基于BIM技術(shù)的高速鐵路設(shè)備運(yùn)維管理關(guān)鍵技術(shù)及總體設(shè)計(jì)方案研究

袁敦磊，王曉剛，劉學(xué)福，王興魯

（1.中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司 科技和信息化部，山東 濟(jì)南 250001；2.中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司 濟(jì)南設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250000）

近年來，建筑信息模型(BIM)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展迅速，在高速鐵路建設(shè)管理方面得到了廣泛應(yīng)用，通過引入BIM技術(shù)對高速鐵路工程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)行管理，在優(yōu)化工程設(shè)計(jì)、強(qiáng)化施工組織、節(jié)約成本和縮短工期等方面發(fā)揮了重要作用，但BIM 技術(shù)在高速鐵路運(yùn)維階段應(yīng)用研究還不夠深入[1]。當(dāng)前我國高速鐵路技術(shù)設(shè)備運(yùn)維正處于由傳統(tǒng)化向智能化轉(zhuǎn)變的過渡階段[2]，由于高速鐵路技術(shù)設(shè)備服役時(shí)間跨度大、結(jié)構(gòu)性能演變復(fù)雜、影響因素較多，以BIM 技術(shù)應(yīng)用為基礎(chǔ)，建立科學(xué)化、智能化的高速鐵路設(shè)備運(yùn)維技術(shù)體系將是“十四五”鐵路科技創(chuàng)新發(fā)展的研究重點(diǎn)之一[3]。研究以中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司(以下簡稱“濟(jì)南局集團(tuán)公司”)管轄的日蘭高速鐵路(日照西—蘭考南)曲菏段(曲阜東—菏澤東)濟(jì)寧北—嘉祥北—巨野北“三站兩區(qū)間”作為研究對象，深入分析高速鐵路設(shè)備運(yùn)維需求，融合應(yīng)用GIS、北斗技術(shù)，研究基于BIM技術(shù)的高速鐵路設(shè)備運(yùn)維管理關(guān)鍵技術(shù)及總體設(shè)計(jì)方案。

1 現(xiàn)狀及需求分析

1.1 現(xiàn)狀分析

國內(nèi)新建的京張高速鐵路(北京北—張家口)[4]、青鹽鐵路(青島北—鹽城)[5]、日蘭高速鐵路[6]等，在設(shè)計(jì)、施工階段針對應(yīng)力計(jì)算、線形監(jiān)控、營業(yè)線施工、建設(shè)管理等方面廣泛應(yīng)用了BIM技術(shù)，許多學(xué)者也對BIM技術(shù)在高速鐵路工程建設(shè)、運(yùn)維管理方面的應(yīng)用進(jìn)行了研究。通過對BIM高速鐵路建造管理系統(tǒng)進(jìn)行綜合應(yīng)用研究[7]，表明BIM技術(shù)能夠高效指導(dǎo)高速鐵路施工，提高施工效率；通過研究BIM+GIS 多維狀態(tài)融合的高速鐵路工務(wù)智能維修技術(shù)[8]，表明具有智能維修系統(tǒng)的高速鐵路可以有效實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)等功能。特別是京張高速鐵路通過將工務(wù)、電務(wù)、供電等專業(yè)設(shè)備、履歷、智能運(yùn)維等信息在BIM系統(tǒng)中進(jìn)行立體呈現(xiàn)，為鐵路運(yùn)維提供了更為直觀的數(shù)據(jù)展示[9]。這些研究都有力推動了BIM技術(shù)與高速鐵路管理的融合，對高速鐵路智能化建設(shè)和運(yùn)維起到了促進(jìn)作用。濟(jì)南局集團(tuán)公司日蘭高速鐵路曲菏段在建設(shè)過程中，通過引入BIM技術(shù)對工程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)行管理，并根據(jù)國家BIM標(biāo)準(zhǔn)和鐵路BIM聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)，完成全線全專業(yè)的BIM模型數(shù)據(jù)創(chuàng)建，為系統(tǒng)開展BIM在高速鐵路運(yùn)維管理階段的應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件。當(dāng)前GIS、北斗等新技術(shù)的發(fā)展，更為基于BIM技術(shù)的高速鐵路運(yùn)維管理提供了廣闊的應(yīng)用前景。

1.2 需求分析

目前鐵路工務(wù)、電務(wù)、供電等專業(yè)的設(shè)備運(yùn)維系統(tǒng)多數(shù)是二維臺賬管理，缺少對管理對象的三維精細(xì)化描述；設(shè)備運(yùn)維單位對設(shè)計(jì)、建設(shè)期三維數(shù)據(jù)有強(qiáng)烈需求，但缺少獲取相應(yīng)信息的有效手段；同時(shí)各專業(yè)系統(tǒng)分散建設(shè)，設(shè)備信息不互通，缺乏專業(yè)間的融合分析，制約了設(shè)備運(yùn)維管理質(zhì)效提升[10]。

（1）BIM運(yùn)維模型數(shù)據(jù)需求。鐵路運(yùn)維單位在BIM運(yùn)維模型數(shù)據(jù)方面有著多層面的需求。一是各運(yùn)維單位亟需解決隱蔽工程數(shù)據(jù)調(diào)用的及時(shí)性、高效性、準(zhǔn)確性及三維可視化。二是通過BIM運(yùn)維模型數(shù)據(jù)，各運(yùn)維單位可以快速查閱多種專業(yè)的竣工圖紙和工程資料，將跨專業(yè)的維保數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。三是借助BIM運(yùn)維模型數(shù)據(jù)，各運(yùn)維單位可以增強(qiáng)新員工培訓(xùn)的直觀性，幫助員工更好地理解和掌握相關(guān)知識。因此，開展BIM 在運(yùn)維階段的應(yīng)用研究，要以滿足BIM 數(shù)據(jù)在運(yùn)維階段應(yīng)用需求為導(dǎo)向，通過建立BIM運(yùn)維模型交接標(biāo)準(zhǔn)，在施工階段BIM竣工模型的基礎(chǔ)上，深化BIM數(shù)據(jù)的幾何表達(dá)精度及信息深度，使BIM數(shù)據(jù)的全面性、準(zhǔn)確性及顆粒度能夠滿足高速鐵路運(yùn)維管理的需要。

（2）鐵路結(jié)合部管理需求。在鐵路運(yùn)營管理中，經(jīng)常會遇到個(gè)別設(shè)備雖然已投入使用，但設(shè)備管理結(jié)合部還存在界面不清晰的問題，容易造成設(shè)備失管失修。2019年濟(jì)南局集團(tuán)公司開展了行車設(shè)備結(jié)合部管理技術(shù)研究[11]，對結(jié)合部管理分界原則、處理程序及設(shè)備管理界面分工等進(jìn)行研究，但現(xiàn)階段基于二維設(shè)備臺賬進(jìn)行結(jié)合部劃分缺少有效的可視化技術(shù)應(yīng)用手段，亟需通過BIM技術(shù)應(yīng)用提高結(jié)合部管理效率。同時(shí)，BIM技術(shù)在高速鐵路建設(shè)管理中的應(yīng)用，形成了系統(tǒng)的BIM數(shù)據(jù)，為有效研究解決各專業(yè)設(shè)備結(jié)合部可視化管理創(chuàng)造了條件。

（3）高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試管理應(yīng)用需求。高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試是通過采用檢測列車、綜合檢測列車、試驗(yàn)列車及相關(guān)檢測設(shè)備，對各系統(tǒng)的功能、性能、狀態(tài)和系統(tǒng)間匹配關(guān)系進(jìn)行綜合檢測、驗(yàn)證、調(diào)整和優(yōu)化，使整體系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足高速鐵路開通和運(yùn)營要求的過程[12]。為滿足聯(lián)調(diào)聯(lián)試安全需要，參與試驗(yàn)的運(yùn)維單位希望通過BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)列車位置動態(tài)實(shí)時(shí)查詢、上道作業(yè)人員機(jī)具定位查詢、問題庫整改銷號可視化管控及模擬列車運(yùn)行等功能應(yīng)用。

（4）智能運(yùn)維應(yīng)用需求。圍繞高速鐵路設(shè)備運(yùn)維在應(yīng)急處置、資產(chǎn)管理、技術(shù)資料管理、運(yùn)維數(shù)據(jù)可視化、運(yùn)維管理智能化等方面的應(yīng)用需求[13]，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急救援路徑優(yōu)化、檢測監(jiān)測智能化應(yīng)用、站房設(shè)備設(shè)施全生命周期管理，提升高速鐵路運(yùn)維管理水平。

2 總體技術(shù)路線設(shè)計(jì)

基于BIM技術(shù)的高速鐵路技術(shù)設(shè)備運(yùn)維管理總體設(shè)計(jì)是以BIM技術(shù)為主要實(shí)現(xiàn)手段，制定“一套標(biāo)準(zhǔn)”，應(yīng)用“一套數(shù)據(jù)”，構(gòu)建“一體化平臺”，打通BIM 數(shù)據(jù)由建設(shè)階段向運(yùn)維階段轉(zhuǎn)化的梗阻，滿足高速鐵路智能化運(yùn)維需要。

（1）制定“一套標(biāo)準(zhǔn)”，是指制定高速鐵路BIM運(yùn)維數(shù)據(jù)交接標(biāo)準(zhǔn)，通過標(biāo)準(zhǔn)明確高速鐵路站房、路基、軌道、橋梁、接觸網(wǎng)、構(gòu)筑物及其附屬設(shè)備等竣工交付的BIM運(yùn)維模型結(jié)構(gòu)及要素、模型幾何表達(dá)精度和信息深度要求、交付物及交付流程，規(guī)范高速鐵路技術(shù)設(shè)備BIM數(shù)據(jù)交接與管理。

（2）應(yīng)用“一套數(shù)據(jù)”，是指在鐵路項(xiàng)目全生命周期應(yīng)用中，使用同一套數(shù)據(jù)在各階段無縫流轉(zhuǎn)，滿足各階段對數(shù)據(jù)的不同需求，解決以往運(yùn)維階段對設(shè)計(jì)、施工數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)割裂、信息流轉(zhuǎn)困難的痛點(diǎn)。

（3）構(gòu)建“一體化平臺”，是指以日蘭高速鐵路曲菏段濟(jì)寧北—嘉祥北—巨野北“三站兩區(qū)間”為重點(diǎn)應(yīng)用實(shí)施對象，以BIM運(yùn)維數(shù)據(jù)為載體，結(jié)合GIS、北斗等信息化手段，構(gòu)建高速鐵路設(shè)備運(yùn)維一體化管理平臺，以運(yùn)維管理標(biāo)準(zhǔn)化流程為主線，實(shí)現(xiàn)BIM在高速鐵路運(yùn)維管理階段的結(jié)合部管理、聯(lián)調(diào)聯(lián)試管理和工務(wù)、電務(wù)、供電、客運(yùn)等多專業(yè)場景的智能化應(yīng)用。

3 關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 BIM運(yùn)維交接標(biāo)準(zhǔn)研究

為確保BIM模型數(shù)據(jù)的規(guī)范化、科學(xué)化，在充分參考《鐵路工程信息模型交付精度標(biāo)準(zhǔn)(1.0 版)》(T/CRBIM 007—2017)[14]《鐵路工程信息模型統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(TB/T 10183—2021)[15]基礎(chǔ)上，引入BIM 運(yùn)維交接模型概念，以高速鐵路運(yùn)維管理對BIM模型數(shù)據(jù)信息需求為導(dǎo)向，開展BIM 運(yùn)維交接標(biāo)準(zhǔn)研究。深入開展BIM 數(shù)據(jù)運(yùn)維需求調(diào)研，深化BIM模型信息表達(dá)精度和表達(dá)深度，規(guī)范BIM運(yùn)維數(shù)據(jù)交付流程，形成濟(jì)南局集團(tuán)公司《高速鐵路BIM模型數(shù)據(jù)運(yùn)維交接標(biāo)準(zhǔn)》技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿。該標(biāo)準(zhǔn)從BIM模型的交付原則、交付流程、交付成果及交接協(xié)同等方面規(guī)范了濟(jì)南局集團(tuán)公司新建高速鐵路項(xiàng)目的BIM模型管理要求，為高速鐵路竣工模型轉(zhuǎn)化為運(yùn)維模型的BIM數(shù)據(jù)交接提供支撐。

3.2 BIM運(yùn)維數(shù)據(jù)應(yīng)用研究

以《高速鐵路BIM模型數(shù)據(jù)運(yùn)維交接標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，對模型按需拆分，錄入運(yùn)維編碼、施工區(qū)域、里程等運(yùn)維應(yīng)用數(shù)據(jù)，打造高速鐵路設(shè)備實(shí)體和BIM 模型的數(shù)字孿生，形成完整、規(guī)范的BIM運(yùn)維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并不斷維護(hù)運(yùn)維階段設(shè)備管理所需的屬性信息，保障后續(xù)的智能運(yùn)維應(yīng)用實(shí)施。同時(shí)，通過優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，采用輕量化技術(shù)對BIM數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在最大限度減少硬件投入的前提下，實(shí)現(xiàn)BIM數(shù)據(jù)方便快捷的查詢、使用。

3.3 高速鐵路結(jié)合部可視化管理應(yīng)用技術(shù)研究

滿足高速鐵路結(jié)合部對工務(wù)、電務(wù)、供電、房建等專業(yè)設(shè)備資產(chǎn)數(shù)據(jù)和維修管理生產(chǎn)信息的集中統(tǒng)一管理、交互、統(tǒng)計(jì)、查詢需求，基于《中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司行車設(shè)備結(jié)合部分界管理規(guī)定》(濟(jì)鐵科信〔2019〕159 號)[16]，在《高速鐵路BIM 模型數(shù)據(jù)運(yùn)維交接標(biāo)準(zhǔn)》中對模型結(jié)構(gòu)及要素、交付物、交付流程等進(jìn)行規(guī)范。各運(yùn)維單位通過工程項(xiàng)目BIM運(yùn)維交接模型按結(jié)合部設(shè)備的管理分工、管理界面進(jìn)行準(zhǔn)確、可視地劃分及認(rèn)領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)快速、高效的高速鐵路設(shè)備結(jié)合部管理。

3.4 高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試應(yīng)用技術(shù)研究

高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試前將列車運(yùn)行監(jiān)控裝置(LKJ)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、接近距離預(yù)告標(biāo)、資產(chǎn)信息、技術(shù)資料等綜合技術(shù)資料錄入BIM數(shù)據(jù)平臺，結(jié)合北斗定位與5G 技術(shù)，基于平臺BIM+GIS 可視化引擎，實(shí)現(xiàn)聯(lián)調(diào)聯(lián)試試驗(yàn)列車、上道作業(yè)人員及機(jī)具位置動態(tài)實(shí)時(shí)查詢展示；在平臺模塊中設(shè)定列車運(yùn)行速度和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)聯(lián)調(diào)聯(lián)試試驗(yàn)列車運(yùn)行動態(tài)虛擬仿真；通過聯(lián)調(diào)聯(lián)試問題電子化整改及銷號，實(shí)現(xiàn)聯(lián)調(diào)聯(lián)試可視化管控。

4 BIM運(yùn)維管理平臺構(gòu)建

4.1 平臺總體架構(gòu)

BIM 運(yùn)維管理平臺以信息化技術(shù)為核心，以BIM 模型為載體，利用BIM 模型的可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性等特點(diǎn)，融合應(yīng)用GIS、5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術(shù)，整合利用既有信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)數(shù)據(jù)共享、信息在全生命周期中持續(xù)傳遞，為各專業(yè)運(yùn)維人員提供數(shù)據(jù)信息支撐，協(xié)助管理人員進(jìn)行決策和管理，提升高速鐵路運(yùn)維品質(zhì)。運(yùn)維管理平臺功能架構(gòu)如圖1所示。運(yùn)維管理平臺充分考慮了保障體系、運(yùn)維體系、安全體系以及數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系的建設(shè)。按服務(wù)能力和服務(wù)消費(fèi)對象，抽離出基礎(chǔ)設(shè)施層、業(yè)務(wù)服務(wù)層、應(yīng)用層、門戶展示層、終端用戶5層。按業(yè)務(wù)專業(yè)縱向切分為工務(wù)運(yùn)維、電務(wù)運(yùn)維、供電運(yùn)維、站房運(yùn)維等業(yè)務(wù)領(lǐng)域。

圖1 運(yùn)維管理平臺功能架構(gòu)Fig.1 Functional architecture of operation and maintenance management platform

4.2 平臺數(shù)據(jù)架構(gòu)

平臺數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)是運(yùn)維平臺范圍內(nèi)的共享數(shù)據(jù)，包含人員、組織機(jī)構(gòu)、工務(wù)設(shè)備臺賬、電務(wù)設(shè)備臺賬、供電設(shè)備臺賬、站房設(shè)備臺賬，以及通過竣工交付的設(shè)計(jì)期、建設(shè)期、聯(lián)調(diào)聯(lián)試期的靜動態(tài)數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要包括檢測數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、LKJ 數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、原材料數(shù)據(jù)、工器具數(shù)據(jù)、應(yīng)急數(shù)據(jù)等。在BIM模型中錄入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的運(yùn)維編碼，將模型導(dǎo)入運(yùn)維管理平臺，運(yùn)維管理平臺根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則自動生成每個(gè)模型構(gòu)件的唯一標(biāo)識碼。通過唯一標(biāo)識碼及耦合關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和模型的關(guān)聯(lián)貫通，為BIM+GIS 可視化運(yùn)維管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和底層數(shù)據(jù)邏輯。運(yùn)維管理平臺數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 運(yùn)維管理平臺數(shù)據(jù)架構(gòu)Fig.2 Data architecture of operation and maintenance management platform

4.3 BIM運(yùn)維管理應(yīng)用研究

基于BIM 運(yùn)維管理是利用BIM 模型的可視化3D 空間展現(xiàn)能力，以BIM 模型為載體，融合物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，將各種零碎、分散、割裂的信息數(shù)據(jù)應(yīng)用到高速鐵路日常運(yùn)維管理中，創(chuàng)造一個(gè)基于數(shù)字孿生的設(shè)備運(yùn)維管理空間，進(jìn)一步拓展BIM運(yùn)維管理平臺的應(yīng)用能力。BIM運(yùn)維管理平臺以工務(wù)、電務(wù)、供電、站房、聯(lián)調(diào)聯(lián)試等專業(yè)場景高速鐵路設(shè)備運(yùn)維作為重點(diǎn)，使用移動端APP實(shí)現(xiàn)快速定位查詢設(shè)備信息，日常巡檢維保信息現(xiàn)場錄入上報(bào)，告警信息、問題處理歸檔銷號，同時(shí)通過Web端登錄平臺，獲得更全面的統(tǒng)計(jì)信息和BIM態(tài)勢展示。其主要智能化應(yīng)用內(nèi)容包括工務(wù)運(yùn)維管理、電務(wù)運(yùn)維管理、供電運(yùn)維管理、站房運(yùn)維管理、巡檢流程閉環(huán)管理及問題庫流程閉環(huán)管理。

（1）工務(wù)運(yùn)維管理?；贐IM的工務(wù)安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)，將工務(wù)設(shè)備建設(shè)、施工和運(yùn)維階段的各類信息集中存儲和應(yīng)用，集成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)治理的方法，對集成的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的編碼、統(tǒng)一的命名，基于設(shè)備建立數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，大大提升數(shù)據(jù)應(yīng)用的效率，減少人工查閱數(shù)據(jù)的工作量；同時(shí)為運(yùn)維生產(chǎn)人員、數(shù)據(jù)分析人員提供綜合統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，拓展數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值。

（2）電務(wù)運(yùn)維管理。基于BIM 的電務(wù)運(yùn)維管理整合運(yùn)維階段靜態(tài)測試數(shù)據(jù)、動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)以及維修管理數(shù)據(jù)，利用GIS+BIM 搭建室內(nèi)外場景，將既有設(shè)備臺賬數(shù)據(jù)、檢修數(shù)據(jù)、動態(tài)監(jiān)測等信號系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合成統(tǒng)一的BIM 模型，在此基礎(chǔ)上完成作業(yè)全過程管理，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維全過程管理和作業(yè)卡控。

（3）供電運(yùn)維管理?；贐IM 的供電運(yùn)維管理，以工程項(xiàng)目數(shù)字孿生模型為基礎(chǔ)，融合設(shè)備臺賬信息、供電設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)及動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用BIM+GIS 輕量化三維引擎，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)現(xiàn)不同時(shí)期的重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)問題，實(shí)現(xiàn)全域?qū)崟r(shí)報(bào)警、提前問題分析、盯控風(fēng)險(xiǎn)定制，形成高速鐵路供電運(yùn)維全周期智能化管理。

（4）站房運(yùn)維管理?；贐IM的房建運(yùn)維管理系統(tǒng)根據(jù)鐵路房屋、構(gòu)筑物和附屬設(shè)備等基礎(chǔ)設(shè)施特點(diǎn)，對接運(yùn)營單位現(xiàn)有設(shè)備管理、火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)(FAS)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)(BAS)等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)房建設(shè)備檢查、維修、大修等生產(chǎn)活動在安全、環(huán)保、節(jié)能、成本等方面全方位、全過程精細(xì)化管理。

（5）巡檢流程閉環(huán)管理。依托流程控制，將日常運(yùn)維的巡檢工作形成標(biāo)準(zhǔn)化的閉環(huán)管理模式。管理部門根據(jù)巡檢計(jì)劃下發(fā)巡檢工單，指定巡檢負(fù)責(zé)人及相關(guān)人員；下發(fā)工單提交至審核人員進(jìn)行審核，進(jìn)而正式下發(fā)到巡檢負(fù)責(zé)人；巡檢負(fù)責(zé)人收到工單后，按工單計(jì)劃對責(zé)任區(qū)域及設(shè)備進(jìn)行巡檢工作，通過移動端APP上傳巡檢過程中的照片及視頻資料，如果發(fā)現(xiàn)問題可以發(fā)起問題庫流程；巡檢完成后，工單提交至驗(yàn)收人員處，等待驗(yàn)收；驗(yàn)收人員對巡檢結(jié)果進(jìn)行核實(shí)確認(rèn)，無誤后確認(rèn)工單完成，如果巡檢不合格則駁回至巡檢負(fù)責(zé)人處，要求其對部分或者全部責(zé)任區(qū)域和設(shè)備進(jìn)行重新巡檢并提交。巡檢功能應(yīng)用流程如圖3所示。

圖3 巡檢功能應(yīng)用流程Fig.3 Application process of inspection functionality

（6）問題庫流程閉環(huán)管理。從問題發(fā)現(xiàn)到整改、驗(yàn)收和銷號，將運(yùn)維工作中發(fā)現(xiàn)的問題形成標(biāo)準(zhǔn)化的閉環(huán)管理模式。檢查人員或巡檢人員發(fā)現(xiàn)問題后提交問題，提交問題時(shí)可以上傳現(xiàn)場照片和視頻等資料；問題提交到相關(guān)人員處進(jìn)行問題確認(rèn)，核實(shí)問題是否存在，如果不存在則直接銷號處理，如果確實(shí)存在問題，則下發(fā)至責(zé)任單位和人員處；責(zé)任人收到問題庫后，按整改要求進(jìn)行整改，并填寫整改記錄、上傳整改現(xiàn)場的照片和視頻等資料，提交到驗(yàn)收人員等待驗(yàn)收；驗(yàn)收人員收到驗(yàn)收申請后，對整改內(nèi)容和結(jié)果進(jìn)行核實(shí)，合格后進(jìn)行銷號處理，如果整改未符合要求則駁回，要求其重新整改直至達(dá)到要求。問題庫功能應(yīng)用流程如圖4所示。

圖4 問題庫功能應(yīng)用流程Fig.4 Application process of issue repository functionality

5 應(yīng)用效果

通過研究BIM技術(shù)在高速鐵路設(shè)備運(yùn)維管理中的應(yīng)用，建立了BIM數(shù)據(jù)運(yùn)維交接標(biāo)準(zhǔn)，形成了滿足運(yùn)維需要的整套BIM 數(shù)據(jù)，構(gòu)建了統(tǒng)一開放的BIM運(yùn)維管理平臺，提出了高速鐵路智能化運(yùn)維的解決方案。研究成果在濟(jì)南局集團(tuán)公司相關(guān)部門、單位深入應(yīng)用，取得良好的經(jīng)濟(jì)社會效益。

（1）解決了BIM技術(shù)由鐵路建設(shè)階段向運(yùn)維階段應(yīng)用轉(zhuǎn)化的梗阻問題。制定高速鐵路BIM運(yùn)維交接標(biāo)準(zhǔn)，首次提出了運(yùn)維模型、運(yùn)維模型單元、最小運(yùn)維模型單元、運(yùn)維模型精細(xì)度等概念，明確了橋梁、隧道、路基等18 項(xiàng)運(yùn)維模型單元交付幾何信息、幾何表達(dá)精度和信息深度標(biāo)準(zhǔn)。以此為支撐，完成了日蘭高速鐵路曲菏段BIM運(yùn)維數(shù)據(jù)深化工作，為深入開展BIM 場景應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，高速鐵路BIM 運(yùn)維交接標(biāo)準(zhǔn)對BIM 運(yùn)維模型收集歸檔作出規(guī)范，明確交付流程，指導(dǎo)建設(shè)單位與運(yùn)營單位順利完成BIM標(biāo)準(zhǔn)化交付歸檔工作。

（2）實(shí)現(xiàn)了BIM數(shù)據(jù)資源共享。濟(jì)南局集團(tuán)公司首次建立BIM 數(shù)據(jù)運(yùn)維管理平臺，并融合運(yùn)用GIS、北斗等技術(shù)，為BIM數(shù)據(jù)接收、歸檔、應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。運(yùn)維管理平臺建成后，日蘭高速鐵路曲菏段投資 2000余萬元建設(shè)的BIM數(shù)據(jù)資產(chǎn)順利接入，實(shí)現(xiàn)了BIM數(shù)據(jù)有效管理。設(shè)備維護(hù)部門可以通過系統(tǒng)查詢相關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)信息、協(xié)同運(yùn)用多專業(yè)數(shù)據(jù)信息對本專業(yè)設(shè)備進(jìn)行全流程管理，為提高設(shè)備維護(hù)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)各專業(yè)數(shù)據(jù)信息共享創(chuàng)造了條件。

（3）實(shí)現(xiàn)了高速鐵路技術(shù)設(shè)備結(jié)合部無縫對接。通過BIM運(yùn)維交接標(biāo)準(zhǔn)對不同專業(yè)設(shè)備管理結(jié)合部作出規(guī)范，區(qū)分設(shè)備管理分工，為高速鐵路技術(shù)設(shè)備結(jié)合部通過BIM進(jìn)行管理提供了依據(jù)。通過模型拆分深化、設(shè)備結(jié)合部分界點(diǎn)建模、設(shè)備管理單位信息置入BIM模型等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)設(shè)備結(jié)合部透明化、3D 可視化管理。通過BIM 模型認(rèn)領(lǐng)等方法，在組織高速鐵路驗(yàn)收的同時(shí)，組織設(shè)備運(yùn)維單位通過BIM平臺認(rèn)領(lǐng)設(shè)備，對設(shè)備管理結(jié)合部不清晰、無人認(rèn)領(lǐng)的設(shè)備研究明確，超前解決結(jié)合部問題。通過BIM結(jié)合部研究攻關(guān)，協(xié)調(diào)解決設(shè)備結(jié)合部問題11 項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)了日蘭高速鐵路曲菏段技術(shù)設(shè)備結(jié)合部管理無縫銜接。

（4）提高了高速鐵路運(yùn)維智能化水平。一是與既有檢測、管理系統(tǒng)融合，通過一體化平臺實(shí)現(xiàn)了對不同專業(yè)設(shè)備狀態(tài)、現(xiàn)場作業(yè)的實(shí)時(shí)管理、預(yù)警提示，提升了管理效能。二是通過GIS和北斗技術(shù)深化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場應(yīng)急處置路徑優(yōu)化、聯(lián)調(diào)聯(lián)試列車運(yùn)行動態(tài)掌握、人員機(jī)具實(shí)時(shí)管控，提升了高速鐵路應(yīng)急處置和安全管控能力。三是通過巡檢、問題庫流程管控與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了從工作計(jì)劃、實(shí)施、驗(yàn)收到問題發(fā)現(xiàn)、整改、銷號的全流程管理，提升了運(yùn)維管理標(biāo)準(zhǔn)化水平。

6 結(jié)束語

基于BIM 技術(shù)的高速鐵路設(shè)備運(yùn)維管理研究，以加強(qiáng)高速鐵路技術(shù)設(shè)備運(yùn)營維護(hù)為目的，通過深度挖掘分析日蘭高速鐵路曲菏段建設(shè)積累的BIM數(shù)據(jù)，對高速鐵路設(shè)備運(yùn)維管理進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)研究，制定BIM數(shù)據(jù)運(yùn)維交接標(biāo)準(zhǔn)滿足運(yùn)營維護(hù)需要。通過GIS和北斗技術(shù)深化應(yīng)用，為高速鐵路設(shè)備管理、應(yīng)急維護(hù)管理提供輔助決策。通過拓展BIM在高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試管理、聯(lián)調(diào)聯(lián)試現(xiàn)場控制方面的應(yīng)用研究，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場透明化管控。依托信息技術(shù)，為BIM數(shù)據(jù)管理提供統(tǒng)一管理的信息平臺，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)維數(shù)據(jù)的資源共享，研究成果將為下一步充分挖掘高速鐵路運(yùn)維管理數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)價(jià)值提供強(qiáng)力支撐。