城市軌道交通設備數字化分類和交付應用研究

張波ZHANG Bo；安文章AN Wen-zhang；許有俊XU You-jun

（①內蒙古科技大學，包頭014010；②北京市軌道交通設計研究院有限公司，北京100101）

0 引言

城市軌道交通行業屬于重資產型行業，對設施設備的有效管理是保障城市軌道交通安全運行的關鍵工作[1]，地鐵資產城市軌道交通工程中設施設備物資具有種類多、專業性強、價值高、使用地點分散、資產變動頻繁、資金比重大、管理難度大等特點，包括房間、UPS、FAS、供電、自動售檢票通信、信號等數十個專業[2]，設施設備需要經過設計、建設、運營使用、維修保養等不同的項目階段，為滿足設施設備各階段的交付要求，必須有規范統一的分類及其編碼來進行互相區分，以規范設施設備組成架構，滿足設施設備全生命期的需求。現如今，編碼體系及數據格式不一，設施設備分類信息與空間位置信息難以形成精確地對應關系，使其在建設階段及后期運維階段的資產移交過程中仍以分散、孤立的形式存在[3]，導致形成眾多的信息孤島[4]。為了城市軌道交通設備安全、高效運行，降低維護的成本，越來越多的城市逐漸開重視城市軌道交通設施設備的管理工作，但信息系統相對獨立，加上對空間位置信息重視不夠，導致仍未形成適用于城市軌道交通全生命周期過程的設施設備編碼和空間位置編碼體系。

因此，本文主要研究城市軌道交通按照系統功能分類，并基于線分類法對城市軌道交通設施設備進行分類、編碼，將以分散、孤立、混亂形式存在的設施設備形成一個系統的施設備分類與編碼體系；研究對城市軌道交通工程的車站、區間、停車場、車輛段、主變電所、控制中心的獨立功能空間進行位置編碼，為精細化管理提供精準的空間定位；研究城市軌道交通設施設備與所在位置雙向聯動，實現基于BIM技術建立軌道交通設施設備編碼和空間位置編碼的邏輯關系。有利于全面數字化建造，打造數字化地鐵[5]，從而實現城市軌道交通信息化、標準化、系統化的管理[6]，為基于BIM、物聯網、大數據等技術的開展智能運維奠定數據基礎[7]。

1 城市軌道交通設施設備數字化分類編碼研究

1.1 設施設備分類編碼原則

城市軌道交通設施設備的分類應滿足資產管理、運維管理和物資管理的需求。以城市軌道交通設施設備的專業屬性為基礎進行分類。城市軌道交通設施設備分類應達到設施設備的組成部件單元。城市軌道交通設施設備的分類應包含城市軌道交通各種專業配置的基礎設備，并可在現有分類的基礎上進行擴展。

系統性，在制定設備編碼規則時就加以充分考慮應與其保證之間的統一、協調，形成一個系統性的分類編碼體系。

唯一性[8]，規定每個編碼只表示一個設施設備。一經確定，不得改動。

可擴充性，基礎信息編碼中要留有適當的擴充空間，以保證隨著軌道交通新業務的發展而進行擴充和調整，但不打亂原有的編碼。

適用性，要適合軌道交通信息化現狀，利于信息化系統資源的整合、共享。

1.2 設施設備數字化分類方法

按系統功能分類，各種設施設備按專業用途進行分類，如車輛、給排水、防災報警、通風、FAS、BAS、AFC、高低壓供電等。

1.3 設施設備分類編碼結構

按系統功能分類并基于線分類法對城市軌道交通設施設備進行分類。編碼按照“大類、小類、大組、小組”專業層次屬性進行劃分，每層次2位數字編碼。（圖1）

圖1 城市軌道交通設施設備分類結構圖

注：大類，表示設施設備所屬的“專業”；

小類，表示該專業內其功能的“系統”；

大組，表示該“子系統”或者“設施設備”；

小組，表示設施設備的組成部件。

2 城市軌道交通空間位置編碼研究

研究對城市軌道交通工程的車站、區間、場段、主所、控制中心中的獨立功能空間進行網格編碼，為精細化管理提供精準的空間定位，實現設施設備的空間查詢分析以及空間自身信息管理。實現對設備的精準定位，為后期運維數字化移交的管理奠定數據基礎。

為滿足城市軌道交通的資產移交要求，實現資產管理信息系統中的資產與所在位置雙向聯動，需要采集城市軌道交通設施設備所在位置的編碼數據，信息化建設項目組已制定了位置編碼方案，現需要城市軌道交通工程建設管理部組織車站、區間、場段、控制中心的施工標段按照位置編碼方案進行位置編碼數據的采集，并交于對應的監理工程師審核。包含設備資產安裝的空間位置。位置編碼有助于管理及報修維修，能快速找到相應的資產及設備數據，以便于建立無論是人員定位描述或資產設備定位描述的統一溝通平臺。

2.1 位置編碼編制原則

層次性，按照線路代碼、區域代碼、建構筑物代碼、樓層代碼、房間代碼五部分進行編制，由整體到局部進行編制。

唯一性，每個房間只一個位置編碼與其對應，位置編碼一經確定，不得改動。

2.2 房間位置編碼

2.2.1 房間位置編碼方法

線路代碼表示設施設備當前所在的線路，采用2位數字代碼表示。

區域代碼表示設施設備所處的具體車站、區間、停車場、車輛段、主變電所、控制中心等，采用4位數字代碼表示。其中，車站按順序從上行站至下行站依次編碼。上行區間：南北向線路以由南向北；東西向線路以西向東；環形線路以列車在外側軌道線的運行方向。停車場、車輛段、主變電所、控制中心則需要獨立編碼。

建構筑物代碼采用2位數字代碼表示，主要包括獨立的建筑購物。

樓層代碼采用2位數字代碼表示，對于站廳、站臺層公共區的開放空間區塊，其中樓梯、扶梯、垂梯區塊均為特殊樓層，采用對應的特殊樓層代碼。

房間代碼采用2位數字代碼表示，房間代碼按照各樓層的平面圖中軸號從小到大順序編號。

對于樓層內的風井、管井等、樓梯，其中井類，以“GY”+“井序號”表示；樓梯類：以“LZ”+“樓梯序號”表示。

2.2.2 房間位置編碼結構

城市軌道交通設施設備的空間位置編碼是指設施設備在現場的地理位置，由線路代碼、區域代碼、建筑物代碼、樓層代碼、房間代碼五部分組成。采用12為數字型代碼表示。（圖2）

圖2 房間位置編碼結構體系

2.3 車輛位置編碼

2.3.1 車輛位置編碼方法

車輛代碼表示車輛的編號，采用2位數字代碼表示，從“01”開始至“99”，車次代碼表示每輛的節次編號，采用2位數字代碼表示，從“01”開始“99”，部位代碼表示每節車的部位代碼，采用2位數字代碼表示，01代表車頂、02代表車內、03代表車下。

位端代碼表示每節車的前后端代碼，采用2位數字代碼表示。

位側代碼代表每節車的左右側代碼，采用2位數字代碼表示，01代表左位側：02代表右位側。

2.3.2 車輛位置編碼結構

車輛位置代碼是指車輛設施設備在車輛上使用或安裝的具體位置，由線路、車輛、車節、部位、位端、位側代碼組成，采用12為數字代碼表示。（圖3）

圖3 車輛位置編碼結構體系

3 設施設備分類編碼和位置編碼應用及數字化交付

3.1 設施設備信息的關聯應用

按照城市軌道交通設施設備分類編碼對BIM構件模型粒度進行拆分，設置其資產編碼、設備編碼、位置編碼，如圖4所示。

圖4 設施設備信息關聯圖

設施設備安裝后屬性賦予位置編碼，有助于對其管理以及運維維修過程中能快速找到相應的設施設備。從而實現了基于BIM技術建立軌道交通設施設備編碼和空間位置編碼的邏輯關系，推進了軌道交通空間數字化組成體系建設。

3.2 基于BIM的數字化交付應用

3.2.1 基于BIM進行設施設備資產分類與編碼，完成資產數據采集

圖6 城市軌道交通工程BIM數據集成與數字化交付平臺示意圖

通過對BIM竣工模型設置構件的分類編碼，在建設期構建的BIM設施設備族庫模型的基礎上，研究制定設施設備分類與編碼體系，由設計院完成設施設備的設計開項、施工/安裝單位完成施工單位信息及位置編碼、設備供應商完成設施設備的基本信息、建設單位補充完善資產信息、監理審核信息，最終形成設施設備資產清冊。直接進行BIM數字化移交，實現竣工即可清晰移交的目標，相對于傳統的資產移交，極大減少后續的工作量，應用模式在城市軌道交通領域具有極大的推廣價值。

3.2.2 RFID電子標簽生成與讀取

建設部門根據資產清冊信息和設備供應單位提供的設備編號，生成RFID電子標簽，并將其粘貼在設備表面，運營部門通過移動端設備進行讀取，如圖5所示。

圖5 RFID電子標簽與信息采集

3.2.3 數字化交付

基于BIM的數字化、可視化、集成化特性，結合建設期的BIM技術應用，打造城市軌道交通數字化工程，基于城市軌道交通工程BIM數據集成與數字化交付平臺，在交付實體地鐵的同時，再交付一套數字化地鐵。

4 結語

隨著城市軌道交通行業的快速發展，深入研究和持續改進基于BIM的數字化分類體系，包括設施設備分類與編碼、空間位置編碼、全生命周期關聯，為實現全面數字化建造、全面信息化管理、全面BIM移交、全面智慧化運維奠定基礎。