唐 林，刘 恒，杨 柳

(1.西南交通大学信息科学与技术学院 信息编码与传输省重点实验室，四川成都 611756; 2.轨道交通工程信息化国家重点实验室(中铁一院)，陕西西安 710043; 3.西南交通大学综合交通大数据应用技术国家工程实验室，四川成都 611756)

随着我国高速铁路建设的持续发展、施工技术的不断革新以及工程质量标准的进一步提升，传统铁路施工管理方式越来越难以满足当前铁路工程施工建设的要求，研究新颖的管理技术成为迫切需求。

李钰[1]等基于BIM数据平台，综合运用虚拟现实(Virtual Reality)、增强现实(Augmented Reality)等新型智能化技术，以施工阶段施工人员的安全行为为出发点，构建了信息化安全管理体系；王同军[2]基于BIM技术阐述了铁路工程管理平台建设思路，论述了平台发展模式；薛吉岗[3]提出验评分离、强化检测，突出过程控制，强调合格标准。同时引入了检验批概念，较好地解决了一次验收的规模和范围大小问题；欧阳新[4]基于铁路建设工程检验批数据的特征，构建了一个检验批基础数据平台，并在该平台基础上将检验批数据应用于施工质量管理、安全管理、进度管理、投资管理以及物资设备管理，有效解决了检验批数据的采集、存储及应用问题；贾宏[5]分析了国内设计行业BIM技术发展受阻的主要因素并给出相应解决措施。文本基于检验批和BIM提出构建高铁建设信息化管理平台，为实现铁路建设标准化、信息化和智能化提供设计思路。

1 BIM技术

BIM是建筑设施项目物理和功能特征的数字表达形式，为项目提供完整的、与实际一致的三维建筑模型。该模型不仅包含几何信息，同时也包含了如专业属性等非几何信息。在建筑项目整个生命周期中，BIM数据共享的实现使得工程技术人员能够正确理解各种信息并作出高效应对。不同利益相关方可在BIM中对建筑信息进行增、删、改、查来支持和反映各自职责的协同作业，设计团队与各方建筑主体协同作业成为可能，在提高生产效率，节约设计成本和缩短施工工期方面发挥巨大的作用。

BIM使得建筑项目在整个生命周期内的所有决策都在可视化状态下进行，不仅能够模拟地质灾害避难实验，还能够在建筑建造前期对各个专业施工的碰撞问题进行协调，并对复杂项目进行优化。除此之外，BIM还能够出具各专业图纸及深化图纸，使工程设计表达更加详细。

2 工程质量验收中的检验批

检验批是新标引入的概念，指按同一生产条件或按规定的方式汇总起来供检验用的、由一定数量样本组成的检验体。检验批既是工程质量验收的基本单元，同时也是分项工程的组成部分。在新标以前，分项工程一直是工程质量验收的基本单元。但是在实际施工过程中，一个分项工程往往由于规模过大、施工周期长、分布零散，导致不可能一次性完成验收工作。此外，对多大规模和范围内的分项工程进行一次验收，业界也没有具体的规定，造成了分项工程的验收各行其是，规模大小相差甚远，验收质量也参差不齐。检验批的规定，很好地解决了验收规模与范围大小的问题，为强化验收、过程控制提供方法和手段，保证工程施工质量。

在实际施工项目质量验收过程中，相关技术人员在检验批验收记录表中按规定填写具体检验的验收数据并交由经理确认签字，这些数据不仅可以作为检验批生效的凭证，同时还可以为质量管理、安全管理以及投资管理提供可靠数据支撑。因此，检验批验收是铁路建设工程质量验收过程中极其重要的一环，为铁路建设实现信息化、标准化奠定了基础。

3 基于检验批和BIM的高铁建设信息化管理平台

本节主要阐述基于检验批和BIM的高铁建设信息化管理平台的建设方案(图1)。该管理平台主要由基础管理模块、BIM管理模块与检验批管理模块构成。该平台采用B/S(Browser/Server)架构，且配套相应的移动端应用程序。移动端应用程序主要用于在实际施工现场完成施工现场记录表以及检验批验收记录表的填写，督促相关技术人员亲临施工现场，确保相关验收数据的真实可靠；PC端则涵盖了三个模块，其中基础管理模块主要用于网站运维人员或系统管理员管理网站，保证网站的正常运作；BIM管理模块主要用于BIM模型管理操作，通过数字化技术对施工建设项目进行数字建模以便其在设计、建造、运行到拆除整个全生命周期内都能够充分发挥作用；检验批管理模块主要用于技术人员在实际施工现场记录相关数据后在客户端规范录入相关数据，以便后续能够进行相关分析与应用。

客户端采用前后端分离的方式进行开发，前端开发采用以Vue为核心的轻量级框架，并将应用部署于Nginx服务器上实现并发要求；后端开发以Spring MVC为核心的轻量级框架Spring Boot作为基础核心框架，结合MyBatis及JPA作为MySQL数据库持久层框架，并使用Redis作为缓存容器来设计后端应用程序并部署在Tomcat服务器上实现与前端页面进行数据交互。移动端采用Android开发，并结合生物识别、现场定位与坐标转换相关技术，实现技术人员在实际施工现场快速规范填写现场记录表与检验批验收记录表。

图1 高铁建设BIM信息化管理平台

3.1 基础管理模块

基础管理模块是整个高铁建设BIM信息化管理平台的基本功能，也是BIM管理模块与检验批管理模块的基石。该模块主要用于平台管理员日常维护平台的正常使用，管理员可在该平台上完成用户管理、角色管理、权限管理、工作流程管理、后台监控等一系列基本功能。

用户管理主要由用户管理员新增、修改、删除各个用户的相关信息；角色管理与权限管理主要用于约束各个用户在使用系统平台时的身份与权限，不同的角色拥有不同的权限设置，同一用户可以拥有一个或多个角色以便能够在系统平台上执行多种操作，比如BIM管理、检验批管理等；工作流程管理主要用于在日常使用中，系统管理员能够及时有效审批各流程，如用户请假流程审批、验收审批流程审批等，流程得到及时审批以便后续相关工作的进行；后台监控则可以根据系统的日常使用情况作出相应对策，如定时任务可以在特定时间点完成预定义任务，后台数据库备份使得系统运行有备无患。

3.2 BIM管理模块

BIM管理模块利用数字化技术，建立虚拟的、与实际情况一致的建筑工程三维模型供技术人员使用(图2)。BIM模型中存储着各个构件的基本属性、工程属性等基本信息，用户在BIM模型中点击不同的建筑物即可查看其相应的信息。

图2 BIM模型

BIM管理模块除了可以实现基本的模型操作外，还可以在建设项目设计之初模拟灾后建筑破坏仿真以便设计师能够优化设计；灾害发生后，可以对应急救灾物资力量进行标注，有利于灾后救援物资的合理分配调度；也可以对灾情进行实时上报，做好次级灾害发生防范工作；在建筑设施正常运行使用时，可以通过在BIM模型各个构件添加相应的监测器以实时检测建筑设施的运行情况，做好各项预防工作。在建筑设施施工阶段，在BIM模型中可以根据已修建的建筑模拟建筑施工进度，以便施工方能合理作出施工进度安排；同时也可以在BIM模型中实现施工现场物资设备的定位追踪，避免物资设备调用混乱；此外，在BIM模型中还可以将检验批验收项目挂属在各个构件之下，在BIM模型中即可方便地查看各建筑物构件检验批的验收情况，对初次验收不合格的、需要多次验收的建筑进行重点追踪，实现质量把关。

3.3 检验批管理模块

检验批管理模块按照建设工程、标段、专业工程、单位工程、分部工程、分项工程、检验批验收工程的顺序依次创建检验批验收项目，即检验批验收项目挂属于分项工程，一个分项工程下可挂属多个检验批验收工程。为了能更加方便地完成检验批验收数据的录入工作，检验批管理模块不仅仅支持相关技术人员在客户端进行操作，同时也支持在实际施工现场使用智能移动终端设备来完成录入。而施工现场往往很复杂，同时也为了督促相关技术人员亲临施工现场完成数据录入工作，可以将生物识别、坐标定位与坐标转换相结合达到高效录入数据的目的。生物识别技术具有无法复制的特性，可以很好地监督相关技术人员亲临施工现场，通过自身的固有特性，表明当前完成数据录入操作人员的身份合法，通常情况下选用指纹识别来验证操作人员的身份。而坐标定位与坐标转换则可以帮助相关工作人员在施工现场待验收建筑设施附近快速自动筛选出检验批验收工程，更加方便地完成验收数据的录入。通常情况下，在实际施工现场中往往只有构件才具有坐标，而检验批验收工程仅仅只是逻辑上的抽象，不具有实际地理坐标。所以自动筛选检验批验收工程的前提条件是施工建设项目中的每一个构件都有其唯一工程坐标且待验收的检验批项目挂属在某一个构件下。因此检验批管理功能的实现还依赖于工程实体结构树。工程实体结构树的实现按照检验工程、标段、工区、工点、构件的顺序依次创建对应的层级结构，其中每个构件都包含其在施工建设项目中的坐标。在实际施工现场中，当相关技术人员通过指纹识别验证其身份后，移动端后台请求定位服务获得其在施工现场的实际经纬度，通过高斯-克吕格投影转换为平面坐标，并与建设工程下所有构件的坐标进行对比，根据欧氏距离筛选出一定范围内的所有构件，进而筛选出对应的检验批验收工程并返回至移动端供相关技术人员进行操作。自动筛选检验批验收工程的流程如图3所示。图4所示是移动端通过坐标定位与坐标转换自动筛选出检验批验收工程结果。

图3 自动筛选检验批验收工程流程

4 结论

本文提出以检验批的规定和BIM为核心技术的高速铁路建设信息化管理平台建设方案，该方案采用可视化方式为建设项目在整个生命周期内的所有决策提供可靠依据；引入检验批概念，对项目验收规模和大小作出限制，使验收过程更精确有效。同时，指纹识别和现场定位的结合能够督促相关技术人员亲临施工现场快速完成验收数据录入。

图4 自动筛选检验批验收工程结果