基于BIM的重庆城轨快线数字化建设管理研究与实践

文：官波、王猛、周灿伟、周宴成、雷霆丨重庆市铁路（集团）有限公司

重庆市铁路集团依托城轨快线15号线一期在建项目开展建设阶段基于BIM的数字化管控。以BIM模型为数据载体，挖掘BIM技术的价值，将BIM技术应用延伸到项目管理层面，以先进的管理理念和方法为指导，以信息化应用重塑项目管理流程为核心，实现各管理层级、各部门、全员实时参与，实现企业管理由传统的经验管理向数字化管理、流程化管理、标准化管理的转变，提升项目管理水平与效率。

BIM技术渐渐应用于城市轨道交通行业的3D设计、施工管理、物资信息管理、模拟分析等各个方面。《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》中提出深化BIM技术在基础设施的设计、建设、运维等全生命周期的应用，建设基于BIM的基础设施状态智能管理平台。

一、建设目标

重庆市铁路集团为打造集团数字化建设管理新品牌，在工程建设管理中加强对项目进度、投资、安全、质量等多方面的数字化建设管理，提升集团建设管理信息化水平。充分发挥信息化管理的作用，将信息化优势和效益转变为业务生产力，实现BIM技术的工程建设管理与集团各职能部门生产力相融合。同时将BIM技术与工程建设深度融合，促进工程建设管理制度与流程的优化创新，实现城轨建设过程的标准化、数字化、精细化、智慧化管理。

可通过如下三个子目标逐一实现：

1.建立BIM标准，统一数据要求；多层级审查，保障数据及时性、完整性、准确性；实现全生命期全方位的BIM系统性应用。

2.建立以BIM模型为数据基础的轨道交通建设可视化协调管理平台（简称：建管平台），实现以设计阶段成果管理为起点、以施工阶段采集的工程进度、质量、安全等动态数据为数据驱动，面向业主各职能部门及项目管理需求，结合项目建设的各参与方标准化管理流程和职责对项目建设进行协同管理。

3.在国内安全风险分级管控与隐患排查治理的基础上，建立基于BIM的安全风险辨识方法，建立安全管控体系，同时完成安全管控系统与建管平台的融合，建立基于BIM平台的安全管控系统，形成“部门联动，齐抓共管，责任落实，安全可控”的安全管理局面，切实完成了集团安全风险持续可控的管理目标。

二、建设路线与方案

（一）技术路线

基于重庆市铁路集团既有信息化建设基础上，依托城轨快线15号线一期在建项目开展实施应用，数字化管理体系技术路线图见图1。重庆市铁路集团BIM技术采用顶层设计理念，开展企业级BIM应用及数据标准体系编制与全生命期BIM系统性应用，研发建设管理、安全管控及智慧运维等管控平台，将BIM应用过程与管理平台融为一体，结合管理办法形成基于BIM应用的数字化建设管理体系。通过管理平台进行BIM数据及工程数据的收集、传递、交付以及存储，将各阶段数据打通，形成从一套贯穿设计、施工、运维全过程管理的数据库。全面推进重庆市铁路集团数字化驱动建设管理，提高建设期与运维期的质量和管理水平。

图1 数字化管理体系技术路线图

（二）关键技术

本项目的信息化实践主要以BIM技术应用研究为基础，结合GIS、5G、云计算、数据集成、视频、物联网、大数据等先进技术形成保障项目实施的关键技术，主要为如下几个方面：

1.轻量化/跨平台图形显示技术。为保证建立起的信息模型能在各类终端进行访问，需对信息模型进行轻量化处理，在保留模型精细度、外观材质的基础上保证模型的流畅展示。对信息模型的加载和显示进行优化处理，在保证既有信息系统对接三维可视化模型的基础上，实现跨平台的图形显示及调用功能，支持PC、手机、平板电脑等多种终端的连接。

2.异域异构数据融合分析技术。安全管控系统涉及业务多，如施工及第三方监测数据、安全风险预控数据、危大工程数据、隐患排查数据、现场视频监控等，结构化数据与非结构化数据融合与分析；通过数据积累，不断训练AI模型，不断提高现场安全风险的判定的准确性。

3.多系统数据集成技术。提供标准化数据接口，支持对多个系统数据的集成，为各参建方已有或规划中信息系统提供数据支撑及数据传递的条件，如智慧工地系统、监测系统、安全管控系统等，解决城市轨道交通建设数据量大、参建方多、信息系统多而杂的问题。减少数据的重复录入，实现各参建单位间数据共建共享。

4.可视化精细管理技术。基于BIM模型建设期可视化精细管理，将模型进行深化拆分，满足施工筹划要求、投资管控要求、质量验收要求，集成各类建设数据，包括正拆情况、进度计划、现场问题、安全文明施工等。依托平台、流程、表单、数据等管理工具，执行PDCA循环闭环管理。

（三）实施方案

1.吸收融合国内外BIM技术应用特点，研究线网级城轨建设全生命期BIM技术应用管理，形成统一的数据标准体系与应用体系。

2.以BIM模型为数据基础，以设计阶段成果为起点，为施工阶段的工程进度、质量、安全等动态数据做容器，结合业主各职能部门及项目管理需求，融入中各参与方工作标准化流程，开发建设可视化协同管理平台，为数字化驱动建设管理提供高效信息化管理工具。

3.建立健全安全风险分级管控和隐患排查治理的工作制度和规范，建立并完善了安全生产风险分级管控体系、隐患排查治理体系和全生产信息化系统，实现关口前移、精准监管、源头治理、科学预防，同时通过“互联网+”技术，实现标准化、信息化的安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防，进而达到从根本上防范事故发生，构建安全生产长效机制的最终目标。

4.总结城轨项目工程建设特点与管理难点，利用信息化技术手段重构工程建设管理流程，基采用于BIM技术+平台技术的工程建设进度、质量、安全等精细化管控手段，形成基于BIM技术的数字化建设管理体系，实现数字化驱动管理。

三、实施过程及应用内容

（一）管理工具建设

依托城轨快线15号线一期工程开展数字化建设管理，管理工具主要为建设可视化协同管理平台与安全管控系统。

1.可视化协同管理平台。为实现在管理过程中进度、质量、安全的精细化、可视化管控，提高项目管理效率，打造“数字化、标准化、移动化和智能化”的建设可视化协同管理平台，集成建设管理过程数据，辅助竣工验收及移交运营。建设可视化协同管理平台主要架构体系如图2。

图2 建设可视化协同管理平台架构体系

2.安全管控系统。为进一步落实铁路集团建设安全管理双重预防机制，强化各级监督管理与考核，实现风险预防预控，隐患及时排查治理，降低事故发生概率，安全管理行为留痕，分析安全管理薄弱环节，指导安全管理重点。

（二）前期准备

1.标准化BIM应用标准体系文件编制。为保证BIM数据的规范性和统一性，构建一套完整的符合轨道交通工程特点的BIM标准体系。根据BIM应用的目标，指导和约束模型建立、模型应用、模型交付，规范信息存储、规范与企业其他信息系统的接口。同时，为轨道交通建设期、运维期BIM技术应用提供规范和指导。标准体系主要分为模型创建标准、数据接口标准、模型应用标准、模型交付标准四类共七部，分别为：《设施备分类编码》《建筑信息模型与交付》《建筑信息模型单元创与交付》《建筑信息模型应用技术》《建设管理平台数据规则》《岩土工程勘察信息模型数据规则》《地下管线信息模型数据规则》。

2.城市轨道交通建设可视化协同管理平台研发。搭建数字资产建设可视化协同管理平台，平台以BIM模型和数据为核心，集成建设管理过程数据，辅助竣工验收及移交运营。以实现轨道交通建设管理的信息化为目标，实现在管理过程中进度、质量、安全的精细化、可视化管控，提高项目管理效率，打造“数字化、标准化、移动化和智能化”的数字资产建设协同管理平台。

3.基于BIM的安全管控平台研发。研究基于多条线路同期建设模式下铁路集团风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制新模式，解决建设范围广、管理层级多，管理分散，管理层级模糊，管理权限交叉等问题，明确各层级管理目标、内容、范围及程序。研发基于“互联网+”的安全与隐患管控双重预防的安全管控信息化平台，解决动态风险信息不畅，监管不全面，隐患排查治理记录、管理、分析、处置等环节痕迹化资料不全，大数据分析难度大及无法倒查责任等问题。

4.企业级管理办法、招标要求的编制。企业级BIM技术应用管理办法，主要包括BIM实施管理办法、平台应用管理办法。管理办法中明确集团项目组织架构，各参与方工作职责、使用要求、实施流程，并规定考核评价办法，系统性的规定项目信息化建设管理的实施行为，为项目数字化建设管理提供依据。同时，针对各参与方工作内容与主要职责，在招标文件中明确数字化建设管理要求，包括人员要求、技术实力要求、工作职责、成果要求等，保障项目中的各参与方能高效地推进项目数字化建设。

5.利用信息化技术重塑项目管理流程。依据工程项目管理特点，利用信息化技术优化项目管理流程，并在管理流程中加入BIM总体角色，使得项目管理流程更便捷、更高效，提升管理效率。

（三）工作开展

15号线一期工程为全线开展基于BIM的数字化建设管理，本年度处于土建建设阶段。

1.基于BIM+GIS综合应用。通过地图资源、线路周边勘测数据、线路设计信息，基于影像底图实现城市轨道交通线路周边构筑物、地下市政管线、工程站点等数据融合，并基于位置的统一配准、关联和集成项目周边征地拆迁及管线迁改信息、工程进度、实况，为建设管理者提供基于站点外大场景概览。利用基于位置的信息运用模式、可视化表达方式和高级时空数据融合分析能力，方便、直观地实现各业务信息的集成共享，从而辅助项目管理。

2.基于BIM的进度管理的应用。基于施工组织设计，对BIM模型进行深化拆分，同时对工程项目总体进度、单位工程、分部分项进度、阶段工程进度等进行分级控制，赋予项目生产计划及完成时间，以模型动态的形成过程表现项目的施工过程，实现对进度的可视化管理。依托建管平台编制总计划、年度计划、季度计划、月度计划。通过对系统进度计划实时跟踪、监控，按照进度计划对工程WBS进行进度报量和资源绑定，滞后的任务项提前预警，做到进度管理事前可预知、事中可控制、事后可检查，使得施工计划控制有条不紊的进行。

3.基于BIM的质量管理的应用。根据规范、设计文件、施工方案，依据流水段拆分深化BIM模型，并上传至建管平台，构件附加或关联施工质量管理信息（相关质量验收资料、现场记录、施工方案等），梳理筛选出重要施工样板、质量控制点、复杂节点，建立质量管理模型，并对施工工艺、工序进行动态模拟，以进行三维技术交底。通过建管平台质量管理全过程跟踪，保证了整个质量监督管理工作的规范化与程序化，可快速发现施工中存在的质量问题，快速生成质量管理业务数据报表，并及时提出整改策略，避免检查漏洞，实现质量管理数字化、智能化、信息化，提升质量管理力度与服务质量。

4.基于BIM的安全风险管理的应用。基于多条线路同期建设模式下铁路集团风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制新模式，明确各层级管理目标、容、范围及程序，解决建设范围广、管理层级多、管理层级模糊、管理分散，管理权限交叉等问题。基于“互联网+”的安全与隐患管控双重预防的安全管控信息化平台，解决动态风险信息不畅，监管不全面，隐患排查治理记录、管理、分析、处置等环节痕迹化资料不全，大数据分析难度大及无法倒查责任等问题。

通过创建安全技术措施模型，进行安全交底、安全样板引路。通过BIM模型，进行危险源识别、安全防护设计、受力分析等，并将BIM模型上传至协同管理平台，进行安全问题追踪和安全资料管理。平台支持安全管理方案在线审批，快速生成安全管理业务数据报表，缩短对安全隐患的响应时间，规避施工安全事故的发生。

5.基于BIM数字化建设管理手段。为保证标准体系与数字化管理落地实施，15号线推进过程中逐步形成了一系列数字化管理手段。

（1）编制一系列BIM技术应用指导要求，指导标准体系落地实施。

（2）建立全方位多层次的数据审核体系，保障数据的准确性、完整性与及时性。

（3）集团领导牵头组织集团各业务部门、BIM总体单位、各参建方形成1+N的数字化建管模式，并共同成立快线BIM+建管应用协同中心（15号线），通过集中办公、定期调度等方式确保本项目BIM应用及数字化建管工作的有序开展。

（4）打造数字化建设管理示范应用，明确各参建方内部数字化管理建设要求，规范协调各参建方之间的沟通协作，保障业务和数据同步，推动轨道交通15号线的高质量建设。

（5）建立培训制度，开展要求培训宣贯，同时也可推进新技术、新手段深度交流。

（6）同时针对应用过程管理，形成了报表制度、会议制度、巡检制度，最终落实到考核制度上，加强业主对参建方数字化应用管理。

6.基于“互联网+”的安全与隐患管控。为保证各项安全管理措施与技术措施落实到位，在15号线一期试点应用过程中建立了信息化管控手段。

（1）编制系统应用管理制度，包括风险管理办法、预警管理办法、隐患排查治理办法、考核管理办法等。

（2）结合15号线城轨快线建设实际情况，细化了隐患库，并对其进行分级，明确整改责任人、整改时间等。

（3）加强应用培训，对15号线各应用单位进行了点对点培训，确保实操人员熟练使用系统。

（4）建立了结构化考核标准与机制，系统根据每个人的职责，每月对不履责的行为进行自动记分，建设单位定期通报。

四、管理成效

（一）解决的关键问题

1.跨部门沟通协作困难。建管平台内嵌岗位职责与管理流程，使各部门、各参建方间形成标准化、流程化的工作模式，减少沟通协调冲突，合理有效利用组织资源，提升效率和绩效。

2.建设质量管理效率低。建管平台中集成文档管理、质量问题整改（派单）、问题整改提醒、预警等功能，提高问题上报速度，提高管理效率。

3.建设进度管理困难大。建管平台将BIM模型与时间挂钩，进行分级控制、动态展示，实现对进度可视化管理。同时平台可实现进度计划的通报、跟踪、监控、预警、进度款申报等功能，提高进度管理水平。

4.安全隐患排查不到位、不及时。安全管控系统依据安全生产管理体制，建立安全风险分级管控、完善隐患排查治理，落实安全生产主体责任。并与建管平台BIM模型相关联，直观地评估现场条件和识别风险，并根据算法自动判定风险等级，提供适当的解决方案。实现风险、隐患双重预防控制，应急物资可视化调度，提高应急反应能力。应用“BIM+”技术建立安全安全管控系统。实现了安全风险与隐患排查治理的信息化、规范化管理，实现了全员、全过程、全方位的动态信息化辅助管理及安全风险管理的分级管控与协同管理工作。

（二）效益价值

1.社会效益

外婆年纪大了，前段时间身体大不如从前，钱海燕忙着陪周启明做各种复查，没顾得上回诸暨看望外婆。却没想到外婆就这样走了。

（1）设计阶段利用先进技术辅助设计人员合理规划线路，减少线路周边房屋拆迁量，减少对树木、水域、旅游区的破坏，降低对环境的影响。

（2）借助BIM技术对施工交通组织、管线迁改等进行模拟仿真，可以最大限度降低施工阶段对周边城镇居民出行的影响。

（3）开展数字化、精细化建设管理，有效控制施工过程中的进度、质量、安全，保障工程质量，保障建设工人人身财产安全，亦可让建设中的线路更快地为人民服务。

（4）加快轨道交通新技术装备在建设阶段的推广应用。

（5）为设计、施工、运维阶段的管理提供可靠、准确、统一的数据格式，提高轨道交通设计、施工、运维管理信息化水平。

（6）有助于实现项目集群管理和智慧运维，打造智慧快轨和智慧铁路大脑，为重庆市铁路规划、设计、建设及智慧运维提供决策和方法，树立轨道交通行业信息化、智慧化运营标杆。

（8）社会政治效益显著。一方面提高管理效率、降低管理成本，避免和减少伤亡事故，有利于民生和社会稳定；再者铁路集团深入贯彻落实国家、省、市有关风险分级管控与隐患排查治理方面部署，在重庆市起到了带头作用。

2.经济效益

（1）设计阶段，优化设计方案、提高图纸质量，减少设计变更30%，有效的控制造价预算成本。

（2）全过程利用BIM建管平台开展信息化建设管理，实现项目进度、质量、安全的精细化管控，有效控制工程建设投资。

（3）为轨道交通项目的运营维护管理提供可靠的数据支撑，降低由于数据不统一、不准确以及沟通失误导致的成本浪费和潜在返工误工风险。

（4）安全管控系统的直接成本投入较低，一次性投入成本约100万元，每年因此而节省的人力、物力、财力以及降低或减少的经济损失至少为500万。系统的应用，进一步强化了施工单位、监理单位隐患排查治理的职责落地，丰富了隐患排查治理手段，提高了参建各方的安全意识、履职能力。同时促进优化资源配备，提高了信息传递效率，提高了人员专业素质，提升了隐患排查与治理效率，避免了重大事故的发生。

通过本项目实践可看出，BIM技术作为建筑行业的信息化抓手和容器，收集汇总来自GIS、智能终端、倾斜摄影等多维元数据，形成数据采集、保持、应用的体系、流程和工具平台，以运营需求的最终需求为起点，围绕项目管理行为和运维管理行为两个中心，打造“数字一张图”“数据一张网”“智慧一朵云”创新管理标杆项目，为国家级示范工程提供了方案参考。

通过确立安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制，秉持高效率低成本安全风险、隐患处置理念，不断推动关口前移，横观工程建设涉及各方面，纵观工程建设始末，不断加强风险源辨识及隐患点排查，不但满足各线路在规划、可研、勘察设计、施工期等各阶段的全过程动态风险管控要求，确立了风险辨识超前、工前查体完善、全过程动态管控的全面风险管控机制，更重要的是重庆铁路集团建设至今对在建所有线路风险源辨识全面、施工过程中各类风险规避恰当、重大风险管控合理，有效降低了事故的发生概率。