铁路四电工程信息化协同系统

铁路四电工程信息化协同系统

作者：陈鹏腾

来源：《价值工程》2020年第23期

摘要：高质量发展和工业互联网背景下强调推动铁路工程数字化转型。针对铁路四电工程生生命周期各参与方独立运行，缺乏有效协调机制等问题提出面向各参建方协同需求的以BIM+GIS为平台，以功能应用为核心的“平台+应用”理念，在提出平台总体架构的基础上设计铁路四电工程信息化协同系统功能，以期提高基于BIM的铁路四电工程项目信息化协同水平。

Abstract： Under the background of high-quality development and industrial Internet， it is emphasized to promote the digital transformation of railway engineering. In view of the independent operation of all participants in the whole life cycle of the railway four-electric engineering and the lack of effective coordination mechanism， the concept of \"platform+application\" with BIM+GIS as the platform and business application as the core is proposed. And the functions of the railway four-electric engineering informatization coordination system based on the overall framework of the platform are designed， so as to improve the BIM based railway four-electric project engineering informatization collaboration level. 关键词：铁路四电工程;信息化;协同

Key words： railway four-electric engineering;informatization;coordination

中图分类号：TP311.13; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文献标识码：A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文章编号：1006-4311（2020）23-0194-02 0; 引言

在高质量发展和质量强国背景下，2020年全国工业和信息化会议提出聚焦重点领域加快制造业高质量发展，建立互联网数据资源合作共享机制，实现数据采集、汇聚和应用，推动制造业数字化网络化智能化转型。《中长期铁路网规划》指出，2020年我国铁路网规模将达到15万公里。到2025年，铁路网规模达到17.5万公里左右，网络覆盖进一步扩大。展望到2030年，基本实现内外互联互通[1]。作为电气化铁路运行组织的重要组成部分，四电涵盖通信、信号、电力、接触网专业，是铁路建设中一项高复杂性和集成度的系统工程，具有建设周期长、涉及面广、参建单位多、管理跨度大和专业交接面多等特点[2]，传统管理模式下存在生生命周期各参与方独立运行，缺乏有效协调机制等问题[3]。隨着BIM技术的发展，以BIM+GIS为平台，以业务应用为核心的“平台+应用”逐渐应用到铁路四电工程信息化协同中[4]。

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1; 平台架构

涵盖铁路四电工程的建设前期、工程实施和投产运营三个阶段[5]，为工程业主、施工、设计和监理等各参建方提供服务，对相关业务过程、数据和成果进行全方位的管理，包含感知层、传输层、数据层和业务层。 1.1 感知层

平台的感知层通过物联网、传感器等设备动态实时智能化地识别、监控铁路工程建设指挥、施工、监理、资源管理中心等现场信息，包括传感器、条形码、RFID射频设备和GPS等。

1.2 传输层

平台的传输层采用无线传输（WIFI）技术、移动互联技术、卫星通讯技术和通用分级无线服务（GPRS）技术等数据传输技术为各级管理者通过固定终端、移动终端等随时随地获取数据、声音、视频和报警消息。 1.3 数据层

囊括数据存储、管理、加工和应用。现场采集的相关数据通过传输层各种通道传送到云存储中心，利用计算机软硬件技术，实现对勘测设计阶段、建设施工阶段、运营维护阶段等全生命周期的BIM数据的建构、组织、定位、分类、编码、检索、更新和维护等，采用大数据技术对数据进行深入的挖掘、加工和处理，实现对存储数据的按需排序、筛选、组织、有条件透视等相关操作。 1.4 应用层

业务应用层封闭平台的各个业务功能模块，根据业务的种类，数据处理层封装的业务组件有Web服务、GIS服务、数据访问、数据处理、综合分析和报表统计等，实现时空一体化大数据的统计、访问、处理、分析等。 2; 系统功能

系统主要包括基于BIM的数据管理、调度指挥、N维风险控制、过程管理、应急管理、协同工作这六大功能模拟。 2.1 基于BIM的数据管理

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依托BIM技术，在铁路四电工程全生命周期的勘测设计、建设施工和管理维护三个阶段实现对数据、过程和资源的管理，是实现项目全过程各参与方之间的信息交流和共享的重要手段[6]。

2.1.1 数据采集

平台综合采用设计数据导入、视频监控、手工录入、栅格化表单信息导入、扫描录入等5种数据采集方式，收集现场相关数据，实现数据在信息模型上的集成。 2.1.2 数据加工

平台中存储的数据主要包括空间地理信息、标准规范信息、建设施工主题信息、视频信息、施工安全风险信息等。针对用户的需求，对有关数据进行加工或分析处理，并将得到的数据加工产品或分析处理结果以合适的方式提供给用户的服务，以风险预测预警、质量溯源、信用管理和知识管理为主。 2.1.3 数据应用

通过数据分析功能来实现数据最大化地发挥其作用。平台中将要实现的分析功能包括风险预测预警、统计数据分析、决策支持、信用管理和知识管理等。

①风险预测预警。根据现场采集的数据，开展专业的模型应用分析，对可能存在或发生的风险进行预测预警。

②统计数据分析。以调度日报、周报、月报等数据为基础，统计分析进度与成本、质量等的匹配程度，为工程按合同进度的开展提供依据。

③决策支持。以施工过程中的进度信息、人材料信息为基础，为运营维护计划的实施提供辅助决策支持。

④信用管理。建立完整的项目审批、项目管理信息以及从业单位和从业人员信息，逐步完善良好行为、不良记录、信用评价。

1）合同管理：对合同制度、数据库、管理流程进行统一，实现建设过程中所有合同的立项、审批、支付等全过程信息管理。

2）变更管理：实现工程项目变更管理，建立全工程变更档案库，对工程结构变更前、变更后的资料进行管理。

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3）质量管理：建立质量管理WBS树，实现对分部工程、分项工程檢验批等多级分解结构质量检验记录、工程检测记录、质量缺陷及事故的登记及处理、质量验收与评定等。 ⑤知识管理。基于铁路四电工程信息模型分类与编码体系，运用大数据分析，以高频和高危两个标准，建立铁路四电工程知识管理库，强化质量安全的事前控制。 2.2 调度指挥

调度指挥功能包含工程进度管理、施工调度管理、GIS电子地图和视频会议等。 ①建立铁路四电工程网络计划数据库，实现工程建设网络计划的编制和浏览、形象化显示关键路径。

②对施工进度日报、周报以及施工调度报表的浏览分析，对工程整体进度统一协调管理。 ③通过GIS地图实现对铁路四电工程进度跟踪、管理功能和形象化进度展示功能。 ④通过视频会议系统，实现建设管理现场、指挥部、项目部的管理人员的会议交流。 2.3 N维风险控制

①通过建立风险管理体系、确定风险管理流程、编制风险管理计划、风险识别、风险审查、风险评估等。

②对重点工程、重点工区的施工质量、施工安全进行远程视频监控，实现现场人、机、管、环要素行为的直面把握。

③确保既有线交叉施工安全管理，保证施工人员、设备的安全。 2.4 过程管理

主要实现施工组织动态管理、资源中心管理、流程化管理等专业应用。

①施工组织动态管理。将施组设计的各类资源和业务工作流程管理起来，使项目各目标要素管理实现自动化、规范化和可追溯化。

②资源中心管理。实现在建设过程中对甲购和自购的物资材料和设备的管理包括材料和设备的需求计划、验收和调拨，以及库存管理。

③流程化管理。实现日常质量检查、接口检查、国铁红线检查、静态验收、动态验收、联调联试等网上申报，审核，审批。

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2.5 应急管理

应急管理包括综合预测预警、应急救援指挥、应急资源维护等方面：

①通过接入施工现场图片和数据，采用预警预测方法，实现施工设备故障的实时监测和动态预警预测功能。

②提供铁路四电工程应急信息报告、实时图像传输、网上会商、应急资源管理、应急预案管理、应急指挥联动、预测预警、总结评估及辅助决策等功能。

③应急资源维护可对实现突发事件时所需要的应急组织、救援资源、路局资源等进行管理和维护。 2.6 协同工作

①设计管理：实现设计资料信息化管理，方便各有关人员对设计资料的上传、审核、传阅等;

②投资控制管理：提供项目概算预算的编制、资金计划管理、工程量清单管理、工程量变更管理、计量与支付、工程决算管理、工程成本统计分析、实际投资汇总比较分析等服务; ③运维管理：包括用户管理、权限管理、服务管理、发布信息管理、运行参数配置以及系统异常处理等，确保铁路工程项目管理信息系统安全、稳定运行。 3; 结论

工业互联网背景下，随着BIM技术的发展，数据资源合作共享被提及。本文提出铁路四电工程以BIM+GIS为平台，以功能应用为核心的“平台+应用”理念，从平台架构和功能两方面设计铁路四电工程信息化协同系统。平台架构包括：感知层、传输层、数据层和应用层;系统功能包括：基于BIM的数据管理、调度指挥、N维风险管理、应急管理和协同工作，以期提高基于BIM的铁路四电工程项目信息化协同水平。 参考文献：

[1]刘为群.BIM技术应用于数字铁路建设的实践与思考[J].铁道学报，2019，41（03）：97-101.

[2]徐建军，卢睿.基于广义随机Petri网的铁路四电工程建设全过程质量控制研究[J].铁道学报，2019，41（11）：18-25.

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[3]王同军.基于BIM技术的铁路工程建设管理创新与实践[J].铁道学报，2019，41（01）：1-9.

[4]范登科.BIM与GIS融合技术在铁路信息化建设中的研究[J].铁道工程学报，2016，33（10）：106-110，128.

[5]杨建伟.BIM技术在铁路“四电”工程项目管理中的应用[J].铁道经济研究，2018（06）：22-26.

[6]王同军.中国铁路大数据应用顶层设计研究与实践[J].中国铁路，2017（01）：

8-16.