BIM 技術(shù)在鐵路基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維中的應(yīng)用及前景分析

楊玲玲

（北京經(jīng)緯信息技術(shù)有限公司，北京 100081）

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)高速鐵路（以下簡(jiǎn)稱“高鐵”）快速發(fā)展，截至2020年底，高鐵運(yùn)營(yíng)里程已達(dá)到3.79萬(wàn)km[1]。隨著高鐵的發(fā)展模式從速度規(guī)模型逐步向質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變，其對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的養(yǎng)護(hù)維修管理提出了更高要求，推進(jìn)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施（本文主要指高鐵基礎(chǔ)設(shè)施）的智能運(yùn)維已成為必然趨勢(shì)。鐵路基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維的目標(biāo)是通過(guò)掌握基礎(chǔ)設(shè)施的劣化機(jī)理及演變規(guī)律，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維修，提高養(yǎng)護(hù)維修效率，降低運(yùn)維成本[2]。在其實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，傳統(tǒng)以人工為主的運(yùn)維管理模式必將被基于信息化、自動(dòng)化、人工智能技術(shù)的智能監(jiān)測(cè)維修方式所取代，基于測(cè)試分析的狀態(tài)修和基于評(píng)估先驗(yàn)的預(yù)知修將成為主要維修模式。利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、北斗定位、信息集成等現(xiàn)代信息技術(shù)搭建智能運(yùn)維管理平臺(tái)，是實(shí)現(xiàn)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)共享、安全預(yù)警、故障預(yù)測(cè)、健康評(píng)估等的必要手段，其中BIM技術(shù)是核心技術(shù)之一。BIM技術(shù)具有可視性、模擬性、協(xié)同性、連續(xù)性、集成性等特性[3]，可為鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的智能運(yùn)維提供重要保障。

2 我國(guó)鐵路 BIM 技術(shù)應(yīng)用的推進(jìn)及研究成果

2.1 鐵路 BIM 技術(shù)應(yīng)用的推進(jìn)

2013年，原中國(guó)鐵路總公司（2018年更名為中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司，以下統(tǒng)一簡(jiǎn)稱“國(guó)鐵集團(tuán)”）確定將BIM技術(shù)作為鐵路工程建設(shè)信息化的主要技術(shù)發(fā)展方向[4]。2014年，國(guó)鐵集團(tuán)組織開(kāi)展16個(gè)BIM試點(diǎn)項(xiàng)目，并采取多項(xiàng)措施推動(dòng)BIM技術(shù)在鐵路工程中的應(yīng)用，具體措施如下。

（1）成立鐵路BIM技術(shù)推進(jìn)組織。2013年12月，國(guó)鐵集團(tuán)工程管理中心聯(lián)合8家理事單位成立中國(guó)鐵路BIM聯(lián)盟，并在鐵路行業(yè)BIM標(biāo)準(zhǔn)、接口、技術(shù)、應(yīng)用等方面開(kāi)展深入研究，大力推進(jìn)中國(guó)鐵路BIM技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)及應(yīng)用研究。

（2）確定鐵路BIM技術(shù)指導(dǎo)思想。2016年，國(guó)鐵集團(tuán)發(fā)布《鐵路工程項(xiàng)目BIM試點(diǎn)實(shí)施綱要》[5]，確定了通過(guò)“試點(diǎn)項(xiàng)目、設(shè)計(jì)協(xié)同、標(biāo)準(zhǔn)編制、應(yīng)用探索、人才培養(yǎng)”等手段，實(shí)現(xiàn)鐵路項(xiàng)目全生命周期管理信息化的指導(dǎo)思想；以“政策引導(dǎo)與企業(yè)主導(dǎo)相結(jié)合、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和二次開(kāi)展相結(jié)合、整體規(guī)劃與分步實(shí)施相結(jié)合”為主要原則，推進(jìn)BIM技術(shù)的應(yīng)用。

（3）確定鐵路BIM技術(shù)實(shí)施路徑。國(guó)鐵集團(tuán)確定了我國(guó)“標(biāo)準(zhǔn)先行，引領(lǐng)實(shí)施”和“試點(diǎn)驗(yàn)證，完善標(biāo)準(zhǔn)”的鐵路BIM技術(shù)實(shí)施路徑[6]。BIM應(yīng)用的前提是制定BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因此首先需要結(jié)合鐵路行業(yè)的特點(diǎn)，建立鐵路BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系；然后選擇在BIM技術(shù)領(lǐng)域有成功經(jīng)驗(yàn)的合作方進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)，并選擇支持鐵路BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施、具有統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)、已成熟開(kāi)發(fā)的平臺(tái)和軟件；最后依托BIM試點(diǎn)項(xiàng)目，驗(yàn)證鐵路BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不斷進(jìn)行完善，深化BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維階段的應(yīng)用，使BIM技術(shù)的價(jià)值最大化。

2.2 鐵路 BIM 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究成果

中國(guó)鐵路BIM聯(lián)盟自2013年成立以來(lái)，組織制定了《中國(guó)鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架》[7]，并陸續(xù)發(fā)布了《鐵路工程實(shí)體結(jié)構(gòu)分解指南（1.0版）》[8]《鐵路工程信息模型分類與編碼標(biāo)準(zhǔn)（1.0版）》[9]《鐵路工程信息模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)（1.0版）》[10]等標(biāo)準(zhǔn)。截至2020年底，中國(guó)鐵路BIM聯(lián)盟發(fā)布的鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 中國(guó)鐵路BIM聯(lián)盟發(fā)布的鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)

在推進(jìn)我國(guó)鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化方面，中國(guó)鐵路BIM聯(lián)盟也取得了一定的成果。中國(guó)鐵路BIM聯(lián)盟于2015年正式加入建筑智慧國(guó)際聯(lián)盟（buildingSMART）。2016年，《鐵路工程信息模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)（1.0版）》英文版經(jīng)過(guò)buildSMART批準(zhǔn)，發(fā)布為國(guó)際公開(kāi)規(guī)范（bSISPEC Rail）。2017年，中國(guó)鐵路BIM聯(lián)盟牽頭編制國(guó)際鐵路工業(yè)基礎(chǔ)類（IFC）標(biāo)準(zhǔn)，并參與基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域IFC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編制工作。2018年，中國(guó)鐵路BIM聯(lián)盟牽頭與國(guó)際鐵路IFC標(biāo)準(zhǔn)研究項(xiàng)目的各參與方（法國(guó)、瑞士等項(xiàng)目組）簽訂了聯(lián)合體協(xié)議，促進(jìn)項(xiàng)目開(kāi)展。2019年，buildingSMART國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)峰會(huì)在中國(guó)北京舉行，推動(dòng)BIM技術(shù)在中國(guó)落地生根。BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展及國(guó)際化歷程如圖1所示。

圖1 BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展及國(guó)際化歷程

3 基于 BIM 技術(shù)的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理平臺(tái)

3.1 平臺(tái)概述

國(guó)鐵集團(tuán)研究制定了“以鐵路工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)全壽命周期管理為目標(biāo)，以標(biāo)準(zhǔn)化管理為抓手，以BIM技術(shù)為核心，建立統(tǒng)一開(kāi)放的工程信息化平臺(tái)和應(yīng)用”的目標(biāo)，并構(gòu)建鐵路工程管理平臺(tái)[11]，在集中+分散的統(tǒng)一云計(jì)算、大數(shù)據(jù)平臺(tái)上，基于BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，建立以“一門(mén)戶、三平臺(tái)、四維度”為核心的應(yīng)用體系。目前，該平臺(tái)已覆蓋國(guó)鐵集團(tuán)所有在建的近100個(gè)鐵路項(xiàng)目（如數(shù)字鄭萬(wàn)、智能京張、綠色京雄、數(shù)字福廈、數(shù)字牧佳等項(xiàng)目），同時(shí)延伸至地方鐵路及城市軌道交通領(lǐng)域。

隨著鐵路工程管理平臺(tái)在全路的推廣應(yīng)用，其積累了大量鐵路工程建設(shè)期的數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從建設(shè)期向運(yùn)營(yíng)期的無(wú)縫傳遞，以及解決目前鐵路運(yùn)維管理的單專業(yè)管理、集成性差、應(yīng)用單一等問(wèn)題，中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司建立了基于BIM技術(shù)的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“運(yùn)維平臺(tái)”），以實(shí)現(xiàn)BIM模型靜態(tài)數(shù)據(jù)與運(yùn)維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的交互閉環(huán)、多參與方的協(xié)同作業(yè)，以及設(shè)施設(shè)備的智能可視化運(yùn)維、智能數(shù)據(jù)分析、故障預(yù)測(cè)和全生命周期管理，提高鐵路基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維的服務(wù)水平、信息化水平和效率，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

運(yùn)維平臺(tái)在鐵路基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維信息模型數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及基于BIM技術(shù)的鐵路運(yùn)維保障策略支撐下，將建設(shè)階段的各類竣工交付資料及BIM模型移交至運(yùn)維平臺(tái)數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)建設(shè)期信息與運(yùn)營(yíng)期信息的無(wú)縫集成；數(shù)據(jù)管理中心通過(guò)企業(yè)服務(wù)總線（ESB）數(shù)據(jù)總線發(fā)布各類數(shù)據(jù)；基于BIM技術(shù)的綜合維修、工務(wù)、電務(wù)、供電、房建等專業(yè)運(yùn)維管理系統(tǒng)從數(shù)據(jù)中心獲取設(shè)計(jì)、建設(shè)等階段的各類信息。其總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 運(yùn)維平臺(tái)總體架構(gòu)圖

運(yùn)維平臺(tái)的數(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(tái)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(tái)賬、電務(wù)設(shè)備臺(tái)賬、供電設(shè)備臺(tái)賬、房建設(shè)備臺(tái)賬，以及已竣工交付的設(shè)計(jì)期、建設(shè)期、聯(lián)調(diào)聯(lián)試期的靜動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包括檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)、運(yùn)行、原材料、工器具、應(yīng)急、分析等數(shù)據(jù)。運(yùn)維平臺(tái)數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 運(yùn)維平臺(tái)數(shù)據(jù)架構(gòu)

3.2 基于 BIM 技術(shù)的綜合維修管理系統(tǒng)

基于BIM技術(shù)的綜合維修管理系統(tǒng)以工務(wù)、電務(wù)、供電設(shè)備資產(chǎn)管理為核心，安全生產(chǎn)為主線，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施維修生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化，在綜合利用動(dòng)靜態(tài)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)量化分析，找出設(shè)備質(zhì)量變化趨勢(shì)，從而輔助編制生產(chǎn)計(jì)劃，落實(shí)“統(tǒng)一天窗安排、統(tǒng)一作業(yè)組織、統(tǒng)一機(jī)具使用、統(tǒng)一防護(hù)管理”的管理要求，實(shí)現(xiàn)從檢測(cè)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析、生產(chǎn)調(diào)度、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)到質(zhì)量評(píng)價(jià)的生產(chǎn)信息化閉環(huán)管理。基于BIM技術(shù)的綜合維修管理系統(tǒng)可在三維場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)以下功能。

（1）設(shè)備全生命周期管理。該系統(tǒng)可融合BIM+GIS數(shù)據(jù)、工程建設(shè)期數(shù)據(jù)、聯(lián)調(diào)聯(lián)試數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)工務(wù)、電務(wù)、供電等設(shè)備資產(chǎn)數(shù)據(jù)從建設(shè)期向運(yùn)營(yíng)期的平滑過(guò)渡，如圖 4所示。

圖4 基于BIM技術(shù)的綜合維修管理系統(tǒng)界面

（2）檢測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成。該系統(tǒng)可共享移動(dòng)檢測(cè)、固定監(jiān)測(cè)、靜態(tài)檢查數(shù)據(jù)，提升對(duì)設(shè)備缺陷的判識(shí)與處理能力。

（3）專業(yè)設(shè)備精細(xì)化管理。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)工務(wù)、電務(wù)、供電設(shè)備單元的量化、可視化分析，提高設(shè)備質(zhì)量狀態(tài)評(píng)估能力。

（4）生產(chǎn)流程再造與優(yōu)化。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)工務(wù)、電務(wù)、供電專業(yè)的聯(lián)合生產(chǎn)調(diào)度，利用三維可視化場(chǎng)景開(kāi)展應(yīng)急處置，提高生產(chǎn)管理的效率與安全性。

3.3 綜合檢測(cè)車(chē)車(chē)載集成平臺(tái)

綜合檢測(cè)車(chē)車(chē)載集成平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“車(chē)載平臺(tái)”）基于“協(xié)同聯(lián)動(dòng)、融合分析、一體化集成、多維可視化”的設(shè)計(jì)原則，圍繞綜合檢測(cè)車(chē)22個(gè)專業(yè)的測(cè)試和檢測(cè)數(shù)據(jù)，采用BIM+GIS數(shù)字孿生虛實(shí)互動(dòng)、BIM多源數(shù)據(jù)匹配傳遞及升維賦能、時(shí)空同步的多圖協(xié)同聯(lián)動(dòng)、基于主題規(guī)劃的人機(jī)交互及三維可視化、多源異構(gòu)信息的實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)無(wú)縫對(duì)接等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)組織間（橫向）、專業(yè)間（縱向）、數(shù)據(jù)間（端到端）的信息一體化集成，以及跨平臺(tái)數(shù)據(jù)的開(kāi)放共享和互聯(lián)互通，為實(shí)施基于BIM技術(shù)的工程建設(shè)全生命周期管理奠定基礎(chǔ)[12]。車(chē)載平臺(tái)可在三維場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)以下功能。

（1）將鐵路工程管理平臺(tái)中的建設(shè)期數(shù)據(jù)信息（設(shè)計(jì)和施工日志、檢驗(yàn)批、沉降觀測(cè)、圍巖量測(cè)、隱蔽工程、一桿一檔、一臺(tái)一檔等數(shù)據(jù)）加載到車(chē)載平臺(tái)的BIM模型中，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。

（2）通過(guò)獲取綜合檢測(cè)車(chē)的實(shí)時(shí)運(yùn)行速度和運(yùn)行里程，實(shí)現(xiàn)BIM模型與綜合檢測(cè)車(chē)的實(shí)時(shí)同步，即“車(chē)-?！甭?lián)動(dòng)，如圖5所示。

圖5 “車(chē)-?！甭?lián)動(dòng)

（3）將BIM模型與各專業(yè)的地面測(cè)點(diǎn)、超限值、結(jié)構(gòu)物等有機(jī)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)線路周邊環(huán)境的動(dòng)態(tài)展示、重點(diǎn)構(gòu)筑物的仿真漫游、各專業(yè)檢測(cè)數(shù)據(jù)及超限值的顯示和報(bào)警。

3.4 基于 BIM 技術(shù)的房建運(yùn)維管理系統(tǒng)

基于BIM技術(shù)的房建運(yùn)維管理系統(tǒng)包含BIM應(yīng)用、生產(chǎn)管理、技術(shù)資料、專項(xiàng)管理、安全管理、規(guī)章制度等功能模塊，以科學(xué)管理、安全生產(chǎn)、節(jié)能環(huán)保、信息共享為主要目的，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、BIM、GIS、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)房建設(shè)備檢查、維修、大修、更新改造等生產(chǎn)活動(dòng)在安全、環(huán)保、節(jié)能、成本等方面的全方位、全過(guò)程精細(xì)化管理，全面推進(jìn)房建部門(mén)生產(chǎn)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、智能化?；贐IM技術(shù)的房建運(yùn)維管理系統(tǒng)可在三維場(chǎng)景下發(fā)揮以下作用。

（1）提升災(zāi)害預(yù)警應(yīng)急水平，輔助運(yùn)維管理，提高作業(yè)效率，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理、故障應(yīng)急、減員增效、輔助決策的目標(biāo)。

（2）實(shí)現(xiàn)房建設(shè)備的專業(yè)管理、信息共享、協(xié)同作業(yè)、仿真漫游，如圖6所示。

圖6 基于BIM技術(shù)的房建運(yùn)維管理系統(tǒng)界面

（3）完善應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，節(jié)能降耗，保障設(shè)備正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)、預(yù)警報(bào)警的目標(biāo)。

4 BIM 技術(shù)在運(yùn)維階段的應(yīng)用前景分析

國(guó)鐵集團(tuán)組織開(kāi)展的BIM試點(diǎn)項(xiàng)目主要涉及BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，雖然取得了一定的成果，但并沒(méi)有把BIM技術(shù)的價(jià)值完全發(fā)揮出來(lái)。BIM技術(shù)的最大價(jià)值實(shí)際是在運(yùn)維階段體現(xiàn)出來(lái)的[13]。參考BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域及城市軌道交通運(yùn)維階段的主要應(yīng)用，即空間管理、資產(chǎn)管理、隱蔽工程管理、應(yīng)急管理、節(jié)能減排管理等[14]，本文對(duì)BIM技術(shù)在鐵路基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維階段的應(yīng)用前景分析如下。

4.1 基于 BIM + GIS 技術(shù)的全生命周期管理

通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)、建造階段的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類組織，BIM模型集成了各專業(yè)多維度、多層次、多時(shí)相的數(shù)據(jù)資源，形成基于BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)資源庫(kù)，實(shí)現(xiàn)基于BIM技術(shù)的數(shù)字化竣工交付。同時(shí)，BIM模型集成了運(yùn)維階段的生產(chǎn)管理、運(yùn)行檢修、物資管理、問(wèn)題庫(kù)等數(shù)據(jù)，整合了鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的全生命周期信息。GIS系統(tǒng)為BIM技術(shù)的應(yīng)用提供了宏觀地理環(huán)境顯示、查詢分析、位置服務(wù)、空間分析等功能。通過(guò)將BIM技術(shù)與GIS系統(tǒng)深度集成和融合應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施設(shè)備的科學(xué)化維護(hù)及可預(yù)見(jiàn)性管理，從而達(dá)到對(duì)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行全生命周期管理的目標(biāo)。

4.2 基于 BIM + 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)備監(jiān)測(cè)和預(yù)警

智能運(yùn)維的3個(gè)階段是設(shè)施設(shè)備檢測(cè)監(jiān)測(cè)、故障診斷和預(yù)警、狀態(tài)評(píng)估和壽命預(yù)測(cè)。其中，設(shè)施設(shè)備監(jiān)測(cè)檢測(cè)是基礎(chǔ)和前提。將BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，通過(guò)對(duì)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行全方位檢測(cè)監(jiān)測(cè)，并完成對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、分析、集成管理和三維展示，可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控和預(yù)警，確保運(yùn)維現(xiàn)場(chǎng)人、機(jī)、設(shè)施與模型數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步，為實(shí)現(xiàn)設(shè)施設(shè)備的狀態(tài)評(píng)估和壽命預(yù)測(cè)提供基礎(chǔ)。BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能運(yùn)維中缺一不可，二者的綜合應(yīng)用不僅可實(shí)現(xiàn)設(shè)施設(shè)備的三維可視化管理，而且可賦予其感知力和生命力，將傳統(tǒng)的運(yùn)維方式提升到智能運(yùn)維的新高度[15]。

4.3 基于 BIM + VR 技術(shù)的維修作業(yè)模擬

BIM與虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的結(jié)合使用可通過(guò)VR技術(shù)的三維沉浸式體驗(yàn)彌補(bǔ)BIM模型展現(xiàn)方式的不足，實(shí)現(xiàn)從界面到空間的可視化表達(dá)效果[16]。維修作業(yè)模擬是BIM+VR技術(shù)在設(shè)施設(shè)備維修中的應(yīng)用，通過(guò)將VR技術(shù)創(chuàng)建的虛擬維修環(huán)境與包含設(shè)施設(shè)備技術(shù)資料和狀態(tài)參數(shù)等數(shù)據(jù)的BIM模型相結(jié)合，可進(jìn)行維修設(shè)計(jì)、維修訓(xùn)練、維修評(píng)估、輔助維修、維修指導(dǎo)等的全流程仿真模擬，使運(yùn)維管理人員可以在一個(gè)安全、逼真的環(huán)境下學(xué)習(xí)和操作，突破了傳統(tǒng)維修工作在空間和時(shí)間上的限制。

4.4 BIM + 5G 技術(shù)實(shí)現(xiàn)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維

作為新一代通信技術(shù)，5G技術(shù)已被各國(guó)納入國(guó)家數(shù)字化戰(zhàn)略優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。隨著核心技術(shù)日益成熟、標(biāo)準(zhǔn)體系逐步建立，5G技術(shù)正呈現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈加速布局、應(yīng)用勃發(fā)的態(tài)勢(shì)。5G技術(shù)具有高速率、大容量、高可靠性、低時(shí)延等優(yōu)點(diǎn)，可滿足多設(shè)備連接、快速反應(yīng)和大流量傳輸?shù)囊?，是建設(shè)數(shù)字化、智慧鐵路的重要技術(shù)支撐[17]。2020年7月3日，國(guó)鐵集團(tuán)黨組召開(kāi)會(huì)議，指出“加快推進(jìn)新一代信息技術(shù)特別是5G、大數(shù)據(jù)技術(shù)在鐵路的應(yīng)用，提高鐵路信息化、智能化水平，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)提質(zhì)升級(jí)”[18]。推進(jìn)BIM+5G技術(shù)在鐵路基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)于搶占新一輪科技制高點(diǎn)、實(shí)施中國(guó)鐵路“走出去”戰(zhàn)略具有重要作用。

4.5 基于 BIM 技術(shù)的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施 PHM

故障預(yù)測(cè)與健康管理（PHM）技術(shù)是為滿足設(shè)施設(shè)備自主保障、自主診斷的要求而發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，其強(qiáng)調(diào)資產(chǎn)設(shè)備管理中的狀態(tài)感知，以及對(duì)設(shè)施設(shè)備健康狀況、故障頻發(fā)區(qū)域與周期的監(jiān)控，通過(guò)數(shù)據(jù)監(jiān)控與分析，預(yù)測(cè)故障的發(fā)生，從而大幅提高運(yùn)維效率。目前，該技術(shù)已運(yùn)用于鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)維管理。例如，將PHM管理理念應(yīng)用于接觸網(wǎng)全生命周期管理，可延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低成本，減少故障的發(fā)生[19]；基于BIM技術(shù)的大跨度橋梁PHM運(yùn)維管養(yǎng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維階段多源數(shù)據(jù)信息的采集、上傳、關(guān)聯(lián)、存儲(chǔ)和分析，為橋梁運(yùn)營(yíng)部門(mén)提供日常管理和決策服務(wù)[20]。而B(niǎo)IM技術(shù)與PHM技術(shù)的結(jié)合將為鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的智能運(yùn)維提供新思路：BIM技術(shù)為PHM技術(shù)提供可視化手段，為其進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)及智能決策提供信息支撐；而PHM技術(shù)可豐富完善運(yùn)維階段的BIM模型信息，發(fā)揮BIM模型的價(jià)值優(yōu)勢(shì)，深化BIM技術(shù)應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

以BIM技術(shù)為核心，利用其集成性特點(diǎn)，對(duì)鐵路工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維階段的信息進(jìn)行全生命周期的集成，便于跨專業(yè)、多參與方的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，可突破各專業(yè)獨(dú)立統(tǒng)計(jì)分析的局限性，進(jìn)行跨專業(yè)、跨行業(yè)的大數(shù)據(jù)分析，真正挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值和生命力，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的主動(dòng)運(yùn)維和全生命周期管理。同時(shí)，將BIM技術(shù)與GIS、物聯(lián)網(wǎng)、VR、5G、PHM等多種先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，形成“BIM+”的集成應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)信息快速查詢、設(shè)備動(dòng)態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)智能分析、設(shè)備故障預(yù)警、健康狀態(tài)評(píng)估等功能，從本質(zhì)上改變傳統(tǒng)的運(yùn)維模式，為實(shí)現(xiàn)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維奠定基礎(chǔ)。