鐵路工程管理平臺及其深化應(yīng)用

解亞龍，李 琳 ，鄭心銘

（1.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所，北京 100081；2. 中國中鐵建工集團(tuán)有限公司 華北分公司，北京 100070；3. 中國國家鐵路集團(tuán)有限公司 工程管理中心，北京 100844）

鐵路工程建設(shè)項(xiàng)目周期長、范圍廣、影響大、責(zé)任重，建設(shè)過程中參與方眾多，在建設(shè)過程中項(xiàng)目管理難度大，為提高鐵路建設(shè)管理水平，實(shí)現(xiàn)鐵路建設(shè)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化管理，有必要大力發(fā)展鐵路工程建設(shè)信息化。鐵路工程管理平臺將原有零散的鐵路工程建設(shè)期應(yīng)用進(jìn)行整合，建立起一個(gè)完善的鐵路工程建設(shè)應(yīng)用“生態(tài)圈”[1]，囊括了鐵路工程建設(shè)過程中所需的各項(xiàng)應(yīng)用，整合建設(shè)過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源，集中部署硬件資源，并提供了統(tǒng)一的編碼標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)格式等，為鐵路工程建設(shè)用戶以及應(yīng)用系統(tǒng)供應(yīng)商提供各項(xiàng)服務(wù)。

本文在原有鐵路工程管理平臺V1.0（數(shù)字鄭萬平臺）[2]的基礎(chǔ)上拓展深化，增加環(huán)保管理、設(shè)計(jì)管理和工程監(jiān)督管理的體系，深化原有質(zhì)量、安全、進(jìn)度、投資等管理，形成鐵路工程管理平臺V1.1版本，使得鐵路工程管理平臺對鐵路工程建設(shè)過程的覆蓋更加全面。

1 平臺功能及應(yīng)用

平臺按照“全業(yè)務(wù)大平臺、全周期抓過程、重質(zhì)量嚴(yán)管理、高效率保安全”的信息化管理理念，形成了安全、質(zhì)量、進(jìn)度、設(shè)計(jì)、環(huán)保、投資、監(jiān)督、綜合管理8個(gè)功能體系，對鐵路建設(shè)全專業(yè)業(yè)務(wù)進(jìn)行管理。平臺功能框架，如圖1所示。

1.1 安全管理

安全管理是鐵路工程建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容，包含安全看板、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、隧道圍巖監(jiān)控量測、安全步距管理以及安全視頻監(jiān)控5個(gè)部分，根據(jù)隧道開挖進(jìn)展，綜合圍巖量測、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、隧道安全步距3個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控，通過多維統(tǒng)計(jì)和關(guān)聯(lián)分析形成綜合安全看板，為管理者決策提供數(shù)據(jù)依據(jù)。安全管理架構(gòu)，如圖2所示。

（1）安全看板：包括隧道安全風(fēng)險(xiǎn)的綜合排行、圍巖量測實(shí)測比例統(tǒng)計(jì)與排行、圍巖量測處置率統(tǒng)計(jì)與排行、安全步距警示排行、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)報(bào)實(shí)報(bào)比例排行等信息。

（2） 隧道圍巖監(jiān)控量測：將現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、 傳 輸、報(bào)警，實(shí)現(xiàn)變形速率和累計(jì)變形量雙控，同時(shí)引入回歸分析預(yù)測計(jì)算，及時(shí)掌握圍巖變形情況，出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)報(bào)警，并收集預(yù)警處置措施，建立了隧道圍巖預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)閉環(huán)管理機(jī)制，有效降地低隧道施工風(fēng)險(xiǎn)[3]。

（3）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)：對隧道開挖工作面前方的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件及不良地質(zhì)的工程性質(zhì)、位置、產(chǎn)狀、規(guī)模進(jìn)行探測采集、分析及預(yù)報(bào)，并對超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)做情況進(jìn)行管理。深入分析超前地質(zhì)預(yù)報(bào)綜合分析成果報(bào)告內(nèi)容，在進(jìn)入高風(fēng)險(xiǎn)地段之前，提出技術(shù)措施建議，并推送主要領(lǐng)導(dǎo)及技術(shù)人員[4]。

（4）安全步距管理：嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求控制隧道安全步距，建設(shè)單位根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整安全步距的管理閾值，對于隧道仰拱、二襯步距超標(biāo)情況，及時(shí)向主要領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員報(bào)警，保證施工安全。

（5）安全視頻監(jiān)控：通過在隧道口和掌子面安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，集成到管理平臺，實(shí)現(xiàn)對控制工程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可通過手機(jī)端實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場進(jìn)度、掌握現(xiàn)場情況。

圖2 安全管理架構(gòu)

1.2 質(zhì)量管理

質(zhì)量是鐵路工程建設(shè)的核心，涵蓋鐵路工程建設(shè)的各個(gè)專業(yè)，包括原材料管理、隧道、線路、橋梁、路基、軌道、站房、四電以及隱蔽工程的影像資料，通過智能化的手段及時(shí)發(fā)現(xiàn)并制止違反規(guī)章及標(biāo)準(zhǔn)的行為，并利用收集到的歷史數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析，從而掌握影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵工序和因素，確保工程質(zhì)量，質(zhì)量管理架構(gòu)，如圖3所示。

（1）原材料管理。主要包括拌合站生產(chǎn)管理和試驗(yàn)室生產(chǎn)管理，其中，拌和站生產(chǎn)管理通過原材料用量、設(shè)計(jì)和施工配合比、拌和時(shí)間等數(shù)據(jù)的自動采集和實(shí)時(shí)上傳，對混凝土質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管，將配料單信息與工程實(shí)體部位關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)工程實(shí)體可追溯，確保工程質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)[5]。圍繞設(shè)備信息化監(jiān)控和報(bào)警處理情況開展信用評價(jià)，確?，F(xiàn)場管理和工程質(zhì)量安全。試驗(yàn)室生產(chǎn)管理通過混凝土抗壓強(qiáng)度、鋼筋等原材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)的自動采集和實(shí)時(shí)上傳，對不合格原材料進(jìn)行報(bào)警、處置，從源頭上杜絕不合格品在工程中的使用[6]。圍繞施工企業(yè)試驗(yàn)室管理水平和原材料質(zhì)量開展信用評價(jià)，為規(guī)范原材料質(zhì)量管理提供數(shù)據(jù)支撐。

圖3 質(zhì)量管理架構(gòu)

（2）隧道專業(yè)。襯砌檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)襯砌質(zhì)量的快速檢測和閉環(huán)整改；通過斷面質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)超欠挖分析和初支平整度的快速測量。

（3）橋梁專業(yè)。橋梁線形監(jiān)控系統(tǒng)、樁基施工檢測系統(tǒng)、橋梁精準(zhǔn)控制系統(tǒng)等系列技術(shù)裝備系統(tǒng)，提高施工過程質(zhì)量。在梁場生產(chǎn)管理方面，通過梁場管理系統(tǒng)與自動化靜載試驗(yàn)、自動化張拉、自動化壓漿，以及自動化養(yǎng)護(hù)等自動化設(shè)備相融合，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工序卡控，提升預(yù)制箱梁的生產(chǎn)質(zhì)量。

（4）路基專業(yè)。通過集成北斗技術(shù)的無人駕駛路基智能化施工系統(tǒng)，提高路基壓實(shí)的壓實(shí)程度、穩(wěn)定性、均勻性，提升地基加載試驗(yàn)自動化檢測水平，全面提升作業(yè)效率和路基壓實(shí)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)路基壓實(shí)數(shù)字化、可視化和智能化水平[7]。

（5）線路專業(yè)。沉降觀測系統(tǒng)，通過對沉降數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和自動傳輸，及時(shí)掌握現(xiàn)場沉降變形趨勢，保證數(shù)據(jù)真實(shí)，確保沉降評估的準(zhǔn)確性。實(shí)現(xiàn)測量閉合差超限、單次沉降偏差超限即時(shí)提示，避免不合格測量成果提交，提高測量效率；提供預(yù)評估算法，實(shí)現(xiàn)沉降測量預(yù)評估。

（6）軌道專業(yè)。無縫線路應(yīng)力放散鎖定、軌道板精調(diào)、板/枕廠生產(chǎn)管理等系列技術(shù)裝備系統(tǒng)，提高了軌道整體平順性，實(shí)現(xiàn)了軌道關(guān)鍵作業(yè)參數(shù)數(shù)字化、軌道板/枕生產(chǎn)到鋪設(shè)全過程數(shù)字化追溯和全過程質(zhì)量管控。同時(shí)通過工程線運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)，降低了工程線運(yùn)輸安全事故風(fēng)險(xiǎn)。

（7）四電專業(yè)。四電接口和設(shè)備管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試等全過程管理，提升四電作業(yè)施工質(zhì)量，同時(shí)服務(wù)于電務(wù)、供電數(shù)字化運(yùn)維管理。

（8）站房專業(yè)。深基坑監(jiān)測系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)焊縫質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)、群塔作業(yè)監(jiān)控、客服機(jī)電輔助施工系統(tǒng)等技術(shù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)深基坑的安全施工、站房鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量的實(shí)時(shí)檢測，指導(dǎo)客服機(jī)電設(shè)備的安裝調(diào)試，提高了客站施工的質(zhì)量管理水平。

1.3 進(jìn)度管理

進(jìn)度管理包括調(diào)度管理、施組管理、形象進(jìn)度以及施工日志管理，解決了傳統(tǒng)施工組織分析結(jié)果不準(zhǔn)確、效率低，無法評估關(guān)鍵線路工期受其他工序的影響程度等問題，提升勞動效率，降低施工過程中的資源浪費(fèi)，最終達(dá)到指導(dǎo)現(xiàn)場施工的作用。

例如，在隧道施組管理中，通過電子施工日志、掌子面素描、仰拱開挖的人工填報(bào)數(shù)據(jù)和隧道圍巖監(jiān)測設(shè)備、二襯臺車、盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)等現(xiàn)場自動采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行一致性分析和校核，準(zhǔn)確掌握隧道施工作業(yè)進(jìn)度；建立以EBS為最小進(jìn)度管理單元，結(jié)合現(xiàn)場進(jìn)度采集數(shù)據(jù)，提出了時(shí)效均衡的進(jìn)度推演和紅線預(yù)警技術(shù)，實(shí)現(xiàn)時(shí)效均衡的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)路徑自動計(jì)算，快速得到影響鋪架和聯(lián)調(diào)聯(lián)試進(jìn)度預(yù)警點(diǎn)。通過和計(jì)劃、資源的匹配優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)施組智能糾偏、資源優(yōu)化及輔助決策，為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及總工期順利完成提供支撐。

結(jié)合施工組織在全路應(yīng)用情況，其重點(diǎn)管理內(nèi)容包括：

（1）高度重視EBS和施工日志的填報(bào)，這是施組動態(tài)管理的基礎(chǔ)。

（2）高度重視問題庫的梳理和實(shí)時(shí)填報(bào)，這是施組動態(tài)管理的前提條件，形成以問題為導(dǎo)向的進(jìn)度管理工作機(jī)制。

（3）主要領(lǐng)導(dǎo)和工程管理人員要每日登錄平臺，查看施工組織設(shè)計(jì)斜率圖，掌握關(guān)鍵線路和重點(diǎn)工程進(jìn)展。

施工組織動態(tài)設(shè)計(jì)管理采用可縮放矢量圖形（SVG，Scalable Vector Graphics）技術(shù)以及不同的進(jìn)度推演計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)進(jìn)度管理，使施工組織可以在線進(jìn)行編制、研討、審批，實(shí)時(shí)反應(yīng)項(xiàng)目計(jì)劃的實(shí)施、執(zhí)行，通過動態(tài)推演形象地反映出計(jì)劃工期、實(shí)際工期、項(xiàng)目重難點(diǎn)工程的計(jì)劃、實(shí)施，推演出預(yù)計(jì)完工時(shí)間[8]，并根據(jù)推演結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)施工中的資源調(diào)配來動態(tài)調(diào)整施工組織計(jì)劃。施工組織動態(tài)設(shè)計(jì)管理示意圖，如圖4所示。

圖4 施工組織動態(tài)設(shè)計(jì)管理

1.4 環(huán)保管理

隨著我國生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入關(guān)鍵時(shí)期，各級政府主管部門對環(huán)境保護(hù)管理更加嚴(yán)格規(guī)范，鐵路工程項(xiàng)目中的環(huán)保管理已經(jīng)成為關(guān)注重點(diǎn)內(nèi)容之一。利用環(huán)水保管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)水保信息的高效傳遞，預(yù)警信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處置，環(huán)水保過程文件和驗(yàn)收資料的匯總和歸檔等，通過環(huán)保管理的數(shù)字化，規(guī)范和完善環(huán)水保管理工作。環(huán)水保管理系統(tǒng)示意圖，如圖5所示。

圖5 環(huán)水保管理系統(tǒng)

1.5 設(shè)計(jì)管理

設(shè)計(jì)管理主要對施工圖進(jìn)行管理，包含了施工圖審核、施工圖供應(yīng)管理、變更設(shè)計(jì)以及動態(tài)設(shè)計(jì)，將施工圖在建設(shè)階段的供應(yīng)、審核、變更等流程通過信息化手段管理，從而使施工圖與現(xiàn)場實(shí)際施工情況保持一致。

（1）施工圖審核系統(tǒng)輔助建設(shè)、設(shè)計(jì)和咨詢單位之間開展施工圖審核協(xié)同辦公，在線掌握設(shè)計(jì)、咨詢進(jìn)度和交換審核意見，規(guī)范工作流程，提高工作效率。

（2）施工圖供應(yīng)是對供圖計(jì)劃進(jìn)行管理同時(shí)對供圖情況進(jìn)行考核，保障施工圖供應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確，并對各個(gè)設(shè)計(jì)單位的供圖情況以及審核單位的審核情況進(jìn)行考核。

（3）變更設(shè)計(jì)和動態(tài)設(shè)計(jì)提供了信息化手段管理施工過程中所需的設(shè)計(jì)變動，對設(shè)計(jì)變動過程進(jìn)行信息化管理，設(shè)計(jì)審核等工作流程線上完成，保障后期所有的變動均有跡可循。

1.6 投資管理

投資管理包括計(jì)劃統(tǒng)計(jì)、驗(yàn)工計(jì)價(jià)等，將投資相關(guān)的合同、清單、資源、數(shù)據(jù)等信息關(guān)聯(lián)起來，避免了數(shù)據(jù)的重復(fù)錄入，并提升計(jì)算效率及準(zhǔn)確性。

（1）計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理系統(tǒng)結(jié)合建設(shè)單位的投資計(jì)劃和工程的進(jìn)度要求，輔助施工單位計(jì)劃管理員安排進(jìn)度及計(jì)劃，綜合平衡資源配置，同時(shí)便于建設(shè)單位對計(jì)劃進(jìn)行編報(bào)、調(diào)整和對執(zhí)行情況進(jìn)行檢查、監(jiān)督和考核。

（2）驗(yàn)工計(jì)價(jià)管理將驗(yàn)工計(jì)價(jià)過程中所涉及的合同、清單等數(shù)字化存儲，打通各個(gè)文件間相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)前發(fā)生的工程量，即可準(zhǔn)確計(jì)算其他清單數(shù)據(jù)，并發(fā)送流程審核。在完成季度驗(yàn)工計(jì)價(jià)后，系統(tǒng)自動統(tǒng)計(jì)單個(gè)項(xiàng)目下所有標(biāo)段計(jì)價(jià)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步，減少審核單位對各施工方逐一統(tǒng)計(jì)，大大提高的驗(yàn)工計(jì)價(jià)的效率及審批速度。

1.7 工程監(jiān)督管理

工程監(jiān)督管理系統(tǒng)是工程監(jiān)督業(yè)務(wù)數(shù)字化的成果，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)督手續(xù)、在監(jiān)項(xiàng)目、監(jiān)督檢查、監(jiān)督檢測的在線管理；整合通報(bào)處罰、施工監(jiān)理企業(yè)及人員的不良行為、信用評價(jià)及黑名單等市場信息；深度分析工程質(zhì)量狀況、施工安全狀況以及監(jiān)督處理情況；通過移動手簿實(shí)現(xiàn)監(jiān)督檢查的及時(shí)采集、電子標(biāo)記、實(shí)時(shí)上傳和相關(guān)管理規(guī)范的實(shí)時(shí)查閱，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)督業(yè)務(wù)的掌上辦公[9]。監(jiān)督管理管理示意圖，如圖6所示。

圖6 工程監(jiān)督管理

1.8 綜合管理

綜合管理包含了OA 辦公、項(xiàng)目信息管理、工程信息發(fā)布、資料管理以及勞務(wù)用工管理，從而協(xié)助各個(gè)參建單位的重要新聞發(fā)布、展示、日常辦公自動化、人員和機(jī)構(gòu)信息維護(hù)、建立從業(yè)人員履歷庫和信用庫以及實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)全生命周期的電子文件信息的安全存儲、高效共享、規(guī)范管理[10]。

2 應(yīng)用效果及存在問題

2.1 應(yīng)用效果

自鐵路工程管理平臺深化應(yīng)用和推廣以來，逐步擴(kuò)展形成了安全、質(zhì)量、進(jìn)度、投資、設(shè)計(jì)、綜合、監(jiān)督管理等8個(gè)體系，開發(fā)了試驗(yàn)檢測、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)等45個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，在107個(gè)建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)用，OA系統(tǒng)覆蓋97個(gè)建設(shè)管理機(jī)構(gòu)。明顯提升了安全質(zhì)量管理能力和水平，在鐵路建設(shè)中發(fā)揮重要保障作用。

2.2 存在問題

信息化推廣應(yīng)用工作取得了良好的成效，但也存在一些問題，如：思想認(rèn)識不足，組織管理欠缺；當(dāng)前工作習(xí)慣未能與信息化管理要求相適應(yīng)；有些構(gòu)筑物初始化數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；施工日志填報(bào)和審核不及時(shí)；質(zhì)量監(jiān)測報(bào)警處理不及時(shí)不規(guī)范等情況等問題。針對以上問題，后續(xù)將通過定期發(fā)布平臺數(shù)據(jù)質(zhì)量報(bào)告，督促各建設(shè)單位、施工單位做好數(shù)據(jù)初始化、施工日志填報(bào)和質(zhì)量預(yù)警處理工作。

3 結(jié)束語

本文在工程管理平臺V1.0（數(shù)字鄭萬）的基礎(chǔ)上，提出了平臺V1.1的深化思路和建設(shè)內(nèi)容，提出了面向工程建設(shè)管理的8大功能體系，并對體系建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述，對平臺推廣情況、應(yīng)用效果和存在問題進(jìn)行了總結(jié)，未來將進(jìn)一步研究鐵路工程管理平臺2.0版本，即基于BIM技術(shù)的鐵路工程建設(shè)信息化平臺，不斷集成新應(yīng)用、新技術(shù)，為工程建設(shè)階段的機(jī)械化、工廠化、專業(yè)化打下更好的技術(shù)基礎(chǔ)，并將覆蓋范圍延伸到運(yùn)維管理階段，實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目從勘查、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維全生命周期管理[11]，助力我國鐵路建設(shè)管理進(jìn)入新時(shí)代。