鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)成果數(shù)字化交付應(yīng)用研究

王懷松，白俊，楊朝華，刮岱文

隨著全球數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)都開始大力推進(jìn)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，鐵路行業(yè)也不例外。在鐵路建設(shè)中，數(shù)字化轉(zhuǎn)型是大勢(shì)所趨，也是必經(jīng)之路。數(shù)字化交付是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)，也是衡量企業(yè)核心競爭力的重要指標(biāo)之一。鑒于數(shù)字化交付的重要性和關(guān)鍵性，由14家歐洲鐵路基礎(chǔ)設(shè)施管理機(jī)構(gòu)組成的鐵路信號(hào)系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)盟（European Imitative to Linking Interlocking Systems，EULYNX），自2014年起開始了鐵路信號(hào)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化研究工作，并于2021年12月完成EULYNX標(biāo)準(zhǔn)的編制，同時(shí)發(fā)布了歐洲鐵路信號(hào)數(shù)據(jù)模型1.0版［1］。該模型詳細(xì)定義了基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目管理方、設(shè)計(jì)方、施工方、運(yùn)營方之間關(guān)于鐵路信號(hào)系統(tǒng)的標(biāo)椎化內(nèi)容。目前，EULYNX正在基于已建立的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開展采用XML進(jìn)行數(shù)字化交付的相關(guān)研究工作［2］。在國際上，buildingSMART International（簡稱“bSI”）正在開展基于建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）的全生命周期數(shù)據(jù)傳遞標(biāo)準(zhǔn)研究，即工業(yè)基礎(chǔ)類標(biāo)準(zhǔn)（Industry Foundation Classes，IFC）。中國鐵路BIM聯(lián)盟（CRBIM）作為IFC鐵路信號(hào)領(lǐng)域的牽頭方，在IFC Rail項(xiàng)目中負(fù)責(zé)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)編制工作［3-4］。隨著IFC標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，將為鐵路數(shù)字化交付的實(shí)現(xiàn)提供重要支撐。為推進(jìn)我國鐵路數(shù)字化交付的落地應(yīng)用，CRBIM自2019年起開始啟動(dòng)鐵路元數(shù)據(jù)的編制工作，旨在為鐵路數(shù)字化交付提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和交付格式。此外，為進(jìn)一步規(guī)范施工圖電子文件的交付和管理工作，中國國家鐵路集團(tuán)有限公司發(fā)布了《鐵路建設(shè)項(xiàng)目施工圖電子文件交付管理辦法》（鐵建設(shè)〔2020〕123號(hào)），該辦法對(duì)鐵路數(shù)字化交付工作進(jìn)行了前期規(guī)劃。近年來，為推進(jìn)鐵路建設(shè)項(xiàng)目的無紙化交付，鐵路BIM聯(lián)盟牽頭開展基于元數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)成果數(shù)字化交付研究工作，進(jìn)一步驗(yàn)證了鐵路建設(shè)項(xiàng)目全生命周期數(shù)字化交付的可行性。

1 數(shù)字化交付的內(nèi)涵

目前工程交付中大量的信息交付主要出現(xiàn)在“設(shè)計(jì)-施工”和“施工-運(yùn)維”2個(gè)階段，傳統(tǒng)交付均采用紙質(zhì)藍(lán)圖為主的交付方式，并配套交付紙質(zhì)藍(lán)圖相關(guān)的電子版文件。從圖1所示的數(shù)字化交付與傳統(tǒng)交付過程的信息量對(duì)比可以看出，傳統(tǒng)交付過程中可能產(chǎn)生較大的信息衰減和數(shù)據(jù)斷層，原因在于前階段的信息量可能遠(yuǎn)大于交付物所能承載的信息量。例如，在設(shè)計(jì)階段向施工階段交付時(shí)，交付成果不包含交付物以外的設(shè)計(jì)過程信息，導(dǎo)致交付后施工單位獲取的信息出現(xiàn)斷層。施工階段向運(yùn)維階段交付時(shí)同樣會(huì)出現(xiàn)類似的信息斷層問題。

圖1 數(shù)字化交付與傳統(tǒng)交付過程的信息量對(duì)比

此外，傳統(tǒng)交付的電子文件包括文檔、圖紙、表格等，缺乏嚴(yán)格的格式規(guī)范和結(jié)構(gòu)關(guān)系［5］，屬于非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，無法直接通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行辨識(shí)和解析，給后期的數(shù)據(jù)提取和信息管理帶來極大困難，不能有效發(fā)揮數(shù)據(jù)的真正價(jià)值。同時(shí)，由于交付成果缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和交付格式，也導(dǎo)致交付的數(shù)據(jù)難以在全生命周期進(jìn)行傳遞和共享。另外，傳統(tǒng)交付的紙質(zhì)介質(zhì)容易造成文件遺失和數(shù)據(jù)泄密等問題，給企業(yè)和國家造成不必要的損失。因此，越來越多的企業(yè)開始采用數(shù)字化的方式進(jìn)行文件管理和交付，以提高交付質(zhì)量、效率，以及信息安全性。

數(shù)字化交付是以工程項(xiàng)目為核心，在工程全生命周期通過數(shù)字技術(shù)將設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等信息轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)組織模型，并運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行表達(dá)、傳輸、處理、移交的過程［6］。數(shù)字化交付和傳統(tǒng)交付最大的區(qū)別是數(shù)據(jù)的傳遞方式不同，根本在于交付載體的不同。數(shù)字化交付的特征是成果數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化交付，通過對(duì)數(shù)據(jù)的語義、格式、結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行規(guī)范和約束，建立全行業(yè)統(tǒng)一的語義字典和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使各參與方以統(tǒng)一的格式創(chuàng)建和管理數(shù)據(jù)，從而使數(shù)據(jù)能夠在全生命周期進(jìn)行高效、無損傳遞，最終實(shí)現(xiàn)各階段成果的無紙化交付［7］。

數(shù)字化交付不是單純地將紙質(zhì)文件改為電子文件進(jìn)行移交，不是形式上的數(shù)字化，而是從文件產(chǎn)生的源頭開始控制，并以全生命周期信息管理為理念，在全過程實(shí)施數(shù)字化移交和管理，形成全生命周期高質(zhì)量的數(shù)字資產(chǎn)［8］。

2 關(guān)鍵技術(shù)問題

為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成果的數(shù)字化交付，需要考慮以下關(guān)鍵技術(shù)問題：基于元數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)成果交付、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的適應(yīng)性改造、數(shù)字化交付審批流程，以及數(shù)據(jù)安全防護(hù)等。

2.1 基于元數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)成果交付

2.1.1 元數(shù)據(jù)的創(chuàng)建和管理

數(shù)字化交付需要不同階段、不同參與方的數(shù)據(jù)在各個(gè)環(huán)節(jié)之間流轉(zhuǎn)，但不同參與方輸出的數(shù)據(jù)格式很可能不一致［9］，因此必須對(duì)各階段、各參與方的交付過程和交付成果進(jìn)行規(guī)范，令其按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和交付格式進(jìn)行設(shè)計(jì)成果的數(shù)字交付。為解決此問題，自2019年起，鐵路BIM聯(lián)盟啟動(dòng)了設(shè)計(jì)成果電子文件統(tǒng)一格式交付的研究工作，確立了基于元數(shù)據(jù)（Metadata）的設(shè)計(jì)成果數(shù)據(jù)創(chuàng)建和提交方式，并提出以設(shè)計(jì)單元作為劃分的文件組織方式［10］。以鐵路信號(hào)專業(yè)為例，基于鐵路統(tǒng)一的元數(shù)據(jù)編制模板（Excel格式）完成了元數(shù)據(jù)的編制，編制內(nèi)容包含項(xiàng)目類、人員類、文檔類、組織機(jī)構(gòu)類、工程數(shù)量類等信息，并從基本信息、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)約束、取值范圍、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性、數(shù)據(jù)附加信息［11］等方面對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理。鐵路信號(hào)元數(shù)據(jù)示例見表1。

表1 鐵路信號(hào)元數(shù)據(jù)示例

圖2 列控系統(tǒng)等級(jí)的JSON表達(dá)

需要說明的是，針對(duì)上述過程，也可以先將元數(shù)據(jù)Excel文件轉(zhuǎn)換為JSON或XML格式再進(jìn)行自動(dòng)校驗(yàn)。具體采用哪種方式，視情況而定，2種方式均可行。

轉(zhuǎn)換形成的JSON或XML文件又稱為Schema數(shù)據(jù)表單［8］。Schema具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性，清晰地定義了交付內(nèi)容的結(jié)構(gòu)、格式、約束、取值范圍、關(guān)聯(lián)關(guān)系等信息，并且能夠被計(jì)算機(jī)直接識(shí)別。利用元數(shù)據(jù)Schema不僅可以對(duì)設(shè)計(jì)成果數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，而且可以直接生成設(shè)計(jì)成果數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)的錄入界面，設(shè)計(jì)成果數(shù)據(jù)可通過元數(shù)據(jù)Schema生成的數(shù)據(jù)模型創(chuàng)建。

2.1.2 基于元數(shù)據(jù)的交付方式

元數(shù)據(jù)Schema作為設(shè)計(jì)成果交付的主要媒介和載體，為各專業(yè)的數(shù)據(jù)交互提供便利。基于元數(shù)據(jù)Schema的設(shè)計(jì)成果交付流程見圖3。

圖3 基于元數(shù)據(jù)Schema的設(shè)計(jì)成果交付流程

Step 1創(chuàng)建專業(yè)元數(shù)據(jù)Schema，并導(dǎo)出1套數(shù)據(jù)表單Schema文件和1個(gè)交付文件結(jié)構(gòu)樹Schema文件。

Step 2對(duì)這2個(gè)Schema文件分別進(jìn)行實(shí)例化，生成數(shù)據(jù)填報(bào)界面和交付文件結(jié)構(gòu)樹。其中交付文件結(jié)構(gòu)樹是一個(gè)結(jié)構(gòu)化的文件交付模板，定義了項(xiàng)目名稱、設(shè)計(jì)階段、專業(yè)名稱、各專業(yè)的各個(gè)設(shè)計(jì)單元名稱等基本信息。文件結(jié)構(gòu)樹的各個(gè)節(jié)點(diǎn)包含交付文件名稱、文件路徑、文件類型、歷史版本等信息。

第二，新媒體提供了交流互動(dòng)的平臺(tái)。互動(dòng)性是新媒體區(qū)別于傳統(tǒng)媒體的根本特征，也是新媒體寫作區(qū)別于傳統(tǒng)寫作的根本特征。借助博客、微博、微信等，平民非虛構(gòu)作品作者與讀者、讀者與讀者共聚在一個(gè)自由的平臺(tái)，迅速反饋，平等交流，實(shí)現(xiàn)了良性互動(dòng)。部分平民非虛構(gòu)作品在新媒體平臺(tái)傳播并產(chǎn)生一定影響后，進(jìn)入圖書市場。內(nèi)蒙古農(nóng)民秦秀英念過一年半小學(xué)，六十多歲以后跟著兒媳芮東莉做自然筆記，在網(wǎng)易開設(shè)了自己的博客“臨河而居”，有了自己的粉絲，而且秀英奶奶的《胡麻的天空》出版后，引起了廣泛反響。

Step 3根據(jù)《鐵路建設(shè)項(xiàng)目預(yù)可行性研究、可行性研究和設(shè)計(jì)文件編制辦法》（國鐵科法〔2018〕93號(hào)）進(jìn)行文件掛接和數(shù)據(jù)填報(bào)。

Step 4進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，校驗(yàn)通過后生成交付文件壓縮包及文件目錄，作為本階段交付成果整體進(jìn)行移交。

2.2 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的適應(yīng)性改造

目前，Schema是最佳的設(shè)計(jì)成果數(shù)字化交付載體。為實(shí)現(xiàn)基于Schema的設(shè)計(jì)成果結(jié)構(gòu)化交付，需要對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性改造［8］。具體來說，需要在現(xiàn)有的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)基礎(chǔ)上內(nèi)置元數(shù)據(jù)模塊，實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)的接收、校驗(yàn)、管理和維護(hù)，并支持自動(dòng)生成JSON/XML Schema數(shù)據(jù)文件。系統(tǒng)應(yīng)采用鐵路BIM聯(lián)盟正式發(fā)布的元數(shù)據(jù)版本，并支持與鐵路BIM聯(lián)盟最新發(fā)布的元數(shù)據(jù)版本進(jìn)行定期同步更新。

2.3 數(shù)字化交付審批流程

采用數(shù)字化交付后，設(shè)計(jì)成果的審核、分發(fā)、存檔等一系列流程將改為線上進(jìn)行，審批流程也將發(fā)生根本性的變化［12］。在傳統(tǒng)的交付過程中，責(zé)任認(rèn)定主要依靠各級(jí)審查簽字和蓋章。然而，數(shù)字化交付將使審核認(rèn)定變得更加便捷，如采用電子簽名、電子簽章等數(shù)字化方式對(duì)各種交付成果進(jìn)行審核認(rèn)定。此外，審圖方式也將發(fā)生根本變化，從傳統(tǒng)的紙質(zhì)藍(lán)圖審查轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訄D紙審查。在審圖前，設(shè)計(jì)者需要將施工圖電子文件和BIM模型上傳至數(shù)字化審圖云平臺(tái)；在審圖過程中，審核人員可以對(duì)施工圖電子文件和BIM模型進(jìn)行在線批注和在線回復(fù)；審核后的批注和意見將存儲(chǔ)在數(shù)字化審圖系統(tǒng)中，所有參與方都可以在平臺(tái)上實(shí)時(shí)查看審圖情況和修改情況，便于各參與方在同一個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行溝通和交流，實(shí)現(xiàn)審批監(jiān)督在線化和設(shè)計(jì)交付透明化［13］。

2.4 數(shù)據(jù)安全防護(hù)

為保障數(shù)字化交付過程中數(shù)據(jù)的安全性，交付成果的上傳、審核、流轉(zhuǎn)應(yīng)在與互聯(lián)網(wǎng)隔離的專網(wǎng)環(huán)境中進(jìn)行；同時(shí)采取身份認(rèn)證、權(quán)限控制、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)備份等主動(dòng)安全防御機(jī)制，并輔之以安全漏洞掃描、網(wǎng)絡(luò)攻防測(cè)試等手段，從多維度保障和提升數(shù)字化交付平臺(tái)的數(shù)據(jù)安全性，確保數(shù)據(jù)在傳遞過程中不丟失、不泄露、不被惡意訪問或篡改。

3 實(shí)施路徑

數(shù)字化交付的實(shí)施應(yīng)首先明確交付需求、交付內(nèi)容、交付流程，以元數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)各專業(yè)的交付內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)化梳理，同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行適應(yīng)性改造，然后在統(tǒng)一的數(shù)字化交付平臺(tái)完成全生命周期各階段成果的數(shù)字化交付。

3.1 設(shè)計(jì)單元?jiǎng)澐?/h3>

鐵路數(shù)字化交付的文件組織結(jié)構(gòu)一般按“項(xiàng)目名稱—線路（線別）—專業(yè)—設(shè)計(jì)單元”的層級(jí)方式。設(shè)計(jì)單元是專業(yè)內(nèi)部一個(gè)相對(duì)獨(dú)立完整的工程單元，如一個(gè)車站的聯(lián)鎖系統(tǒng)、一個(gè)區(qū)間的閉塞系統(tǒng)［14］。各個(gè)專業(yè)數(shù)字化交付按設(shè)計(jì)單元進(jìn)行劃分，各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)單元的劃分依據(jù)和劃分方式可能不同。以鐵路信號(hào)專業(yè)為例，設(shè)計(jì)單元?jiǎng)澐值闹饕罁?jù)為國家鐵路局頒發(fā)的《鐵路建設(shè)項(xiàng)目預(yù)可行性研究、可行性研究和設(shè)計(jì)文件編制辦法》（國鐵科法〔2018〕93號(hào)）、國鐵集團(tuán)發(fā)布的《鐵路建設(shè)項(xiàng)目施工圖電子文件交付管理辦法》（鐵建設(shè)〔2020〕123號(hào)）以及鐵路BIM聯(lián)盟發(fā)布的系列標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)以上辦法和標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合鐵路信號(hào)專業(yè)具體情況，鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)單元主要按子系統(tǒng)進(jìn)行劃分［15］，包括：列車調(diào)度指揮及調(diào)度集中、列車運(yùn)行控制、區(qū)間閉塞、聯(lián)鎖、駝峰信號(hào)及編組站自動(dòng)化、信號(hào)集中監(jiān)測(cè)、道岔融雪、其他信號(hào)系統(tǒng)。以上設(shè)計(jì)單元下一級(jí)可按具體工點(diǎn)劃分為鐵路局調(diào)度中心、電務(wù)段監(jiān)測(cè)中心、車站、中繼站、場/段/所，線路及區(qū)間信號(hào)工程，綜合維修機(jī)構(gòu)等［16］。此外，當(dāng)同一個(gè)設(shè)計(jì)單元分屬不同概算段落時(shí)，還應(yīng)進(jìn)一步拆分。

3.2 交付內(nèi)容及格式

鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)成果交付內(nèi)容包括與設(shè)計(jì)相關(guān)的全套文件，以及供圖內(nèi)容說明和供圖清單電子版［17］，如圖4所示，主要有4類交付物：說明、附件、附圖和附模。其中，說明類文件多為文檔文件，附件類文件包含表格文件和文檔文件，附圖類文件是各設(shè)計(jì)單元的二維設(shè)計(jì)圖紙，附模類文件是各設(shè)計(jì)單元的三維BIM模型及模型說明。說明、附件、附圖的交付內(nèi)容與傳統(tǒng)交付保持一致，而附模是在數(shù)字化交付中新增的交付內(nèi)容，主要包括室內(nèi)外設(shè)備三維布置模型（含線纜敷設(shè)）［18］。目前，鐵路信號(hào)專業(yè)圖紙交付以二維交付為主，兼顧BIM交付，并逐步向BIM交付過渡。需要注意的是，鐵路信號(hào)專業(yè)并非所有附圖都適合三維交付，如電路圖、聯(lián)鎖表、系統(tǒng)圖等，這類附圖即使在今后以BIM為主導(dǎo)的交付中，仍建議采用二維交付方式。

圖4 鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)成果交付內(nèi)容

圖4所示的設(shè)計(jì)成果交付內(nèi)容又可歸類為結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)文件和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)文件。其中，結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)文件是指可以用二維表結(jié)構(gòu)進(jìn)行邏輯表達(dá)和實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)，包括說明書中可結(jié)構(gòu)化的部分以及各類附表［19］；非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)文件包括圖紙、文檔、BIM模型等。針對(duì)可以結(jié)構(gòu)化的交付主體數(shù)據(jù)，如說明書（可結(jié)構(gòu)化的部分）、工程數(shù)量表、設(shè)備及主要材料數(shù)量、甲供物資設(shè)備一覽表、采用標(biāo)準(zhǔn)圖通用圖一覽表等，采用基于文本的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)交換格式（如JSON或XML）進(jìn)行交付，其內(nèi)容、格式、結(jié)構(gòu)、約束等要求參照鐵路BIM 聯(lián)盟發(fā)布的元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)交付表單Schema執(zhí)行。

如圖5所示，針對(duì)與交付主體Schema關(guān)聯(lián)的各類非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（附件、附圖、附模），采用以下格式進(jìn)行交付：①圖紙及文檔原則上以PDF格式交付；②BIM模型原則上以IFC格式交付［20］，也可采用第三方輕量化格式進(jìn)行交付；③其他未要求結(jié)構(gòu)化的表格可通過Excel格式交付。

圖5 鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)成果交付格式

3.3 交付流程

數(shù)字化交付主要包括“設(shè)計(jì)—施工”的設(shè)計(jì)交付和“施工—運(yùn)維”的竣工交付。其中，設(shè)計(jì)交付分為“預(yù)可研、可研、初步設(shè)計(jì)、施工圖”4個(gè)階段，交付的主體是Schema文件及其關(guān)聯(lián)的各類附件、附圖和附模。數(shù)字化交付流程見圖6，其中，建設(shè)單位負(fù)責(zé)制定數(shù)字化交付管理實(shí)施細(xì)則，勘察設(shè)計(jì)單位按照建設(shè)單位要求完成各階段設(shè)計(jì)成果的全套電子文件，經(jīng)審核合格后，設(shè)計(jì)成果提交至數(shù)字化交付平臺(tái)，平臺(tái)管理單位在接收到電子文件后，出具帶電子簽章的接收確認(rèn)單。接收確認(rèn)單一式3份，分別由數(shù)字化交付平臺(tái)管理單位、勘察設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位保存?zhèn)洳椋?6］。之后由建設(shè)單位組織對(duì)設(shè)計(jì)單位提交的設(shè)計(jì)文件進(jìn)行施工圖咨詢、施工圖審核、文件核查等；施工單位在設(shè)計(jì)成果基礎(chǔ)上進(jìn)行施工圖深化。如有設(shè)計(jì)變更，變更批復(fù)后需將變更信息反饋至設(shè)計(jì)單位，由設(shè)計(jì)單位進(jìn)行施工圖變更修改。施工完成后，由施工單位將竣工交付成果全套電子文件上傳至數(shù)字化交付平臺(tái)。最后，由建設(shè)單位組織對(duì)竣工交付資料進(jìn)行數(shù)字化驗(yàn)收，驗(yàn)收通過后，將數(shù)字資產(chǎn)移交至運(yùn)維單位并進(jìn)行歸檔備案。數(shù)據(jù)安全保護(hù)措施貫徹整個(gè)數(shù)字交付流程。

圖6 數(shù)字化交付流程

4 交付平臺(tái)

數(shù)字化交付平臺(tái)是用于承載和管理全生命周期各階段交付信息的平臺(tái)。該平臺(tái)可與多種工程軟件集成并兼容多種文件格式，通過整合數(shù)據(jù)、信息、人員和流程，提高交付質(zhì)量和效率［21］。

4.1 平臺(tái)目標(biāo)

數(shù)字化交付平臺(tái)以工程交付業(yè)務(wù)為主線，以全生命周期信息管理和共享為理念，以形成各階段高質(zhì)量的數(shù)字資產(chǎn)為目標(biāo)，服務(wù)建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、運(yùn)維單位等各參與方，規(guī)范各參與方數(shù)字化交付的行為和成果，防止交付過程中的信息衰減和數(shù)據(jù)斷層，實(shí)現(xiàn)工程全生命周期的信息傳遞和數(shù)據(jù)共享［22］。主要體現(xiàn)在以下2個(gè)方面。

1）一次填報(bào)，全程應(yīng)用。平臺(tái)上完成一次數(shù)據(jù)填報(bào)后，填報(bào)的數(shù)據(jù)將存儲(chǔ)在工程數(shù)據(jù)庫中，這些數(shù)據(jù)將在之后的整個(gè)交付過程中進(jìn)行傳遞和共享，相同的數(shù)據(jù)信息無需二次填報(bào)。如果有數(shù)據(jù)修改，相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)將同步更新。填報(bào)的數(shù)據(jù)在工程全生命周期均可在線使用，從而使數(shù)據(jù)能夠高效、無損傳遞，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效利用。

2）一個(gè)平臺(tái)，多方協(xié)同。平臺(tái)突破了現(xiàn)有的交付方式，項(xiàng)目各參與方圍繞一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同工作，全過程實(shí)施無紙化交付，有效加強(qiáng)文件的協(xié)同共享和數(shù)據(jù)的高效利用。平臺(tái)提供公開透明的查詢管理和留痕管理，真正實(shí)現(xiàn)成果交付和過程監(jiān)督的在線化，對(duì)精確把控交付過程起到積極作用，并且大大減少交付工作量和企業(yè)運(yùn)營成本。

4.2 平臺(tái)架構(gòu)和功能

數(shù)字化交付平臺(tái)從數(shù)據(jù)流角度可以分為3層［23-24］，即數(shù)據(jù)源層、數(shù)字化交付平臺(tái)層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層。數(shù)據(jù)源層為數(shù)字化交付平臺(tái)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等項(xiàng)目數(shù)據(jù)，以及鐵路基礎(chǔ)元數(shù)據(jù)。平臺(tái)層再分為工程數(shù)據(jù)匯集層、工程數(shù)據(jù)處理層和數(shù)據(jù)安全層。工程數(shù)據(jù)匯集層負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)源層的各類數(shù)據(jù)并進(jìn)行整合；工程數(shù)據(jù)處理層是平臺(tái)層最核心的部分，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)各類交付數(shù)據(jù)的管理、查看、分析、校審、簽章、流轉(zhuǎn)等功能；數(shù)據(jù)安全層為平臺(tái)提供身份驗(yàn)證、權(quán)限管理和數(shù)據(jù)加密等安全防護(hù)功能。業(yè)務(wù)應(yīng)用層負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化交付過程中的各類業(yè)務(wù)應(yīng)用，包括設(shè)計(jì)成果交付、竣工成果交付，以及數(shù)字化歸檔。數(shù)字化交付平臺(tái)總體架構(gòu)見圖7。

圖7 數(shù)字化交付平臺(tái)總體架構(gòu)

4.3 應(yīng)用情況

目前，貴南高鐵四電BIM技術(shù)與應(yīng)用項(xiàng)目以新建貴陽至南寧高速鐵路為基礎(chǔ)，基于國產(chǎn)化軟件Railworks搭建四電建設(shè)運(yùn)維一體化交付平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)四電工程中“設(shè)計(jì)—施工—運(yùn)維”全過程三維模型、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔的數(shù)字化交付，可有效保證鐵路信息的數(shù)據(jù)安全性，降低數(shù)據(jù)在交付過程中的丟失。在項(xiàng)目施工過程中，減少施工變更約7次，節(jié)約200萬元，減少工期20天，減少100余次隱蔽工程破壞。同時(shí)平臺(tái)可滿足鐵路運(yùn)維管理系統(tǒng)的接入需求，在運(yùn)維管理階段提供準(zhǔn)確的空間位置和設(shè)備信息，支持運(yùn)維決策和維護(hù)工作，提高運(yùn)維管理的效率和可靠性。貴南高鐵四電BIM建維一體化交付系統(tǒng)平臺(tái)見圖8。

圖8 貴南高鐵四電BIM建維一體化交付系統(tǒng)平臺(tái)

5 結(jié)束語

本文分析了鐵路設(shè)計(jì)成果傳統(tǒng)交付的特點(diǎn)，針對(duì)傳統(tǒng)交付中存在的問題，提出數(shù)字化交付方案，并重點(diǎn)分析了數(shù)字交付過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題。基于元數(shù)據(jù)Schema實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成果數(shù)字化交付的方案解決了數(shù)字化交付中“交付什么”“如何交付”兩大問題，為未來鐵路領(lǐng)域其他行業(yè)數(shù)字化交付提供思路和方法。需要進(jìn)一步指出的是，目前鐵路數(shù)字化交付體系還不夠完善，后續(xù)還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)交付標(biāo)準(zhǔn)、交付平臺(tái)、交付流程的研究，并逐步向以BIM為主導(dǎo)的交付方式過渡，充分利用數(shù)字化優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)工程全生命周期的信息傳遞和數(shù)據(jù)共享。