基于BIM技術的鐵路工程建設管理創新與實踐

王 同 軍

(中國鐵路總公司, 北京 100844)

近年來，鐵路路網規模不斷擴大、質量顯著提升，鐵路建設創造歷史最高水平。“十二五”鐵路固定資產投資完成3.58萬億元，新線投產3.05萬 km，“十三五”期間將新建線路2.9萬 km，至2020年全國鐵路營業里程達到15萬km左右。大規模鐵路工程建設促進鐵路建設運營技術不斷創新發展。在高速鐵路領域，我國已掌握在艱險復雜地質和多種氣候環境下，高速鐵路建設和運營的成套技術，構建了完備的高速鐵路技術體系。根據《中長期鐵路網規劃》(2016年調整)[1]，在“四縱四橫”高速鐵路的基礎上，形成以“八縱八橫”主通道為骨架、區域連接線銜接、城際鐵路補充的高速鐵路網。

鐵路工程建設具有規模大、標準高、建設速度快、管理協調復雜、周期長等特點[2]。在傳統的管理模式下，各個組織機構和建設環節之間存在信息壁壘、數據孤島，造成建設過程中面臨數據共享與分析困難、管理手段匱乏等問題[3]。以建筑信息模型(BIM)技術為核心的云計算、大數據、物聯網、移動互聯等新一代信息技術的發展，對鐵路工程建設產生了深刻的影響[4]。依托BIM技術建立的鐵路工程信息模型，為鐵路工程建設各個環節搭建了一個信息化平臺，使鐵路工程建設從源頭開始，建立數據之間關聯關系。隨著BIM技術的發展，其應用已逐漸融入企業信息化管理中，這種現代化管理模式需要對組織機構進行優化，對業務流程進行重組，打造新模式下的數據鏈條，可對工程建設數據在整個生命周期內進行管理，實現數據共享以及全生命周期的服務和閉環管理，為后續運營和維護提供支撐。

1 基于BIM技術的鐵路工程建設管理內涵

基于BIM技術的鐵路工程建設管理是以面向工程建設對象為核心，與現代管理技術、信息技術、建造技術相結合，通過一體化信息平臺，創新管理手段，促進鐵路工程建設過程協同、資源配置優化，強化工程質量約束，提升安全管理水平的一套系統管理體系。依托BIM技術建立的鐵路工程信息模型，以鐵路建設規劃和工程設計信息為底層模型，疊加建設階段的過程信息，形成竣工模型，為運維階段提供基礎設施運行和維護信息基礎，從而建立起覆蓋各個階段的完整的數字鐵路，推進鐵路建造信息化、數字化向智能化發展。

基于BIM技術的鐵路工程建設管理通過對數據的真實記錄、系統集成和有效組織，從信息維度、過程維度和價值維度為鐵路工程建設管理提供創新手段，實現協同管理。

1.1 信息維度

現代工程建設管理，離不開對工程實體信息的掌握和綜合。鐵路工程數字實體是模型單元組合、排列的具象表達。模型單元是鐵路工程信息模型中承載模型信息的實體及其相關屬性的集合，是信息輸入、交付和管理的基本對象。

從信息粒度角度，按模型單元承載信息等級劃分，模型單元分項目級、功能級、構件級和零件級，見表1。

表1 鐵路模型單元分類[5]

從信息的類型角度，鐵路工程建設所管理的BIM模型單元可分為橋梁、隧道、路基、站場、軌道、通信、信號、接觸網、牽引變電等不同專業信息模型。

從信息的特征角度，模型單元通常可以分為幾何要素和非幾何要素。BIM模型幾何要素包括表示鐵路構筑物的空間位置及自身形狀(如長度、寬度、高度等)的一組參數，通常還包含構筑物之間的空間相互約束關系，如相連、平行、垂直。BIM模型的非幾何要素包含鐵路構筑物除幾何信息以外的其他信息，如材料信息、價格信息及各種專業參數信息等。這些信息是鐵路工程建設階段的BIM模型中重要的數據，也是貫穿于鐵路工程建設生命期的核心數據，這些數據在不同階段被創建和利用，包含了豐富的工程信息，并支撐BIM模型的可視化三維展示。

1.2 過程維度

能夠支撐全生命周期應用是BIM技術的突出特點，這為鐵路工程建設全過程管理提供了技術手段。依托BIM技術，建立以工程實體為對象的信息模型，并在各個階段對模型附加各類信息。通過對項目信息進行高效地采集、存儲、傳輸、檢索、處理、計算等，提高項目管理效率，從而為鐵路工程建設全過程內的進度、質量、安全、成本、合同、環境等管理提供服務。

建設階段的工作是依據設計階段交付的設計文件進行施工的過程。在鐵路項目建設施工階段需要附加工程實體的建造信息，包括實體信息、設備信息、現場管理信息、合同管理信息、模擬施工信息、材料價格信息、機械管理信息、施工工藝信息等，還包括深化設計、施工計劃、加工、安裝等信息，同時還需要對進度、質量、安全和成本等信息進行擴展，最終形成建設階段鐵路BIM模型，并交付給運維階段。在建設階段還可基于鐵路BIM模型進行測量放樣、施工模擬、數字化加工、3D控制與規劃等應用。

1.3 價值維度

基于BIM技術的鐵路工程建設管理通過創建和共享BIM模型信息，實現鐵路工程建設管理手段的優化，其價值主要通過直觀的信息表達、統一的信息標準和一致的信息傳遞三個方面體現。

(1) 鐵路工程BIM模型是客觀世界的數字化直觀表達。BIM技術的引入，使鐵路工程建設活動更直觀形象，同時前置了建造過程和成果，將可能發生的沖突、問題提前預演，避免了在實際工程建設過程中可能發生的疏漏或錯誤。

(2) 鐵路工程BIM模型是依據完整統一的信息標準構建，可將鐵路工程項目建設過程中產生的規模龐大、種類較多、格式不一的復雜數據進行統一有效地信息描述，實現信息交換，同時有助于加快各類軟件對信息的兼容和利用，為信息共享集成管理奠定基礎。

(3) 鐵路工程BIM模型能夠實現建設管理中一致的信息傳遞，以工程為對象、以模型為載體將各類信息附加到BIM模型上，各參與方通過統一平臺針對最新模型進行辦公，保證建設階段各過程之間的信息流轉以及全過程信息共享，重點解決鐵路工程建設過程中信息傳遞受阻、各類信息不兼容等管理難點，極大地減少了中間環節的溝通和協調時間，使各方能夠方便獲取權限內的各類信息。

2 基于BIM技術的鐵路工程建設管理總體框架

基于BIM技術的鐵路工程建設管理是一種創新的工程管理理念，也是高效、互動的系統管理體系。與傳統管理模式不同，這種管理模式依托BIM技術,以協同管理為核心，打通建設管理全過程，提高工程建設品質。

2.1 總體框架

基于BIM技術的鐵路工程建設管理模式延伸了其應用領域，從設計至施工、運維涵蓋全生命周期，這種管理模式以建設單位為主導，施工單位為主體，開展多環境、多角色的協同應用實施，其核心是通過在工程建設全生命期中引入BIM技術，在標準統一、管控制約、技術工具的支撐下構建對各項目的全階段、全專業、全任務協同管理模型，創新鐵路工程建設業務應用組織管理手段，為鐵路工程建設項目的建設和使用增益。鐵路工程建設協同管理體系框架見圖1。

2.2 協同管理體系

鐵路工程是一個復雜系統，應在明確其外部環境和內部構成的基礎上，各參與方協同合作[6]，協同管理體系是鐵路工程建設管理框架的核心環節，將BIM技術與鐵路工程建設管理深度融合，打通各干系人在鐵路工程建設過程中協作、輸入、提取、更新或者修改BIM信息的交互環節[7]。協同管理是一個多層級的立面管理，將傳統的以組織管理為主體的管理模式更新為以數據流為主體的多方協同管理模式，并通過交互反饋推動整個價值鏈的提升。

鐵路工程建設協同管理模型以系統學和協同學為理論基礎，在組織、階段、資源(包括信息、資本、物資、裝備、人員等)參量的相互作用下，以實現目標最優化為目的，以BIM技術為實現的核心關鍵技術，由小及大，由縱向到橫向，構建項目、階段、專業、任務的協同管理概念模型，并運行基于BIM信息閉環流的系統分析、決策與運行、控制與反饋的協同機制，從而實現鐵路工程建設協同管理。鐵路工程建設協同管理模型見圖2。

根據協同管理模型從宏觀和微觀兩個層面對鐵路工程建設協同管理模型進行分析可知，宏觀層面包括項目協同和階段協同，微觀層面包括任務協同和專業協同；宏觀協同由微觀協同組成，微觀協同則逐級由宏觀協同實現。

(1) 項目協同

項目協同是一種宏觀橫向協同，主要針對一個建設單位管理多個項目的情況，通過組織建設單位內各部門或人員，整合組織內部的各類資源，協調組織內部各系統，使其目標明確、協調一致，并保證多個項目整體效益最大化。

項目協同模型通過對BIM信息的追蹤，強調管理的整體性與一體化，分析過程、組織、資源參量的協同方式，對各項目的資源環境、建設施工、人員組織、過程推進等方面整體把握調配，從工程調度、區域化督導、資源配置等方面產生協同效應。

(2) 階段協同

階段協同是一種宏觀縱向協同，主要是基于BIM模型實現勘察、設計、施工、運維四個階段間的信息流通與傳遞，使傳統的藍圖和文檔傳遞模式轉化為以工程對象為核心的BIM信息傳遞方式，從而解決階段之間的資源、信息、任務調配，實現設計向施工交付、施工向運維交付，以完成同一個項目不同階段的協同管理。

階段協同模型是基于BIM信息流的閉合，將各個階段的資源、組織統籌起來，消除每個階段內的冗余和非增值活動，協調階段交叉中存在的工作交叉與重疊，信息不對稱等問題，從而使各階段緊密、準確搭接，有效改善上下游參與方的溝通狀況，避免過程分割產生的各種問題。

(3) 任務協同

任務協同是一種微觀的協同，是指在鐵路工程建設過程中多項任務交叉的情況下，基于BIM模型分析各任務之間的關系，進而在管理過程中將其重組整合或進一步細化分解，繼而消除子任務之間的交叉耦合關系，提高工作效率，減少管理沖突。

任務協同模式是在分析工程建設各個任務之間關系的基礎上，追蹤任務與任務間的信息流，根據信息的交流反饋，細化、重組任務與子任務，從而完成任務協同。任務協同模型可以利用BIM技術的建模與仿真技術對施工過程進行改造，在施工前實現全方位數字化的施工環境模擬，優化配置施工工人、施工機械、施工材料等資源。

(4) 專業協同

專業協同是一種微觀的橫向協同，基于對鐵路工程建設過程中路基、橋梁、隧道等多專業的設計及施工流程和特點的充分了解，基于協同學理論，合理分解、分配專業任務，實現專業間有序作業，互不沖突。

專業協同模型通過BIM模型將鐵路工程建設中分散的專業按統一標準集合至模型中，強化專業間的信息互通與協作，輔助信息流轉與共享，其協同模型充分考慮了專業內協同和專業間協同。專業內協同主要是根據一道工序與下一道工序之間的銜接管理進行協同；專業間協同則是根據工程接口來關聯各個相關專業，如提供站前工程、房建工程與四電工程的接口。根據雙向維度，專業協同模型通過信息模型進行傳遞，在模型上附加有效信息，整合工藝工法和施工專業的信息和流程，以完成鐵路工程建設的成本、進度、質量、安全管理。

以上分析的協同模型是基于BIM信息流的概念模型，為鐵路工程建設管理提供一個模型參考和理論支撐。協同模型的應用將會在項目、階段、任務專業的建設施工活動中產生深刻的協同效應，將最大程度的降低管理成本，提供管理效益，產生協同資本。基于BIM信息的協同管理將是未來鐵路工程建設管理的重要方向。

2.3 技術支撐體系

技術體系是總體框架的底層支撐。在需充分考慮業務范圍和技術發展的情況下，從空間、數據、應用三個維度構建技術體系。空間維度即基礎設施維度，基于“云”概念，廣泛采用社會資源，建立統一的通信、計算、存儲基礎設施，滿足移動互聯、在線應用的隨時隨地訪問與信息處理需求；數據維度，以BIM技術為核心，融合云計算、大數據、物聯網、互聯網等新一代信息技術，通過相關設備、軟件實現數據存儲、訪問及分析；應用維度，信息技術與業務技術深度融合，圍繞業務，開展技術應用。

技術體系實質是對現有工程管理模式進行以信息化為中心的技術支撐，使工程管理能夠充分利用信息技術的高速高效優勢。技術體系是基于BIM技術的協同管理體系的實現基礎，先進、適用、安全的技術體系是工程建設整體管理水平的保障，可以有效規避信息風險，支撐工程管理模式的轉變，使工作效率得到提高，有效壓縮了工程建設成本。

2.4 業務應用體系

業務應用體系是鐵路工程建設協同管理體系的價值體現。為實現工程建設管理的優化和控制，從應用層次、實施模式和應用領域構建應用體系。應用層次根據BIM等技術的應用程度劃分，代表技術應用的成熟度，信息技術與建設管理融合越深入，應用層次越高；實施模式是解決工程建設產業鏈各方由誰主導信息化應用等問題，推動數據流各階段的流轉和貫通，主要包含設計單位主導模式、建設單位主導模式、施工單位反向推動模式、咨詢單位協助服務模式；應用領域包括設計階段應用、建設管理應用、施工管理應用和工程技術應用等方面，以BIM技術為核心的應用本質是基于“從設計交付—施工交付—反饋設計”的閉環應用。

業務應用體系體現“集合而成”的特質，具有綜合性、協同性、創新性等優點，強調效率與效果并重，是BIM技術的具體實現，是對傳統管理方式改進的落地應用。業務應用體系是一個開放的體系，為鐵路工程建設多邊群體提供互動機制，利用多樣化的供應滿足多樣化的需求，構建具有成長潛力、多方共贏的生態體系，轉變鐵路工程建設信息化發展模式。

2.5 標準規范體系

標準體系是鐵路工程建設管理框架的基礎和依據，其制定目標則是實現鐵路工程建設的標準化管理。工程建設管理標準規范體系是一個多元維度的體系結構，其維度劃分見圖3。

多維度的標準體系涵蓋鐵路工程建設各方面，不同維度的標準通過標準接口體系對接，從而構成完整的中國鐵路工程建設標準體系。標準體系的構建為整合鐵路全產業鏈資源，對產業鏈各個環節精準把控，促進鐵路產業整體提升，發揮鐵路產業優勢，保障各個階段間信息的高效流轉和利用提供了標準依據，有力推動鐵路工程建設進入標準化建造和管理新階段。

2.6 管控保障體系

管控體系是鐵路工程建設管理框架的頂層制度，服務于鐵路BIM建設戰略規劃。管控保障體系主要有4大要素：組織結構保障、管理制度保障、激勵機制保障、人才隊伍保障。組織結構保障是運行載體，管理制度保障是前提，激勵機制保障是助力，人才隊伍保障是源泉。

管控保障體系是對傳統組織方式、管理模式和工程建設過程的革新，是BIM技術在鐵路工程建設應用的重要保障。為適應基于BIM技術的工程建設管理模式，建立了開放的數據接口體系,制定了一系列的專業管理辦法和機制,明確了信息化管理條件下的職責、崗位設置、專業管理要求、人才制度、信息流轉機制等,在基于標準化管理的基礎上，結合BIM技術的發展，為鐵路工程建設管理提供保障。

3 基于BIM技術的鐵路工程建設管理實踐

BIM技術在鐵路工程建設實踐中擔當約來越重要的角色，且存在巨大的發展需求，具備成長潛力。在基于BIM技術的鐵路工程建設管理總體框架下，經過多年的探索與實踐，鐵路工程建設管理取得了顯著成效。

3.1 項目群協同管理

當前鐵路工程項目不再是簡單的單項目，而是由多個項目組成的項目群。項目群管理需要涵蓋工程對象、目標、流程、技術等全要素，在多維度上對質量、安全、進度、資金等進行整合式管理，應用BIM技術將相互關聯的項目構成一個整體，實現多參與方、全階段、多要素的系統協同管理，對高質量地建設好鐵路工程項目至關重要[8]，從而達到工程項目的全局優化提升項目整體水平，見圖4。

(1) 實現多項目集中工程調度和多維度決策分析

通過建立總公司、建設單位、指揮部和標段四級調度系統，將鐵路工程建設過程中工作層關注的零散碎片化信息進行遴選，并且利用統一的數字化交班與決策支持系統等手段，整合出建設管理層最為關注的工程進度、質量安全、作業總覽、紅線預警、投資完成等信息提取，便于管理層在海量數據中獲取關鍵信息，滿足最短時間內掌握最關鍵信息的愿望，實現指令、信息、統計、報告等的電子化上傳下達和應急事件信息的及時傳遞。

(2) 自由組合靈活調整的區域化督導管理

區域化督導管理把參建單位的不良行為、標準化管理和信息化應用考核等三項內容進行綜合集成，對各項目部的施工日志填報率、數據實時上傳兌現率、質量安全風險問題處置率等數據自動抓取并量化，通過建立全路聯網的面向個人和企業的違規行為扣分機制，建立統一完備的從業人員履歷庫和信用庫。強化現場上崗人員資質管理，杜絕無資質人員違規進場，及時發現參建人員的歷史從業污點，實現隨時調閱信用評價全過程的分數和相關記錄。數據真實可靠，不可更改，避免信用評價暗箱操作和人為干預，實現了陽光操作，公正透明，一定程度上預防了腐敗問題的發生。

(3) 網絡化資源調配

網絡化資源配置應用互聯網+BIM技術，以指導性施工組織、實施性施工組織為統領構建兩級資源配置體系，推動單位生產力調優和提升。網絡化資源配置結合電子施工日志和圖形化周報，對重難點項目(控制性工程)開展施工組織紅線管理及預警體系分析，構建全路集中統一的施工組織跟蹤與分析體系。

通過指導性施工組織將各專業施工節點計劃與自動抓取電子施工日志的進度信息進行比對，推演全線各專業工程總量、開累完成量、完成百分比及剩余工程，采用形象進度圖、計劃甘特圖展示工期預警，及時督促施工單位加強資源調配，嚴格落實施工組織節點工期，實現從全線總體到各標段詳細的進度評估并進行紅黃燈預警。利用全路共享的信息平臺建立大型機械裝備、專業隊伍以及物資材料的閑置及租用信息，根據工程施工路徑和工期安排，確定工程重點難點，有效提升資源配置效率，及時調整資源配置和工作部署，使得進度管理更加敏銳化、形象化、智能化。在鋪軌階段和聯調聯試階段，通過對項目群的統籌，綜合考慮各項目的工程特點、工期要求、線路長短等，利用總公司統一的資源配置能力，開展全路資源網絡的調配,統一長軌運輸、機車運用等情況。

3.2 單項目云化建管

綜合利用BIM+云計算、物聯網、大數據、移動互聯網等技術，統籌協調項目各參與方，建立覆蓋全國的多層級開放式云平臺。平臺涵蓋建設過程中數據采集、存儲、加工、分析等全過程，能夠打破信息壁壘、消除信息孤島，解決項目各參與方溝通不暢、變更頻繁、信息不一致等問題。通過“平臺+應用”的方式，構建基于移動互聯的線網管理、以進度質量安全相互校核數據治理、各干系人共同決策共同負責的現場管控，實現建設信息資源高度共享和應用，以及對建設管理目標全過程、全要素、全專業的全生命周期精細化管控。單項目云化建管體系見圖5。

(1) 基于移動互聯的線網管理

鐵路工程是線性工程，線路長、施工作業面多、范圍廣、彼此間距離遠，難以利用局域網進行現場生產管理。基于移動互聯的線網管理通過移動互聯網絡將工程建設各參與方互聯成網，其設備易于攜帶和隨時隨地使用，以使現場數據能夠傳輸及時。現場施工和項目管理者只需隨身攜帶一部移動設備并連上網絡，任意時間、地點就能獲取項目基礎數據和相關現場數據，扁平了項目管理，可減少各單位溝通協調時間，提高溝通效率，極大釋放建設、監理、施工管理者時間和精力，使專業管理和組織管理逐步走向協同一致，使各干系人同心同向，專注現場管理確保工程安全質量。

(2) 實現以進度質量安全相互校核的數據治理

以進度數據為主線，質量安全業務數據為核心，開展各業務數據融合貫通及校核分析，使管理者面上管理和點上施工逐步一致，簡化管理層級，提高決策效率，使管理者直面現場，讓作業者更加專注作業要點。

安全管理從風險識別和研判入手，監測風險發生的時間、位置和級別，通過平臺不同維度綜合分析，進行風險分析、預警分發、問題處置和事后追溯。同時對按時監測進行有效監督，以強大的分析統計功能，快速定位風險源，實現對安全風險宏觀全面的掌控。基于云化建設管理將現場各類數據進行集中存儲管理，依托于嚴格的數據治理，通過云計算資源進行高效、快速關聯計算分析，從橫向、縱向等多角度進行貫通分析，進行數據之間的關聯校核，從而實現基于多數據源的安全風險分析與識別。

質量管理以現場監測軟件設備為手段，以閉環管理為抓手，依托信息化平臺開展進度數據與質量數據融合對比，及時提醒、發現質量問題的薄弱點，及時發現現場應做未做的情況，實現問題發現、傳遞、提醒和閉環處置。通過多角度、多維度統計分析功能，總體把控問題導向，實現全面有重點的質量監督管理。

以隧道安全數據為例，通過和進度數據關聯，掌握隧道開挖、仰拱、二襯的最新進度，結合圍巖量測、超前地質預報和隧道步距等模塊數據，實現圍巖量測應測與實測對比、超前地質預報的應報與實報對比、步距超限對比，同時通過單作業安全風險多因素疊加分析，及時了解隧道風險綜合預警，而非單項指標預警，為建設施工管理提供更加準確的信息，讓管理者和作業者統籌掌握隧道前后各方的風險情況，提前采取相關處置措施，降低隧道施工的風險。

(3) 形成各干系人共同決策共同負責的現場管控機制

以一線施工數據為發端，形成現場作業者第一時間掌握、處置，各級管理者聯防協查，分級負責的工作機制，將全路各級管理干部和專業技術人員的知識和智慧集中在一個平臺之上，形成互相學習、相互提高的專業化管理氛圍，強化了現場管理水平。

以隧道圍巖量測報警問題為例，采用變形總量和變形速率對隧道安全進行等級管理。在變形總量方面，根據隧道圍巖變形量將預警等級分為兩級，即紅色和黃色預警。當Ⅲ級圍巖變形量超過80 mm，Ⅳ級圍巖變形量超過100 mm，Ⅴ，Ⅵ級圍巖變形量超過150 mm將出現紅色預警，此時將會暫停施工，增設橫、豎支撐進行搶險，再進行后續施工時，將加強支護，調整施工工法；當Ⅲ級圍巖變形量在40～80 mm，Ⅳ級圍巖變形量在50～100 mm，Ⅴ，Ⅵ級圍巖變形量在75～150 mm時，將會出現黃色預警，此時需加強監測，必要時采用網噴混凝土等措施進行補強。在變形速率方面，測點位移速率大于等于5 mm/d，由監理工程師組織施工現場分析原因并采取措施；當速率連續2 d大于10 mm/d時，由監理單位組織施工單位進行原因分析和制定措施并上報建設單位批準；當速率大于15 mm/d時由建設單位組織設計、監理和施工單位進行原因分析并制定措施。通過圍巖量測變形報警數據，形成各干系人共同、分級負責，通過利用信息化平臺將全路的隧道監控量測信息進行統一分析管理，形成工程建設問題和解決問題方案專家知識庫。這些信息為現場施工、管理人員所共享利用，從而提高參建單位人員專業知識和現場管理水平。

3.3 單元化數字建造

應用BIM技術、工程分解技術，從專業領域和業務活動角度對建造項目進行劃分，優化傳統的工作模式和管理流程，推進以構件、零件、組合件為核心的建造模式。鐵路工程實體的單元劃分，線下工程按工序、站房工程按流水段、四電工程按系統的單元劃分，通過建立建造單元的編碼體系和表達規范，實現工程實體和設備的單元化、規范化管理，見圖6。

(1) 基于BIM技術的數字化施工

采用基于BIM技術的數字化施工技術，形成鐵路包括路基、橋梁、隧道工程建設過程中設計、施工、檢測各個環節的所有過程數據傳遞、存儲和共享，實現對施工現場的實時掌控，以及歷史數據的回溯，確保施工質量。利用高精數據傳感器自動獲取關鍵質量過程數據和重要質量參數，如連續壓實值、路基沉降量；利用北斗定位系統在鐵路工程建設中開展人員、機械精確定位，開展原材料運輸的路徑跟蹤分析，開展鋪軌期站前、站后施工交叉作業的安全提醒；利用高精測量等技術實現對施工成品構件的快速檢測及實現施工過程的數字化；利用BIM仿真模擬技術開展關鍵工序的方案優化與完善；利用三維激光掃描技術開展隧道的斷面質量檢測、超欠挖分析與圍巖監測等工作。基于BIM的數字化施工將施工期間的全過程的數字信息集成，逐步豐富和完善鐵路數字孿生系統。

(2) 可視化外業管理

BIM、GIS、無人機攝影、三維激光掃描、二維碼等技術為可視化外業管理提供了技術支撐。通過大范圍多角度立體觀測對數據進行交互處理，建立三維鐵路虛擬環境，將數據轉換成圖形或圖像的形式進行可視化、單體化管理，實現對進度、環水保、征地拆遷、隱蔽工程等外業的實時精準管理與控制。

利用傾斜攝影技術實現橋梁、路基、大臨、軌道、四電等設備、設施的實景建模，與鐵路實景BIM模型單體分離、構筑物實體對照等，實現物理實體與信息虛體的比對分析演算。對于隧道、站房等封閉空間利用三維激光掃描技術，直接得到真實物體表面的空間采樣點，即點云數據，利用點云數據重構三維物體表面，通過在多個方向和角度對同一物體掃描，實現對多視點云的拼接，從而完成三維物體數據整合。

(3) 正向的內業管理

鐵路建造內業管理過程需要滿足各種復雜組織方式和施工環境等場景要求，通過建立基于BIM模型的編碼體系、可信認證、竣工檔案電子化要求內業管理模式，實現成檢表、施工日志等的正向輸出，基于建造過程中內業的編制、傳遞、版本管理，形成建造過程的精細化管控，真實記錄和管理建造過程的安全、質量、進度、投資等情況，避免人為造假竣工資料，脫離建造實際。

構建基于二維圖和基于BIM技術的數字化成果交付、審查和存檔等的內業管理模式，完善工程竣工備案模式，為建設、施工、監理、設計等參建單位提供文檔創建、流轉、歸檔和個性化服務。改進鐵路建造信息資源的獲取和表達方式，探索知識管理和發展模式，推進數字檔案建設，完善知識庫，實現知識的共享，充分挖掘和利用知識的價值，強化鐵路建造知識管理，支撐鐵路智能建造。

3.4 全壽命數字管理

遵循全壽命周期管理理念，通過建立超高模擬度的產品、資源、數據和建造工序流程等虛擬仿真模型，將全要素、全過程虛實映像進行融合，推行三階段兩交付模式，以BIM模型協同設計為源頭，開展二三維一體化設計交付、數字化施工、竣工交付，實現貫穿由設計到交付、運維的全生命周期數據傳遞，達到全過程持續迭代優化。

(1) 基于施工圖的設計交付

傳統的設計資料交付采用紙質文檔和光盤結合的線下交付模式，文件交付后歸檔困難，設計數據信息利用率低。采用松耦合的Web服務技術，實現與基于BIM技術的應用系統集成，實現與管理門戶系統集成以及設計交付系統與BIM模型應用的數據同步。利用基于BIM技術的二三維一體化設計交付模式，將傳統的二維施工圖紙、文檔、表格交付與三維的BIM信息數據交付相結合，并以設計單元為單位進行資料歸檔管理，建立BIM模型、圖紙和文檔的關聯關系，使設計單位提交的數據資料能夠被有效的管理和利用。

(2) 基于建維一體化的竣工交付

在竣工驗收階段，將鐵路建設過程中形成的設計資料、過程資料、竣工驗收資料、BIM模型等數據統一集成，竣工驗收的竣工文件由建設管理平臺生成并存儲，按照運維管理的需求，生成運維管理數據庫，實現建設管理向運維管理的轉化，形成鐵路建設全過程的數字化產品。通過建設階段的數字化移交和體系轉換，將BIM模型承載的建設管理過程信息無縫轉移到基于BIM技術的運維管理平臺，完成建設模型向運維模型的轉化，為基礎設施運維提供基礎。

4 結論與展望

基于BIM技術的鐵路工程建設管理打通了智能建造領域的信息傳遞路徑，奠定了智能化建造的基礎。本文以實現工程管理的宏觀把控和精益協調為目標，提出基于BIM技術的鐵路工程建設管理內涵，系統構建協同管理理論框架，深入開展應用實踐，為鐵路工程建設現代化管理提供了一套完整的解決方案。

(1) 深度融合以BIM技術為核心的新一代信息技術，創新鐵路工程建設管理理念。利用BIM技術對工程實體信息的多層次表達和集成優勢，在工程建設各階段分別疊加對應過程信息，通過一體化信息平臺承載鐵路工程建設管理全生命周期信息模型，實現對客觀世界的數字化直觀表達。

(2) 明確基于BIM技術的鐵路工程建設管理框架，突出協同管理核心價值。中國鐵路工程建設管理充分吸收現代管理理念，突破傳統的以組織管理為主體的管理模式，建立以信息流為主體的多方協同管理框架。在標準統一、管控制約、技術工具的支撐下充分發揮工程建設中的組織、階段、資源因素的相互作用，實現項目協同、階段協同、專業協同、任務協同，優化工程項目管理。

(3) 落地鐵路工程建設現場管理應用，實證基于BIM技術的鐵路工程建設管理架構。將鐵路工程建設協同管理方法應用于實際工程項目中，針對項目群協同、全體系管控、數字化施工等多個層面進行豐富實踐，凸顯了其在中國鐵路工程建設管理中的重要價值。

基于BIM技術的鐵路工程建設管理體系在技術發展中不斷完善，必將與鐵路工程實踐深入結合，向縱深發展，將覆蓋鐵路勘察、設計、施工、運維全過程，涵蓋橋梁、隧道、路基、站房、四電等全專業，涉及設計、施工、建設管理、運營維修等全體人員。BIM技術的廣泛應用和深入發展，引發了鐵路工程建設的一場革命，有力地推動了中國鐵路建設朝著智能建造方向邁進。