京中铁建电气化设计研究院有限公司，北京 100043；2.中国铁建电气化局集团有限公司，北京 100043）

0 引言

铁路四电施工为确保施工现场安全质量可控，大多是通过设置安质部门由专门安质人员进行检查，对安全质量问题整改、反馈，通过发文或联系单通知有关部门。需要纸质表格填写及后期电脑录入，后期对施工质量问题的追溯繁琐且效率低，同时也降低了管理人员对铁路四电施工安全质量的监控力度。铁路是一个庞大的系统工程，随着计算机技术的快速发展，BIM 技术应用于铁路工程建设已是大势所趋［1］，开发基于BIM 的铁路四电施工安全质量管理系统具有重要工程意义。

BIM 技术是通过建筑信息模型对建筑物从前期规划、设计、施工到后期运营维护的全生命周期信息管理［2］。使用数字建模软件，能够对施工质量进行可视化模拟和管理，提升施工质量管理的效率，给施工单位带来极大价值。

1 应用思路

以推动铁路信息化建设为目标，借鉴建筑领域的BIM理念和技术［3-5］，利用信息模型的可视化、可协调性、信息高度集成等优势为安全质量管理提供新的思路和方法，提高各阶段信息共享水平。

（1）建立四电信息模型。基于BIM 相关建模软件建立四电专业参数化构件，实现四电专业快速建模，为下一步安全质量问题定位到BIM 模型上提供必要的模型信息。

（2）使用安全质量管理系统。通过定位将安全质量问题信息导入BIM 模型，在系统中可以直观看到问题出现的具体位置，有利于施工管理和问题分析。

（3）优化管理。与BIM 技术相结合开发安全质量管理系统，能够更清晰地看到全线问题，更有利于分析问题，有效地降低安全质量问题发生的概率。

2 系统技术方案

基于BIM 的京雄城际铁路四电安全质量管理系统分为安全、质量2个业务模块。通过对本项目安质部门、参与施工过程人员的大量调研结果，认为对模块线上流程应用的同时应与BIM 相结合，对问题发生位置定位，方便查改。因此，将模型基于真实的位置信息创建、上传，做到与实际工点位置一致，只要在问题表单提交时选择工点位置及对问题部位的详细描述或直接输入该位置模型的BIM 编码，就能实现问题信息与模型相结合。针对线上审批流程研究，确定分为项目部线上审批和工区线上审批2个流程：

（1）项目部线上审批流程。全员均可发起，发送给工区专业负责人统一分配，同时抄送安质部（工区抄送工区安质部），作业队接收整改后由安质人员复核，并反馈工区专业负责人，同时抄送安质部（工区抄送工区安质部同时抄送项目部安质部）。

（2）工区线上审批流程。全员均可发起，主要由专业技术员、安质人员发送给工区专业负责人统一分配处理，同时抄送安质部（工区抄送工区安质部），作业队接收整改后由质量员复核，并反馈工区专业负责人，同时抄送安质部（工区抄送工区安质部同时抄送项目部安质部）。

安全质量系统闭环处理流程见图1。

图1 安全质量系统闭环处理流程

相关人员接收微信消息提醒，实施人员可通过手机微信端或电脑网页端查看处理安全、质量问题，完成全过程闭环处理，最终导出问题库。在表单中选择、填写工点位置或详细的部位描述（包含相对位置或绝对位置信息），系统将问题自动定位到对应平台三维模型，显示出该问题情况、处理时间等信息（信息来源即安全质量问题线上审批产生的数据），完成模型同生产过程中的安全质量问题相呼应。

2.1 硬件架构设计

基于BIM 的铁路四电施工安全质量管理系统设置后台服务器2台，工作站1台或多台，硬件架构见图2。其中，1 台服务器用于安全质量管理的Web 发布；另1 台服务器安装标准版SQLServer 数据库软件，用来提供数据库存储及管理服务。

图2 系统硬件架构设计

（1）数据库服务器包括中心数据库、配置文件、BIM模型系统和施工安全、质量管理系统。

（2）安全质量管理Web 服务器用于安全质量管理的Web发布。

（3）工作站可以是1台或多台，操作人员通过工作站登录服务器，进入铁路安全质量管理系统，工作站也可以是智能手机，通过系统的Web 页面进行微信绑定后，即可通过微信端登入系统进行操作。

2.2 软件结构设计

系统软件结构设计见图3。

（1）数据层。安全质量管理软件数据层主要由安全质量管理数据库和配置文件组成。

（2）服务层。主要由DAL数据访问层和WebService构成。DAL 数据访问层是B/S 数据处理程序的基础，主要负责数据库中数据的增、删、改、查，配置文件的读取等基本操作。WebService 为应用层的B/S页面提供RESTful Web API接口服务。

（3）应用层。应用层表现为Web 页面、微信端操作页面，基于服务层和数据层实现，包括项目部安全质量巡检、工区安全质量巡检、数据维护和密码保护功能。

3 现场应用

项目部专业工程师在李家巷分区所1#设备基础检查发现混凝土蜂窝现象的质量问题，手机上选择“项目部质量问题巡检”，进入后填写问题即混凝土蜂窝现象并上传照片。填写完成后发送至工区负责人，并且抄送项目部安质部，工区负责人根据具体问题分配作业队处理，发送给对应的作业队负责人并抄送告知项目部安质部已安排某人整改。作业队负责人处理问题后上传整改后的图片并描述，发送至安质人员、技术员复查，复查无误后完成流程并反馈信息给工区负责人。发起时即可根据所选的李家巷分区所1#设备基础定位到平台三维沙盘中的具体模型，填报的问题描述及图片红显在模型旁标签中，问题流程处理完成后变为绿显并添加对应的整改图片及描述等信息。

填报完成后，系统会根据填报的处理人流转。最终在系统中会在模型信息中显示问题（见图4）。在平台中对全线安全质量问题像热力图一样显示，对问题较多的工区或工点进行重点盯控（见图5）。

4 结束语

综合京雄城际铁路四电工程建设施工全过程安全质量管理需求，研发基于BIM 的京雄城际铁路四电安全质量管理系统。该系统具有功能完备、数据实时传输、使用方便以及界面友好等特点，提供了一个全方位、多功能、全过程的多用户信息交流和共享的铁路四电工程施工安全质量管理平台，从而为京雄城际铁路四电工程建设安全质量管理提供了高效、高水平的信息化平台。

图4 问题信息模型定位

图5 安全质量问题显示界面

利用B/S架构设计，实现了对铁路四电工程建设安全质量的闭环式流程管理，使得整个四电工程建设过程中各类安全质量问题都能“自上而下”或“自下而上”及时、准确传达，提高员工对安全质量问题的重视程度以及对员工的约束力，加强管理过程的执行力，确保工程建设全过程的精细化闭环管理，从而使得这种具有流程化办公性质的闭环式管理系统更加科学、适用，功能更加便捷、完善。

该系统具备安全质量问题的填报、处理、销项、存档等全过程闭环管理，将质量安全问题与BIM 技术相关联。处理人员能结合现场实际和模型视图对比，更加形象直观地了解问题发生位置及发生状况，辅助相关人员对问题进行分析处理，做到流程可跟踪、问题可记录、结果可追溯。该功能可在手机端操作，提高项目管理人员处理质量安全问题的及时性、准确性、智能性、便捷性。