鐵路工程管理平臺及其深化應用

解亞龍，李 琳 ，鄭心銘

（1.中國鐵道科學研究院集團有限公司 電子計算技術研究所，北京 100081；2. 中國中鐵建工集團有限公司 華北分公司，北京 100070；3. 中國國家鐵路集團有限公司 工程管理中心，北京 100844）

鐵路工程建設項目周期長、范圍廣、影響大、責任重，建設過程中參與方眾多，在建設過程中項目管理難度大，為提高鐵路建設管理水平，實現鐵路建設項目標準化管理，有必要大力發展鐵路工程建設信息化。鐵路工程管理平臺將原有零散的鐵路工程建設期應用進行整合，建立起一個完善的鐵路工程建設應用“生態圈”[1]，囊括了鐵路工程建設過程中所需的各項應用，整合建設過程產生的數據資源，集中部署硬件資源，并提供了統一的編碼標準、數據格式等，為鐵路工程建設用戶以及應用系統供應商提供各項服務。

本文在原有鐵路工程管理平臺V1.0（數字鄭萬平臺）[2]的基礎上拓展深化，增加環保管理、設計管理和工程監督管理的體系，深化原有質量、安全、進度、投資等管理，形成鐵路工程管理平臺V1.1版本，使得鐵路工程管理平臺對鐵路工程建設過程的覆蓋更加全面。

1 平臺功能及應用

平臺按照“全業務大平臺、全周期抓過程、重質量嚴管理、高效率保安全”的信息化管理理念，形成了安全、質量、進度、設計、環保、投資、監督、綜合管理8個功能體系，對鐵路建設全專業業務進行管理。平臺功能框架，如圖1所示。

1.1 安全管理

安全管理是鐵路工程建設的重點內容，包含安全看板、超前地質預報、隧道圍巖監控量測、安全步距管理以及安全視頻監控5個部分，根據隧道開挖進展，綜合圍巖量測、超前地質預報、隧道安全步距3個關鍵指標進行風險監控，通過多維統計和關聯分析形成綜合安全看板，為管理者決策提供數據依據。安全管理架構，如圖2所示。

（1）安全看板：包括隧道安全風險的綜合排行、圍巖量測實測比例統計與排行、圍巖量測處置率統計與排行、安全步距警示排行、超前地質預報應報實報比例排行等信息。

（2） 隧道圍巖監控量測：將現場測量數據進行實時采集、 傳 輸、報警，實現變形速率和累計變形量雙控，同時引入回歸分析預測計算，及時掌握圍巖變形情況，出現風險及時報警，并收集預警處置措施，建立了隧道圍巖預警風險閉環管理機制，有效降地低隧道施工風險[3]。

（3）超前地質預報：對隧道開挖工作面前方的工程地質與水文地質條件及不良地質的工程性質、位置、產狀、規模進行探測采集、分析及預報，并對超前地質預報實做情況進行管理。深入分析超前地質預報綜合分析成果報告內容，在進入高風險地段之前，提出技術措施建議，并推送主要領導及技術人員[4]。

（4）安全步距管理：嚴格按照規范和設計要求控制隧道安全步距，建設單位根據實際情況調整安全步距的管理閾值，對于隧道仰拱、二襯步距超標情況，及時向主要領導和技術人員報警，保證施工安全。

（5）安全視頻監控：通過在隧道口和掌子面安裝視頻監控系統，集成到管理平臺，實現對控制工程的實時監控，可通過手機端實時查看現場進度、掌握現場情況。

圖2 安全管理架構

1.2 質量管理

質量是鐵路工程建設的核心，涵蓋鐵路工程建設的各個專業，包括原材料管理、隧道、線路、橋梁、路基、軌道、站房、四電以及隱蔽工程的影像資料，通過智能化的手段及時發現并制止違反規章及標準的行為，并利用收集到的歷史數據實時分析，從而掌握影響施工質量的關鍵工序和因素，確保工程質量，質量管理架構，如圖3所示。

（1）原材料管理。主要包括拌合站生產管理和試驗室生產管理，其中，拌和站生產管理通過原材料用量、設計和施工配合比、拌和時間等數據的自動采集和實時上傳，對混凝土質量進行實時監管，將配料單信息與工程實體部位關聯，實現工程實體可追溯，確保工程質量符合標準[5]。圍繞設備信息化監控和報警處理情況開展信用評價，確保現場管理和工程質量安全。試驗室生產管理通過混凝土抗壓強度、鋼筋等原材料試驗數據的自動采集和實時上傳，對不合格原材料進行報警、處置，從源頭上杜絕不合格品在工程中的使用[6]。圍繞施工企業試驗室管理水平和原材料質量開展信用評價，為規范原材料質量管理提供數據支撐。

圖3 質量管理架構

（2）隧道專業。襯砌檢測系統，實現襯砌質量的快速檢測和閉環整改；通過斷面質量監測系統，實現超欠挖分析和初支平整度的快速測量。

（3）橋梁專業。橋梁線形監控系統、樁基施工檢測系統、橋梁精準控制系統等系列技術裝備系統，提高施工過程質量。在梁場生產管理方面，通過梁場管理系統與自動化靜載試驗、自動化張拉、自動化壓漿，以及自動化養護等自動化設備相融合，實現關鍵工序卡控，提升預制箱梁的生產質量。

（4）路基專業。通過集成北斗技術的無人駕駛路基智能化施工系統，提高路基壓實的壓實程度、穩定性、均勻性，提升地基加載試驗自動化檢測水平，全面提升作業效率和路基壓實質量，實現路基壓實數字化、可視化和智能化水平[7]。

（5）線路專業。沉降觀測系統，通過對沉降數據的實時采集和自動傳輸，及時掌握現場沉降變形趨勢，保證數據真實，確保沉降評估的準確性。實現測量閉合差超限、單次沉降偏差超限即時提示，避免不合格測量成果提交，提高測量效率；提供預評估算法，實現沉降測量預評估。

（6）軌道專業。無縫線路應力放散鎖定、軌道板精調、板/枕廠生產管理等系列技術裝備系統，提高了軌道整體平順性，實現了軌道關鍵作業參數數字化、軌道板/枕生產到鋪設全過程數字化追溯和全過程質量管控。同時通過工程線運輸調度系統，降低了工程線運輸安全事故風險。

（7）四電專業。四電接口和設備管理系統，實現設備生產、運輸、安裝、調試等全過程管理，提升四電作業施工質量，同時服務于電務、供電數字化運維管理。

（8）站房專業。深基坑監測系統、鋼結構焊縫質量在線檢測系統、群塔作業監控、客服機電輔助施工系統等技術系統，實現深基坑的安全施工、站房鋼結構焊接質量的實時檢測，指導客服機電設備的安裝調試，提高了客站施工的質量管理水平。

1.3 進度管理

進度管理包括調度管理、施組管理、形象進度以及施工日志管理，解決了傳統施工組織分析結果不準確、效率低，無法評估關鍵線路工期受其他工序的影響程度等問題，提升勞動效率，降低施工過程中的資源浪費，最終達到指導現場施工的作用。

例如，在隧道施組管理中，通過電子施工日志、掌子面素描、仰拱開挖的人工填報數據和隧道圍巖監測設備、二襯臺車、盾構機掘進等現場自動采集數據，進行一致性分析和校核，準確掌握隧道施工作業進度；建立以EBS為最小進度管理單元，結合現場進度采集數據，提出了時效均衡的進度推演和紅線預警技術，實現時效均衡的關鍵節點路徑自動計算，快速得到影響鋪架和聯調聯試進度預警點。通過和計劃、資源的匹配優化，實現施組智能糾偏、資源優化及輔助決策，為關鍵節點及總工期順利完成提供支撐。

結合施工組織在全路應用情況，其重點管理內容包括：

（1）高度重視EBS和施工日志的填報，這是施組動態管理的基礎。

（2）高度重視問題庫的梳理和實時填報，這是施組動態管理的前提條件，形成以問題為導向的進度管理工作機制。

（3）主要領導和工程管理人員要每日登錄平臺，查看施工組織設計斜率圖，掌握關鍵線路和重點工程進展。

施工組織動態設計管理采用可縮放矢量圖形（SVG，Scalable Vector Graphics）技術以及不同的進度推演計算方法實現進度管理，使施工組織可以在線進行編制、研討、審批，實時反應項目計劃的實施、執行，通過動態推演形象地反映出計劃工期、實際工期、項目重難點工程的計劃、實施，推演出預計完工時間[8]，并根據推演結果實時調節施工中的資源調配來動態調整施工組織計劃。施工組織動態設計管理示意圖，如圖4所示。

圖4 施工組織動態設計管理

1.4 環保管理

隨著我國生態文明建設進入關鍵時期，各級政府主管部門對環境保護管理更加嚴格規范，鐵路工程項目中的環保管理已經成為關注重點內容之一。利用環水保管理系統，實現環水保信息的高效傳遞，預警信息及時發現和處置，環水保過程文件和驗收資料的匯總和歸檔等，通過環保管理的數字化，規范和完善環水保管理工作。環水保管理系統示意圖，如圖5所示。

圖5 環水保管理系統

1.5 設計管理

設計管理主要對施工圖進行管理，包含了施工圖審核、施工圖供應管理、變更設計以及動態設計，將施工圖在建設階段的供應、審核、變更等流程通過信息化手段管理，從而使施工圖與現場實際施工情況保持一致。

（1）施工圖審核系統輔助建設、設計和咨詢單位之間開展施工圖審核協同辦公，在線掌握設計、咨詢進度和交換審核意見，規范工作流程，提高工作效率。

（2）施工圖供應是對供圖計劃進行管理同時對供圖情況進行考核，保障施工圖供應及時、準確，并對各個設計單位的供圖情況以及審核單位的審核情況進行考核。

（3）變更設計和動態設計提供了信息化手段管理施工過程中所需的設計變動，對設計變動過程進行信息化管理，設計審核等工作流程線上完成，保障后期所有的變動均有跡可循。

1.6 投資管理

投資管理包括計劃統計、驗工計價等，將投資相關的合同、清單、資源、數據等信息關聯起來，避免了數據的重復錄入，并提升計算效率及準確性。

（1）計劃統計管理系統結合建設單位的投資計劃和工程的進度要求，輔助施工單位計劃管理員安排進度及計劃，綜合平衡資源配置，同時便于建設單位對計劃進行編報、調整和對執行情況進行檢查、監督和考核。

（2）驗工計價管理將驗工計價過程中所涉及的合同、清單等數字化存儲，打通各個文件間相互關聯的數據，結合當前發生的工程量，即可準確計算其他清單數據，并發送流程審核。在完成季度驗工計價后，系統自動統計單個項目下所有標段計價信息，實現數據的實時同步，減少審核單位對各施工方逐一統計，大大提高的驗工計價的效率及審批速度。

1.7 工程監督管理

工程監督管理系統是工程監督業務數字化的成果，實現了監督手續、在監項目、監督檢查、監督檢測的在線管理；整合通報處罰、施工監理企業及人員的不良行為、信用評價及黑名單等市場信息；深度分析工程質量狀況、施工安全狀況以及監督處理情況；通過移動手簿實現監督檢查的及時采集、電子標記、實時上傳和相關管理規范的實時查閱，實現了監督業務的掌上辦公[9]。監督管理管理示意圖，如圖6所示。

圖6 工程監督管理

1.8 綜合管理

綜合管理包含了OA 辦公、項目信息管理、工程信息發布、資料管理以及勞務用工管理，從而協助各個參建單位的重要新聞發布、展示、日常辦公自動化、人員和機構信息維護、建立從業人員履歷庫和信用庫以及實現工程建設全生命周期的電子文件信息的安全存儲、高效共享、規范管理[10]。

2 應用效果及存在問題

2.1 應用效果

自鐵路工程管理平臺深化應用和推廣以來，逐步擴展形成了安全、質量、進度、投資、設計、綜合、監督管理等8個體系，開發了試驗檢測、超前地質預報等45個業務系統，在107個建設項目應用，OA系統覆蓋97個建設管理機構。明顯提升了安全質量管理能力和水平，在鐵路建設中發揮重要保障作用。

2.2 存在問題

信息化推廣應用工作取得了良好的成效，但也存在一些問題，如：思想認識不足，組織管理欠缺；當前工作習慣未能與信息化管理要求相適應；有些構筑物初始化數據不準確；施工日志填報和審核不及時；質量監測報警處理不及時不規范等情況等問題。針對以上問題，后續將通過定期發布平臺數據質量報告，督促各建設單位、施工單位做好數據初始化、施工日志填報和質量預警處理工作。

3 結束語

本文在工程管理平臺V1.0（數字鄭萬）的基礎上，提出了平臺V1.1的深化思路和建設內容，提出了面向工程建設管理的8大功能體系，并對體系建設內容進行詳細描述，對平臺推廣情況、應用效果和存在問題進行了總結，未來將進一步研究鐵路工程管理平臺2.0版本，即基于BIM技術的鐵路工程建設信息化平臺，不斷集成新應用、新技術，為工程建設階段的機械化、工廠化、專業化打下更好的技術基礎，并將覆蓋范圍延伸到運維管理階段，實現建設項目從勘查、設計、建造、運維全生命周期管理[11]，助力我國鐵路建設管理進入新時代。