基于BIM的铁路工程建设数字档案系统设计方案

俞 佳

（中国国家铁路集团有限公司 档案史志中心，北京 100844）

随着BIM 技术在铁路工程建设领域的推广和应用，铁路工程建设的档案管理信息化、智能化、数字化建设逐步得到了相关部门的重视。为提升铁路工程建设档案管理信息化水平，加强对数字档案的管理，提高数字文件的归档及使用效率，提出构建基于BIM的铁路工程建设数字档案系统[1]（简称：数字档案系统），对建设管理、工程概况、勘察设计、标段综合、监理文件、科研文件、声像文件等资料进行统一汇集、统一整理和统一利用，以适应新形势下铁路工程建设的档案管理要求。

BIM 技术广泛应用在铁路工程建设的设计、施工、运维等各个环节，贯穿铁路基础设施的全生命周期，承载了铁路基础设施的物理特征、功能属性、工程造价等信息。BIM 是为各阶段用户提供设计、协同、施工工作的载体[2]，信息可以通过三维展示的方式以多角度呈现，从而可以更好地提升工程建设各阶段的资料管理效率。目前，关于如何将BIM 技术与数字档案进行协同管理、归档和利用的相关文献较少，本文研究基于BIM的铁路工程建设数字档案系统的设计方案，以BIM 为载体，承载设计阶段、施工阶段、工程管理、监理、竣工验收等档案[3]。用户通过该系统，可以查阅铁路基础设施全生命周期的数字档案[4]。

1 系统架构

数字档案系统采用微服务架构，依托标准规范体系及安全保障体系，确保系统安全稳定运行。系统架构如图1 所示。

图1 系统架构

1.1 数据资源层

数据资源层主要负责保存数字档案、BIM资源等数据，支持存储在不同网络环境内的档案生成、浏览、借阅等过程中产生的大量数据。通过主/从数据库，对格式化数据进行存储、备份；通过Redis 缓存对经常使用的数据进行缓存，提高系统访问效率；通过分布式对象存储对非结构化数据进行存储；使用分布式搜索引擎对数据资源进行索引、搜索、利用。

1.2 支撑层

铁路工程管理平台已经建立并收集了铁路重点工程全线BIM、工程概况、施工图纸、施工进度计划、工程影像、检验批次、建设单位和施工单位管理办法等电子文件资料。

支撑层依托铁路工程管理平台，为数字档案系统提供基础数据服务。使用全文检索、电子签章、消息引擎、文字识别、元数据、工作流等中间件，以及微服务中的接收、整理、归档、检索、利用、访问等服务，支撑各项业务应用和BIM 应用[5]。

1.3 应用层

应用层分为业务应用和BIM 应用。通过竣工归档管理、电子档案管理和电子档案借阅管理等功能模块，以及多维信息展示模块和电子沙盘，构建基于BIM的档案管理模式，通过时间、空间多维度展示建设期间的档案资料。

1.4 接入层

接入层包含手机端、Web 端、客户端，用户可通过不同方式访问数字档案系统。

1.5 标准规范体系

标准化、规范化是数字档案系统设计的重要原则。在档案管理数字化的进程中，应结合铁路建设工程的实际情况，建立数字档案系统的标准规范体系。依托标准规范体系和相关标准，规范档案的收集、归档、借阅等流程。

1.6 安全保密体系

在构建、使用及管理数字档案系统过程中，需要采用安全保密体系，涉及系统安全、网络安全、信息安全、物理安全等方面。通过建立安全保密体系，从物理层面、信息系统、网络等方面提高数字档案系统的抗攻击性和安全可靠性。

2 系统功能

数字档案系统主要功能包括数字化展示、电子档案管理、流程管理、权限管理和基础数据管理，其功能架构如图2 所示。

图2 系统功能架构

2.1 数字化展示

数字化展示[6]功能包括BIM的在线展示及二维档案的在线预览。电子沙盘依托BIM 和GIS，完成建设工程设计、建设及运维阶段全生命周期的数字化展示。

2.2 电子档案管理

电子档案管理[7]功能主要对项目执行全过程中涉及到的各项文件、图纸、档案、BIM 数据、动/静态验收数据及工程影像等数据进行管理，实现竣工文件的交付、归档、借阅等。

2.3 流程管理

流程管理的主要功能是流程和表单的在线设计，通过简单的拖拽式操作，快速创建所需的流程和表单，做到即配即用。

2.4 权限管理

权限管理的功能是配置和管理系统中的操作权限，对不同类型用户的权限进行管控。

2.5 基础数据管理

基础数据管理主要完成对系统中所需的元数据项的管理、著录项的设置、组卷规则的设置、文件类型的划分及工程结构树的设置。其中，人员、项目、组织等数据与铁路工程管理平台中的基础数据一致，确保基础数据的统一。

3 设计要点

3.1 建立工程实体目录结构树

铁路BIM 数据与数字档案的融合是实现档案管理升级的有效措施。BIM 中的设计期目录结构与档案产生阶段的目录结构并不一致，无法与电子档案产生直接的关联关系，因此，以往都是采用人工方式，关联BIM的唯一标识与电子档案的唯一标识。人工方式存在工作量大、关联数据易出错，且在后期修改电子档案结构时维护困难等问题。

BIM 轻量化后会生成BIM 部位目录结构，而在施工过程中所产生的数字档案需要关联在工程实体上，建立由工程、标段、工区、专业、工点、构件组成的工程实体目录结构树[8]。在维护BIM 时，将BIM 部位与工程实体目录结构树进行关联；在维护数字档案基础属性数据时，将数字档案数据与工程实体目录结构树进行关联。将BIM 与数字档案通过工程实体目录结构树建立规范有效的整合体系，可以简化人工关联数据的工作量，且在后期维护时，只需要维护数字档案与工程实体目录结构树的关系，即可自动将数字档案与对应的BIM 进行关联，有效解决了BIM 与数字档案有机融合的问题，有利于提高各参建单位对施工过程数字化和推动BIM 建设的积极性，从而进一步拓展BIM 技术的应用深度[9]。

3.2 采用IFC 格式

BIM 归档需要建立一套适合于三维数据归档的标准和规范，并配套应用其相关的管理方法，包括BIM的归档文件格式，归档文件的元数据内容，BIM 深度标准化等内容。目前，铁路工程建设领域BIM 建模软件主要有Bentley、Revit、CATIA 等，由于不同软件支持的格式不一致，不同阶段的模型深度不一样，在归档过程中需要使用支持多种软件的标准格式。IFC（Industry Foundation Classes）标准是由英国标准学会（BSI，British Standards Institution）组织制定的建筑工程数据交换标准，可以用于不同软件系统的交换和共享数据，因此，本系统采用IFC 格式进行文件归档，解决不同建模软件中格式互不兼容的问题。

4 结束语

本文研究基于BIM的铁路工程建设数字档案系统设计方案，通过该系统，用户可以直观地查阅相关联的电子档案、CAD 图纸、工程建设信息等内容。该系统满足信息化趋势下铁路工程项目建设和管理过程中档案便捷利用和多维统计分析等业务需求，解决传统纸质档案查询时的烦琐操作，显著提升档案的查询效率，有助于推动铁路工程建设电子档案工作的信息化、智能化和集成化进程。