建筑信息模型技术在城市轨道交通设备维护管理中的应用

何 帆

（厦门路桥信息股份有限公司，福建厦门 361000）

由于城市轨道交通工程包含很多施工单位，对施工有很多的要求，必须采取合理的措施，对城市轨道交通的施工过程、施工工艺进行综合控制，提高施工质量。

1 项目施工管理要点及建筑信息模型技术应用要求

1.1 城市轨道交通项目建设管理要点分析

城市轨道地铁施工保护逐渐得到重视，保障轨道施工安全保护区内的作业安全时，除了施工本身的控制管理，还应排除外部影响，如管理现场高压线路、自然因素和其他施工干扰等。在城市轨道交通项目中，布置高压线路会给施工安全带来一定风险，在实际的施工管理活动中必须考虑施工的安全性。城市轨道交通的技术比较复杂，施工专业水平较高，有必要提高施工管理的方法从而保障施工质量。城市轨道建设期间，如遇降水，应进行排水，避免其对施工过程造成影响，有必要加强施工降水管理[1]。

为了更全面、有效地管理施工管理信息，更好地管理管道施工，应保证三维模型符合实际施工条件；建筑信息模型技术的应用可以满足管理需求，对BIM模型进行更新和修改。根据实际工程施工阶段的设计资料，更好地为建筑行业创造准确的依据。

1.2 建筑信息建模技术在城市轨道交通运营与维护中的优势

城市轨道交通维修手段主要为检查，维护方法主要包括计划维护、故障维护和状态维护。在不改变甚至提高设备设施可靠性的前提下，对设备设施进行科学合理的维修过程，在成本控制方面具有明显的优势。维修工作需要大量的数据和经验，是传统技术难以实现的。研究者将BIM技术引入城市轨道交通的维护中，开展相关研究。在城市轨道交通建设中，基于建筑信息模型技术的4D建设理念，定义了城市轨道交通建筑信息模型的应用框架和结构，通过简单自动化的方式收集数据，从服务层面分析不同运维方式的影响，分析传统维护方式的缺点，突出BIM的优势，提出了一种新的运维管理架构。建筑信息建模技术有很多种[2]。

（1）BIM的三维可视化。通过专业软件创建的模型可以在管理界面上以不同的方式显示，减少抽象障碍。

（2）BIM可以描述项目所需的最小构件单元和规模、材料等基本税务信息。

（3）建筑信息建模技术可以模拟维修技术的工作流程和应急疏散，研究如何快速疏散人员。

（4）加强维修信息共享。建筑信息模型技术可以减少信息的隔离，帮助用户及时控制设备的分布和使用，实现由静态管理向动态管理的过渡。

2 城市轨道交通养护管理分类

2.1 设施设备维护管理

（1）设备维修维护包括日常保养、定期检查和故障维修。设备维修维护管理的目标是保证设施设备安全、平稳地运行，提供社会化服务，保障乘客安全出行。

（2）特种设备的管理。特种设备泛指与轨道安全运营息息相关的设施设备，如扶梯、直梯、水泵、消防栓等，还包括其安全附件。除特殊设备的日常维护外，还应定期进行强制性检查。单位应定期进行强制性检验，及时确定安全等级。对不符合安全要求的专用设备进行更新，对不符合安全要求的专用设备进行关闭或销毁，确保专用设备安全运行。

（3）消防设备设施的检修。大多数地铁站均是地下建筑，是人口密集的地下空间，虽然灭火器的使用频率不高，但灭火系统和装置在事故中起着非常重要的作用。因此，在维护过程中应考虑地下消防设备和设备的安全性和可靠性，对灭火系统进行维护，考虑对火灾报警系统、自动灭火系统等灭火系统进行测试。

2.2 车辆维护管理

（1）基础维护和针对性维护。

城市轨道交通车辆的保养方法有很多种。基本的维护管理主要对车辆进行定期检查，保持车辆正常运行，及时发现错误，维修更换，从而防止车辆故障造成安全隐患；维护管理针对车辆的故障进行维修，通过维修使车辆恢复到良好的运行状态；完善维修管理，对车辆进行整体改进，车辆通过维护和升级提高其性能；有针对性地维护，主要指对车辆损坏或交通事故，有针对性地应急抢修技术管理。养护方法应根据车辆的不同状况确定。基本保养主要是对车辆进行定期的预防性保养，消除安全隐患，防止安全问题给人民的生命财产造成损失。目标维修和维护没有固定的时间，是随机维修工作。

（2）按维护周期分类。

城市轨道交通车辆的维修管理可以按时间周期进行分类。车辆运行的日常维护和检查主要对损坏部件进行检查和更换，车辆保养周期三个月时，进行汽车零部件的清洗、保养、检测和更换，车底的清洗和除灰以及易磨损的汽车零部件和发动机油的更换[3]。

（3）车辆重要零部件的保养。

电机、空调机组、制动系统及转向架的清洗、功能测试、检查、维修、部件更换等。

（4）对车辆进行全面检查。

整车及其零部件的清洗、保养、检查、更换、维修、调试，是对整车进行全面、系统的大修。

3 建筑信息模型技术在城市轨道交通建设管理中的应用

3.1 城市轨道交通建设中资源与规划的动态管理

目前，城市轨道交通项目管理复杂，资源种类繁多，过去的规划和资源管理活动主要采取二维计划的形式进行，是轨道交通项目空间信息综合展示的一部分。在施工管理中，资源定位和优化规划无详细的依据，可以建立三维模型，使轨道交通项目的各个施工过程周期更加直观地体现。项目中的每个组件都可以用时间参数的形式表示，每个组件的开始、结束时间和持续时间都可以作为属性与模型关联。

在此基础上，给出构件、试验方案和跟踪方案之间的逻辑关系，形成四维建筑信息模型。利用4D建筑信息模型和虚拟设计水平对现有的工作水平进行检查和优化，与传统的建筑规划方法相比，该方法更加准确和有效。4D建筑信息模型在建筑资源动态管理中的应用可以是任意时刻节点的数量，根据现有的4D建筑信息模型，可以自动计算工作级别及相关人员、设备、材料[4]。

3.2 城市轨道交通建设流程

我国轨道交通项目建设中的差错多为过失造成，常在建设或后续阶段发现并纠正，主要原因为缺乏有效的控制手段，只能通过审核图纸确定实施的可行性，在城市轨道交通工程图纸中分布着十多个狭窄的空间中，每个系统都需要绘制图纸。如果在施工过程中出现问题，就会重新开始施工，导致资源的浪费，建筑信息模型技术可以重建传统的管理模式，在设计师提交正式的建筑效率图前，由BIM顾问进行虚拟施工和验收。设计完成后，对建筑表面进行监测，在正式施工前的各种工作模式中，提前发现和解决施工中可能出现的问题，使出现问题的可能性大大降低，缩短施工时间。

3.3 城市轨道交通建设新趋势

轨道建设后，通过验收并向运营管理单位进行资产移交，为了保证数据严谨、资产资料到位，需要移交清算人员投入大量的时间精力。运营期间，移交的大量建设期资料应在运营期提供维护辅助，却因保存分散、检索困难等原因无法得到应用。完整的城市轨道及相关建筑、设备模型，明确了资产的位置及基本信息，轨道资产移交时，对辅助清算庞大的资产提供助力。

4 BIM运维系统

4.1 BIM运维体系框架

BIM维护和操作系统采用C/S（client/server）架构，包括固定客户和移动客户。固定客户端主要用于系统功能，移动客户端主要用于设备维护和数据处理。服务级别执行其他数据处理，包括数据集成、数据分析和数据报告。

BIM系统可以分为数据层、业务层和应用层。数据层主要负责测试数据的采集和存储，状态维护层主要完成BIM维护和操作系统功能，包括维护模块、状态识别等。BIM系统还提供网络传输和门禁系统，客户与BIM模型数据库、设备评估数据库、设备数据库之间可以进行网络加密，保证数据安全，访问控制可以控制不同级别之间的访问限制，提高管理效率，规范操作流程。

4.2 BIM运维系统功能设计

（1）数据集成处理。

在城市轨道交通设施的维护过程中，不同的部门以不同的格式、尺寸和内容提交不同的测试数据，数据传输的主要问题为传输速度慢和数据格式不一致，不完整的数据管理和处理可能导致不完整的数据或不一致的记录。BIM维护和操作系统可以将收集到的数据整合到维护过程中，对不同的数据类型进行编码，自动生成文件类型代码和时间序列。BIM系统采集的数据按照流程进行标准化处理，进行归档、验证、审批、上传等一系列操作。

（2）设备维护模块设计。

BIM维护和操作系统可以提供更换维护、预防性维护和建议，并进一步建立每日、每周、每月及其他定期维护计划，确保设备设施的正常运行。

BIM维护系统采用集成BIM 3D模型，实现维护过程可视化。执行维护任务前，可以模拟BIM任务中的工作步骤，加快维护任务的执行。在设备评估过程中，BIM维护和操作系统可以实现个性化的维护过程，生成二维码，粘贴到相应的设备上。维护人员扫描二维码可以了解设备详细的维护步骤和历史运行细节。

5 结语

在城市轨道交通的设计和管理中，建筑信息模型技术的应用可以进一步促进管理活动的现代化和科技水平的提高，优化建筑信息模型技术的应用，提高施工管理的影响力。