可視化數字化鐵路接觸網BIM管理系統應用研究

劉璐 王振鐸 張望

摘 要：通過對鐵路工程施工管理過程的研究，以接觸網專業為試驗點，將管理的業務流程與BIM+GIS軟件系統結合起來，進行可視化數字化的全新管理模式，解決傳統施工管理過程中的低效率問題。

關鍵詞：接觸網;可視化;數字化;BIM管理系統

中圖分類號：TM922.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）03-0024-02

0 引言

傳統的施工管理過程中存在的以下主要特點：項目建設周期較長，工作效率低;業主管理費較高，前期投入較大;由于承包商無法參與設計階段的工作，設計的“可施工性”較差，當出現重大的工程變更時，往往會降低施工的效率，使項目進度拖延;傳統施工管理過程中因為沒有相應高效的管理工具而導致管理效率低下，管理層與現場脫節，比如管理層不能及時了解現場的施工狀況，或不能全面了解施工現狀，再者，在統計物資計算成本時，由于數據繁多，人工統計很容易出錯（這是由于人腦的特點決定的）;施工人員技術水平不夠，企業采用傳統的施工技術，對施工的具體環境也缺乏足夠的了解，在沒有對設計圖紙的重點內容完全掌握之前，就無法根據施工的具體環境和傳統的施工技術進行合理的組織和分工，另外，現階段工程施工人員大多數都是來自農村的務工人員，他們的施工技術水平和能力較低，進而影響施工的質量和進度等。

針對傳統施工中存在的種種困擾，在《國家信息化發展戰略綱要》明確確立了發展目標的大背景下，我們引入BIM+GIS技術，實現可視化數字化的全新管理方式，為鐵路工程信息化發展探索明路，為后期的鐵路大數據、人工智能發展積累寶貴數據。

1 鐵路接觸網BIM管理系統

接觸網BIM管理系統是一種基于Web和Browser/Server（瀏覽器/服務器，簡稱B/S）結構的可視化數字化的軟件管理系統，具有分布性強、維護方便、開發簡單且共享性強、總體成本低等特點，其集成了三維BIM模型、GIS系統及信息化管理系統等，實現了項目可視化模型瀏覽，協同辦公，各類信息數據管理，業務流程管理等。

1.1 三維BIM模型

BIM（Building Information Modeling）技術是在2002年由Autodesk公司率先提出，其核心是通過建立虛擬的可視化三維模型，利用數字化技術，以三維模型為載體建立完整的、與實際情況一致的模型信息庫。該信息庫不僅包含描述模型構件的幾何信息、專業屬性及狀態信息，還包含了非構件對象（如空間、運動行為）的狀態信息。其有如下特征：可視化、協調性、模擬性和優化性;應用于鐵路建設管理的全生命周期;屬于數字化設計。本項目主要針對鐵路接觸網專業進行三維模型的創建，克服了遇到的種種難題，并且取得了技術突破。

超長帶狀復雜接觸網BIM模型的創建，使用自主研發的Civil Station Designer簡稱（CSD）進行批量自動化創建大體量模型。使用可編輯的PCL文件通過修改主控參數，快速的創建出各種導高，結構高度等不同尺寸的模型，能夠快速地創建三維BIM模型。

通過模型輕量化工具處理后，將輕量化處理過的三維BIM模型與GIS應用結合，并加載對應的地形文件或者矢量圖層，就形成了以遠視角和近視角兩種瀏覽方式，遠視角以空間分析為手段對鐵路工程進行全局性表達;近視角以三維可視化的BIM模型為核心，在工程項目的全生命周期進行信息的提取、存儲、修訂、發布、匯總等。

1.2 集成GIS應用

地理信息系統（Geographic Information System或Geo-Information System，GIS）有時又稱為“地學信息系統”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統，是在計算機硬、軟件系統支持下，通過采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述物體空間定位分布對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中有關地理分布數據進行處理的一類計算機系統。鐵路工程項目地域廣泛、復雜帶狀分布、施工復雜，在傳統管理模式下想進行高效、低成本的信息傳遞比較困難。GIS應用的集成滿足了鐵路工程上用戶對工程項目進行全局性表達的需求。

1.3 信息化管理

接觸網BIM管理系統是以Web端和移動APP兩種平臺一起協同使用，主要流程如圖1。

由Bentley建模工具創建出工程BIM模型，經過編碼及掛碼后，經過模型輕量化工具進行處理并發布到數據中心服務器上，實施前期先導入系統的基礎信息，在實際施工過程中由進度填報員在移動App端和Web端進行每日的實際物資消耗和工程量的填報，然后在Web端對比之前的計劃一并輸出物資、造價和進度的報表。

1.4 一桿一檔

根據鐵路總公司下發的一桿一檔指導意見，建立一桿一檔的數據統計查詢方式。實現在三維模型構件級別以接觸網單支柱及其順向的一跨吊弦進行匯總查詢。以一桿一檔的形式查看構件在不同階段的屬性信息，起到可以實時查看，并且可以追溯的目的。

1.5 二維碼應用

研究在工程管理中如何運用二維碼技術提高企業的技術水平、工作效率和綜合競爭力。

根據CAD二維圖紙創建出接觸網三維BIM模型，其中每個部件都有唯一編碼信息和對應自動生成的二維碼信息，就像個人的身份證號碼一樣可以定位追溯，每個部件在設計、采購、施工、驗收等整個生命周期內的信息都圍繞二維碼信息進行記錄和更新，二維碼也可以打印出來貼到對應的部件實物上，現場的施工人員需要的時候，就可以拿安卓智能手機掃描對應部件上的二維碼查看其具體的設計參數信息等，這樣也就能避免很多施工在設計階段中已經考慮到問題，避免施工質量不達標情況的發生。

1.6 質量管理

傳統施工中施工人員技術水平往往不夠高，在沒有對設計圖紙的重點內容完全掌握之前，就無法根據施工的具體環境和傳統的施工技術進行合理的組織和分工。另一個方面，現階段工程施工人員大多數都是來自農村的務工人員，他們的施工技術水平和能力較低，進而影響施工的質量和進度等。除了加強對施工技術的培訓和指導，本系統也將每個部件的施工工序視頻和圖紙嵌入進來，管理人員可以通過Web端方便的查看部件對應的工序視頻和設計圖紙等，施工技術員也可以在施工前觀看對應部件的視頻信息后及時指導現場的施工人員，通過這樣也可以大大提高施工的質量等。

1.7 進度管理

進度管理主要是結合現有的管理模式，并且在此基礎上進行流程梳理和改進，計劃的制定由粗到細，以總計劃、年計劃、季度計劃和月度計劃不同顆粒度來進行施工計劃。并且加入了流程審批機制，只有當計劃審核生效后，后邊的統計報表數據輸出中就會反映施工計劃的數據對比情況。

1.8 物資統計

物資統計主要是以不同的工區、單位工程、錨段、分項、起始時間和里程段等統計實際的物資消耗情況，并輸出報表。

1.9 造價統計

造價管理主要是結合現有的合同價格清單，并且關聯到具體的三維模型構件，填報人員根據構件所有工序的完成表示構件的完工，其單個構件的造價數據就反映了實時的造價情況。通過造價的計劃和實際對比統計分析，就可以實時的跟蹤和監視到造價的節超情況，為管理者決策提供高效的分析工具。

2 結語

鐵路接觸網BIM管理系統的應用在為施工過程提供技術支持、促進項目標準化管理、提升項目生產效率、提高施工質量、縮短工期和降低成本等多方面得到了有效驗證。實施過程所總結形成的組織管理、軟件系統、管理標準、應用內容四個方面形成了一整套完整的BIM應用體系，為中國鐵建電氣化局集團開展BIM應用提供樣板。BIM技術應用于工程項目管理，是一項復雜的系統性工程，需要從組織管理、軟件系統、應用標準三管齊下，才能達到預期目的。BIM技術在工程建設領域的應用還處在探索階段，有很多的技術問題及管理問題需要解決。同時，本項目研究時間緊，經費緊張，先期重點以接觸網專業為主開展實施，取得了良好的應用效果，后期仍需要投入研究，不斷完善。

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