基于BIM技術(shù)的地鐵智慧運維管理平臺現(xiàn)狀研究

摘要 近年來，我國各大軌道交通企業(yè)在加強基礎(chǔ)設(shè)施完善的過程中，運用了BIM技術(shù)，使得地鐵項目得以順利推進，同時在地鐵的運營階段中，各大運營企業(yè)在確保所有的設(shè)施都處于良好的狀態(tài)的前提下，也采用了BIM技術(shù)來提高運營管理水平，通過使用最前沿的技術(shù)來幫助項目獲得最大的效益。文章以N市地鐵設(shè)施設(shè)備運維管理平臺為例，分析當前BIM技術(shù)在地鐵運維平臺中的應(yīng)用程度和將來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞 地鐵運維；設(shè)施設(shè)備；BIM技術(shù)；信息化

中圖分類號 U293 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）19-0004-03

0 引言

自1969年10月，我國第一條地鐵線——北京地鐵1號線開始試運營以來，我國在地鐵建設(shè)領(lǐng)域已經(jīng)取得了巨大的成就，地鐵安全運營目前也成了各大軌道交通企業(yè)工作中的重中之重，當前各家軌道交通企業(yè)面臨著維保設(shè)施設(shè)備多、技術(shù)要求高的問題，紛紛開始走向智能化維保之路。同時運維階段是整個地鐵工程全生命周期中持續(xù)最久的階段，因此開發(fā)符合自身企業(yè)特點的運維系統(tǒng)平臺，將地鐵的運維管理工作由分散到集中，進行標準化和統(tǒng)一化管理，是大勢所趨[1]。

BIM（Building Information Modeling）最初是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，旨在將建筑工程中的復(fù)雜情況和可能性轉(zhuǎn)換成可供分析和預(yù)測的形式，從而更好地反映和展示建筑的真實狀態(tài)。BIM技術(shù)可以有效地幫助企業(yè)實現(xiàn)快速、準確的建造、管理、調(diào)度等多種功能，其基本原則是通過采用最先進的三維技術(shù)，結(jié)合實際情況，構(gòu)建出一套全面的BIM系統(tǒng)，從而實現(xiàn)從規(guī)劃到實現(xiàn)的全流程管理，大幅提升了建筑工程的效率[2-5]。

地鐵運營工作具有高風險、高責任、復(fù)雜化和特殊化等特點，所以地鐵運維管理平臺不僅需要收集設(shè)計、建設(shè)和運維過程中所涉及的信息，還需要獲取大量實時的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來源于各個專業(yè)，具有涵蓋領(lǐng)域廣、數(shù)量龐大的特點。基于BIM技術(shù)具有模型可視化、信息共享化和數(shù)據(jù)累計分析的優(yōu)勢，在搭建地鐵智慧運維平臺時運用BIM技術(shù)可實現(xiàn)信息的有效傳遞，能夠提高設(shè)施設(shè)備管理的效率，目前多家企業(yè)已經(jīng)取得了諸多成果[2-10]。

為了提升地鐵網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的保養(yǎng)效果，南寧市軌道交通公司研發(fā)了一套基于建筑信息化建模的三維數(shù)字模擬器及其相關(guān)軟件工具，同時也采用了最新的技術(shù)手段如智能化操作員模式去執(zhí)行相應(yīng)的維修任務(wù)[2]；通過現(xiàn)存的數(shù)據(jù)連接方式構(gòu)建了一個監(jiān)測運營管理的在線服務(wù)平臺，該服務(wù)能夠處理分散且不同類型的建設(shè)施工項目間的資源分享難題[3]。目前西安地鐵成功建立了一套包括全方位標準化制造養(yǎng)護（TnPM）理念、無線射頻識別芯片傳輸協(xié)議（NFC）、機器學習算法的狀態(tài)檢查方法和智慧型手機應(yīng)用程序等多種創(chuàng)新科技元素于一體的管理體系框架，并且此套方案還實現(xiàn)了其內(nèi)部各種實時的集成控制中心系統(tǒng)（ISCS）的無縫連接功能，從而使整個裝備運作監(jiān)管的工作得以完全實行計算機化的遠程操控，以自動檢測的方式將所有環(huán)節(jié)都納入統(tǒng)一的標準管控之中[4]。

1 BIM技術(shù)在運維平臺中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的地鐵運維管理方式中，信息處理具有程序冗雜、缺少統(tǒng)一性、信息傳遞滯后、共享性較差等特點，管理者做決策時要處理眾多的信息數(shù)據(jù)，最終會影響決策效率。運用BIM技術(shù)搭建運維管理平臺后，將實現(xiàn)模型可視、信息實時共享、數(shù)據(jù)展示直觀等功能，能夠大大提高管理效率[3][5]。

1.1 模型可視化

傳統(tǒng)的運維管理方法多數(shù)是基于文字描述，即便以圖紙的形式進行管理，也是基于二維圖紙，在直觀性上有著很大的不足。通過BIM技術(shù)可以建立三維的可視化模型，與實地的信息進行準確對應(yīng)，管理者根據(jù)模型更容易對于出現(xiàn)的故障作出判斷，使運維工作更加高效。比如，在車站管理中，從設(shè)計之初就開始建立模型，進行全方位的信息構(gòu)建，在車站運維階段就可以直接運用模型的信息來進行建筑消防管理[3][5-6]。

1.2 數(shù)據(jù)共享化

在傳統(tǒng)的運維管理工作中，難以直接調(diào)用建造階段的信息，使用相關(guān)數(shù)據(jù)時需要進行調(diào)取，操作流程比較煩瑣。當某設(shè)備同時歸屬于兩個部門共同管理，設(shè)備的維保工作需要雙方共同來完成時，容易出現(xiàn)信息不同步的問題，造成管理者理解上的偏差，等到信息傳遞完整的時候，往往進度已經(jīng)滯后了[7-8]。借助BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)共享，在不同角色的人員進行修改、添加信息的時候，其他人員也可以看到實時更新的信息，信息共享程度的提高，既能實現(xiàn)信息添加和調(diào)取的便利，又實現(xiàn)信息更新統(tǒng)一性，大幅提高運維管理的效率。

1.3 數(shù)據(jù)累計分析

在地鐵運營中，各專業(yè)設(shè)備的安全運行至關(guān)重要，而運用BIM技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)積累對設(shè)備的安全預(yù)警具有重大意義，例如通過BIM技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)積累可以對地鐵機電設(shè)備實時監(jiān)測和預(yù)警，借助RFID技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對人員和設(shè)備的精準定位，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應(yīng)措施，避免發(fā)生突發(fā)事件。在設(shè)備發(fā)生故障時，定位技術(shù)可以幫助管理人員快速準確地定位故障點，制定救援方案，降低事故損失，提高應(yīng)急響應(yīng)效率。

此外，BIM技術(shù)還可以實現(xiàn)對設(shè)備運行數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測和分析，幫助管理人員預(yù)測設(shè)備故障風險，提前進行維護和保養(yǎng)，延長設(shè)備的使用壽命，降低運營成本[9]。通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，地鐵機電設(shè)備管理將更加智能化和高效化，為地鐵運營安全和穩(wěn)定提供有力支持[5][10-11]。

2 案例分析

該文以N市地鐵的設(shè)施設(shè)備智能綜合運維平臺為例，分析BIM技術(shù)在地鐵運維平臺中的具體應(yīng)用，該運維管理平臺的搭建，旨在實現(xiàn)設(shè)施設(shè)備全壽命、全業(yè)務(wù)、全過程管理，提高設(shè)施設(shè)備管理精細化程度，提高設(shè)施設(shè)備管理效率，提高設(shè)施設(shè)備管控能力，助推運營數(shù)字化轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展。

2.1 業(yè)務(wù)場景

設(shè)施裝備運維管理平臺，是以“人、機、料、法、環(huán)、測”等為全要素的綜合管控平臺，反映了計劃、過程、績效等管理系統(tǒng)內(nèi)容，也記錄著規(guī)劃、實施、檢驗、改進的全過程[12]。該系統(tǒng)擁有豐富的功能，從設(shè)備登記、故障診斷、修理管理、大修管理、更換配件管理、零配件管理、工程管理到數(shù)據(jù)處理和分析，可以滿足各種場景下的設(shè)備維護需求。該平臺更多的是運用了數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)累計分析功能，實現(xiàn)兩大功能定位。

2.1.1 覆蓋范圍廣

地鐵系統(tǒng)涉及各個專業(yè)領(lǐng)域，包括調(diào)度、站務(wù)、乘客服務(wù)、車輛運行、通信、信號、供電、軌道建設(shè)、土建等。這些專業(yè)領(lǐng)域之間相互關(guān)聯(lián)，共同構(gòu)成了地鐵運營管理的重要組成部分[13]。為有效管理這些專業(yè)領(lǐng)域，地鐵運維管理平臺進行全面整合，不同專業(yè)領(lǐng)域之間的信息可以實現(xiàn)共享和交流，管理人員可以更加全面地了解地鐵系統(tǒng)的運行情況，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。通過使用運維管理平臺，管理人員可以更好地制定維護計劃并優(yōu)化運行方案，從而提升地鐵系統(tǒng)的效率和可靠性。此外，該平臺還能夠?qū)?shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理和分析，并利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)來預(yù)測和預(yù)警設(shè)備故障[12-13]，進而提高設(shè)備的可靠性和運行效率。

2.1.2 數(shù)據(jù)集成化

將EAM物質(zhì)管理系統(tǒng)、集團主數(shù)據(jù)庫、施工管理系統(tǒng)等多種管理模塊連接構(gòu)筑成一個完整的、普遍適用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)體系，對于提高公司的整體財務(wù)狀況具有重要意義。通過連接這些管理模塊，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交互，使得公司能夠在不同的環(huán)境中進行有序的財務(wù)管理分析，更加全面地了解公司的財務(wù)狀況；通過建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)體系，可以減少數(shù)據(jù)冗余和錯誤，提高數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，為公司的財務(wù)決策提供可靠的數(shù)據(jù)支持，同時基礎(chǔ)數(shù)據(jù)體系的建立還可以幫助公司進一步優(yōu)化財務(wù)管理架構(gòu)，提高公司的效益和競爭力[12-14]。

2.2 平臺應(yīng)用

N市地鐵設(shè)施設(shè)備運維管理平臺以管理實際業(yè)務(wù)管理為基礎(chǔ)，提供了多種功能，可以應(yīng)用于設(shè)施設(shè)備運維的各種場景，其中最常用的有臺賬管理、故障管理和檢修管理等。

2.2.1 臺賬管理

地鐵設(shè)施設(shè)備種類繁多、數(shù)量龐大，因此建立一個有效的、精準的、系統(tǒng)化的臺賬管理模塊對于提升地鐵運維管理水平至關(guān)重要，其可以實現(xiàn)設(shè)備的新增、變更和報廢等業(yè)務(wù)，從而有效地管控地鐵資產(chǎn)，保證其正常運行和維護。通過該模塊，設(shè)備臺賬也更加規(guī)范化和系統(tǒng)化，管理人員可以通過系統(tǒng)輕松查看設(shè)備信息、變更記錄和報廢情況，作出及時的決策和安排，此外系統(tǒng)化管理還可以幫助管理人員更好地規(guī)劃設(shè)備維護和更新計劃，確保設(shè)備的正常運行和延長設(shè)備的使用壽命。

2.2.2 故障管理

故障管理是地鐵應(yīng)急管理工作的重要內(nèi)容，該部分設(shè)置了三個功能應(yīng)用：巡查人員可以使用手機或其他平臺來記錄和分析可能出現(xiàn)的故障；在系統(tǒng)中，可以采取多種方式來管理和控制可能出現(xiàn)的故障，并將其傳遞到上一級管理者；系統(tǒng)可以用來收集和分析可能出現(xiàn)的各種故障，并將其作為一個重要的參考依據(jù)，通過收集、整合、歸納、評估、研究、分析，建立完善的設(shè)備故障信息系統(tǒng)，以及相關(guān)的技術(shù)支持，建立完善的故障知識庫，運用大數(shù)據(jù)技術(shù)，及早發(fā)現(xiàn)并解決問題，從而為管控及防范風險提供可靠的依據(jù)。

2.2.3 檢修管理

檢修管理是地鐵日常維修的工作，檢修管理模塊主要分為三部分：檢修規(guī)程管理，對不同設(shè)施設(shè)備類檢修規(guī)程數(shù)據(jù)維護，對巡檢設(shè)備作業(yè)包進行打包，制定維修日歷，以提高設(shè)施設(shè)備精檢細修管理水平；計劃管理，系統(tǒng)根據(jù)配置的預(yù)防性維護，經(jīng)審核后生效，自動生成年度計劃匯總表，并自動排出月度計劃，管理者可根據(jù)實際維修情況對擬定計劃進行調(diào)整和變更，自動生成工單，并派發(fā)給維修人員；工單管理，地鐵涉及專業(yè)眾多，導致維修任務(wù)種類和工單也具有多樣性，因此需要創(chuàng)建相應(yīng)的模塊對工單進行集中管理，該功能可以完成對各類流程中的進行表單檢索、工單詳情查詢、生成相應(yīng)表格并導出的功能，同時可以與其他管理功能互聯(lián)互通，一起支持對運行中的流轉(zhuǎn)單進行修改操作，以滿足更復(fù)雜多變的維修要求[11-14]。

上述功能的實現(xiàn)，體現(xiàn)了BIM技術(shù)的信息共享和數(shù)據(jù)累計分析的優(yōu)越性，提高了設(shè)施設(shè)備運維的管理效率，但僅發(fā)揮BIM技術(shù)諸多優(yōu)勢的少量部分，在具體使用過程中，在設(shè)施設(shè)備的通用性管理方面較強，但在個性化管理方面略顯不足，針對各專業(yè)的應(yīng)用還有很大的挖掘空間。

3 結(jié)束語

地鐵智慧運維建設(shè)的未來發(fā)展前景令人充滿期待，隨著技術(shù)的不斷進步和政策的支持，基于“BIM+”技術(shù)的地鐵運維管理平臺將迎來更多創(chuàng)新和發(fā)展。首先，隨著人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，地鐵智慧運維將更加智能化和自動化，通過數(shù)據(jù)分析和預(yù)測算法，可以實現(xiàn)設(shè)備故障預(yù)警與智能維護，增強設(shè)備的可靠性，提高運行效率。其次，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，地鐵設(shè)施設(shè)備之間將實現(xiàn)更加緊密的連接和信息共享，各種傳感器和設(shè)備可以實現(xiàn)實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)設(shè)備之間的智能互聯(lián)，為運維人員提供更加全面和準確的信息，幫助他們更好地管理和維護地鐵設(shè)施設(shè)備[11][15-16]。此外，虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用也將為地鐵智慧運維帶來新的可能性，運維人員可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行培訓和模擬操作，提高其工作效率和準確性，同時增強現(xiàn)實技術(shù)可以幫助運維人員更直觀地了解設(shè)備狀態(tài)和維護需求[17]，提高其工作效率和質(zhì)量。

總的來說，地鐵智慧運維建設(shè)的后續(xù)發(fā)展將更加智能化、自動化和信息化，為地鐵運營管理帶來更多便利和效益，通過不斷引入新技術(shù)和創(chuàng)新思維，地鐵運維管理將迎來更加美好的后續(xù)。

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收稿日期：2024-03-25

作者簡介：甘超超（1994—），男，碩士研究生在讀，助理工程師，研究方向：市政工程可持續(xù)管理。