随着铁路建设技术的创新与发展，信息化已成为铁路建设管理的重要途径之一。当前，铁路建设管理和工程建造内涵不断丰富、要求持续提高。“云大物移智链边”技术推陈出新，理念及实践日趋完善。针对铁路局集团公司建设项目的数智化需求，以“数字化”和“智能化”为指导思想，基于铁路建设精细化数据分类，融合新一代信息技术，依托铁路建设智能管控平台及铁路营业线施工BIM辅助，开展技术创新与实践应用，实现铁路建设全生命周期管理和智能化管理。整合建设信息资源，规范形成数据资产，强化网络安全，全面提升铁路局集团公司建设项目管理水平，进而赋能铁路建设管理高质量发展。
引 言
对于铁路建设项目的智能化管理研究，德国、法国、日本等发达国家起步较早，铁路工程智能化建造技术的发展和应用较为充分和广泛。自20世纪80年代起，欧洲铁路大力发展数字化建设，进一步提升了铁路运营安全和运输效率；1996年，日本新干线全线覆盖COSMOS系统，逐步增加运输计划、维修作业管理等功能；2015年，法国国家铁路公司提出“数字化法铁”战略，研究创新智能铁路，促进铁路工程建设数字化、智能化发展；2016年，德国提出“铁路数字化”战略，构建智能化运营系统，形成以客户为中心的服务体系。
我国铁路建设信息化同样发展迅速。2005年，原铁道部成立铁路建设项目管理信息系统项目工作组，确定信息化试点单位，标志着以铁路建设项目管理信息系统为代表的铁路建设管理信息化工作正式启动。自2013年起，我国铁路大力推进以BIM为核心的铁路工程建设信息化发展。其中，铁路工程管理平台以标准化管理为依托，以铁路工程设计、建设、运营全生命周期管理为目标，以建设项目为载体，形成“一门户、三平台、四维度”的搭建模式，构建了以工程调度系统为核心、以电子施工日志为数据采集手段、以施工组织管理为主线的建设项目进度管控信息化支撑体系；构建了应用“互联网+”思维、“工业 4.0”理念，对施工机械、试验测量设备等进行信息化实时监测管控；构建了以源头控制、过程管理为重点的质量安全管控信息化支撑体系。铁路工程管理平台有力地支撑了铁路工程建设全过程调度指挥、施工组织，以及质量安全风险监控、预警与分析等。
紧跟我国“一带一路”发展战略实施，我国企业参与的海外铁路建设项目在规模和体量上日益增大，利用信息化手段有效提升海外铁路项目管控水平，成为国际工程行业的重要管理抓手。基于多模式关系型数据库系统（MRDBS），建立综合性的建设项目管理系统，覆盖项目全生命周期，高效协助项目管理团队进行项目进度、合同成本、质量安全等建设管理，并与设计、施工等单位信息协同共享，服务于参与项目建设的所有组织和人员，形成统一的项目信息管理和沟通平台。
随着铁路建设管理理念创新、信息技术的迭代更新，为新一代信息技术全面赋能铁路建设管理带来了新的机遇与更高的起点。通过三个“融合”，即先进建设管理理念与新一代信息技术相融合，新一代信息技术与智能工装设备相融合，信息化与机械化、工厂化、专业化相融合，助推铁路建设标准化，实现铁路建设项目数智化管理，推进铁路建设治理体系和治理能力现代化，推动铁路建设高质量发展。
一.数智化需求
1.工程特点需求
随着铁路建设项目的复杂程度和工程体量不断增加，建设管理和施工现场管控内容越来越多，管理难度与技术要求日益提高，亟需一个智慧“大脑”统筹建设管理，改变在传统管理模式下，建设、设计、施工、监理、咨询等各参建单位，以及建设环节之间存在的信息壁垒和数据孤岛。通过打造新模式下的数据链条，对工程建设数据在整个铁路建设项目生命周期进行管理，实现数据共享与闭环管理，为铁路运营维护提供数据资源支撑。
2.项目管理需求
（1）铁路局集团公司管理的建设项目主要包括基本建设项目、技术改造项目、涉铁工程项目等。目前，基本建设项目已广泛使用中国国家铁路集团有限公司（简称国铁集团）的工程管理平台，对于铁路建设项目质量、安全、工期、投资、环保等方面的管控发挥了重要作用。相对于基本建设项目信息化的成熟与广泛应用，铁路局集团公司管理的技术改造项目，在信息化应用的广度、深度上尚显不足，主要原因是缺少统一的、技术水平较高的信息化管理平台；另外，铁路局集团公司在基本建设项目信息化应用上，有建设管理个性化设置需求，以填补自身层级信息化管理空白，全面加强建设项目管理。
（2）铁路局集团公司管理的建设项目存在大量营业线、邻近营业线施工，具有安全风险高、技术难度大的特点。不断探索BIM等现代信息技术在营业线施工中的应用解决方案，以发挥其在铁路工程建设管理中的应用价值。
3.创新发展需求
依据 《“十四五”铁路网络安全和信息化规划》（铁科信〔2022〕16号）要求，深入开展科技攻关与技术创新，发挥信息化手段在工程建设中的重要作用。坚持以建设项目为依托，“产学研用”深度协同，建设、设计、施工、监理等参建各方广泛参与，打造创新链，推动信息化技术与工程建造技术深度融合，为推动铁路建设高质量发展提供有力技术支撑。
二 数智化管理
1.铁路建设智能管控平台
围绕铁路局集团公司铁路建设管理工作需要，面向铁路局集团公司建设系统管理的基本建设、技术改造、涉铁工程等建设项目，对接铁路工程管理平台，深化、创新、整合在用铁路建设相关信息系统功能，以施组管理为主线，建立铁路局集团公司铁路建设智能管控平台，实现铁路局集团公司、各工程建设指挥部、各施工和监理等参建单位，共享、共用一个平台应用。铁路建设智能管控平台功能架构见图1。
图1 铁路建设智能管控平台功能架构
①基础管理类
（1）基础信息模块。建设项目基本信息、人员组织机构管理（含权限管理）等。
（2）实景化培训模块。将铁路局集团公司建设项目营业线施工安全实景化培训平台进行升级，由单机版升级成智能管控平台组成模块。优化完善实景化施工防护、驻站登销记、实景施工案例等子模块内容；实现在线报名、学员管理、电子证书、成绩查询等线上功能；推广应用实景化培训成果，提高培训质效；及时掌握培训需求，减少工学矛盾，为日常培训等线上培训做好功能储备。
（3）规章制度模块。实现建设相关法律、法规、规章、规范性文件管理和查询功能。
（4）技术标准模块。实现建设相关技术标准、规范等管理和查询功能。
（5）招投标信息统计模块。铁路局集团公司招标项目基本信息，建设项目招标人、招标计划提报及复、招标公告发布时间、开标时间、中标结果及备案情况等招标相关信息管理。
（6）廉政风险防控管理模块。落实国铁集团、铁路局集团公司的铁路建设廉政风险防控规定，将廉政风险重点内容工作流程实行信息化管理，严格流程管理，适时监测并反馈各关键环节、关键岗位的权力运行和风险防控信息，为持续防控和纠偏提供依据。
（7）建设管理动态信息库模块。按照铁路建设管理日常管理、专项工作要求，动态录入、跟踪相关信息处置和闭环情况，以及对应长效措施建立情况。深化管理工作成效，遏制惯性问题产生，全面提高工作质效。
②过程控制类
（1）风险作业时段盯控计划管理模块。按照盯控层级提报、审批、公布风险作业计划；在低、中、高度风险作业时段，由各层级管控责任人到岗、拍照、打卡、签到，全过程管控现场作业风险。
（2）周、月安全风险信息管理模块。包含周、月安全风险信息管理2个子模块。对周、月风险作业进行安全风险辨识、研判；制定风险管控措施，确定风险管控责任人和部门；按照低、中、高风险等级，逐级进行审批发布，形成周、月风险研判信息。
（3）安全质量问题和隐患库管理模块。包含安全质量问题库管理和安全质量隐患库管理2个子模块。安全质量问题库主要是实现网上发书及发书管理功能，问题整改销号功能，并对问题整改销号情况进行监督；安全质量隐患库主要是分时段形成月度、季度、年度安全质量隐患库，动态更新、检索隐患问题销号情况。
（4）提前介入问题管理模块。以提前介入问题库表格填写为主要模块开发软件，实现检查时间、问题类别、问题等级、问题地点、病害类型、问题描述、问题提出依据、建议方案、影像文件、检查人、整改负责人、销号人以及销号时间等内容的编辑、修改、筛选及统计分析功能。
③现场管理类
（1）第三方监测数据接入模块。采取技术手段，分类推动第三方监测单位相关监测数据接入平台。
（2）“桥梁一体化智能管控平台”模块。包含连续梁预应力智能张拉压浆系统、大体积混凝土温度监测系统、铁路桩基隐蔽工程影像系统、高支模智能监测系统，四大系统在一体化智慧看板中展现，使系统更直观、操作更简便，可连接系统与系统的相关项，做到施工项目看板的统一管理与监控，为提高生产效率、节约成本、科学管理提供更强大支持。
（3）远程可视化视频监控模块。实现施工现场实时监控，便于随时掌握工地施工进度，远程监控现场生产操作过程，远程监控现场人身与施工安全；通过4G/5G、Wi-Fi等接入方式，将视频信号传输至施工现场视频监控系统，以便集中监控管理，提升了工程安全文明施工管理水平，为工程高标准、高质量的完成提供了先进科技手段和强有力技术保障。
④项目管理类
（1）项目协同办公模块。包括通知发布、项目信息报告、周工作计划安排等内容。及时发布内容接收通知，方便及时接收和查看。
（2）标准化管控模块。通过流程化管理，结合程实际，逐步、逐项推进工程前期等各项手续办理、存档。
（3）施工方案网上预审模块。施工方案提报、审核，报各审查主管部门进行网上预审。各部门对施工方案提出修改意见后，对方案进行修改；存储管理过程资料和纪要等。
（4）施工计划网上会签模块。月度施工计划提报、审核、设备管理单位会签程序。通过网上会签，提升工作质量和效率，避免提报计划延误等情况发生。
（5）施工专业分包（劳务分包）管理模块。按照铁路局集团公司施工专业分包管理办法，自施工分包提报发起、逐级审批、备案归档、统计分析等进行全过程流程化管控；强化建设管理重点环节，杜绝管理、廉政风险。
（6）主要进场资源管理模块。包含大型机械设备管理子模块和主要进场人员子模块。大型机械设备管理子模块为大型机械设备的进场和施工时间进行挂接，统计、管理大型机械设备的施工地点和施工时间；主要进场人员子模块为项目主要管理人员进场履职相关管理功能。
（7）投资控制管控模块。包含变更设计、验工计价等子模块，并与进度、验收模块相关联，实现项目整体投资控制管理。
（8）建设物资管理模块。通过对建设物资全流程管理，对物资的数量、合同、采购计划申报、变更、审批进行管理；物资材料的进场、出场、检验管理，并能提示物资剩余数量和物资质保期；物料追踪、物资大数据管理。
2.BIM辅助应用
在营业线和邻近营业线施工中，应用BIM技术辅助施工，实现提升安全管控水平、提高施工质量效率、辅助建设管理的目标，并为后续工程验收、运营维护、技术改造等提供基础数据。
图2 实景模型与BIM模型结合
（2）点云数据与BIM模型集成。应用三维激光扫描采集营业线施工重点区域信息（见图3），集成点云数据与BIM模型，校核工程空间位置关系，高效、完整地记录施工现场的复杂情况，为施工提供数据参考，提高施工精度，避免施工误差。
图3 旅客天桥区域三维激光扫描
（3）大型机械与BIM模型集成。大型机械设备定点管理，将机械设备实时位置在BIM模型中进行三维展示（见图4），时刻掌控施工现场机械设备位置及使用状态，提高营业线和邻近营业线施工作业管控能力，确保施工安全同时，提高了机械设备的运用效率。
图4 机械设备三维定位管理
（4）营业线施工虚拟仿真与现实结合。采用BIM与无人机实景拍摄相结合的方式，通过BIM构建虚拟场景，进行营业线施工过程实时虚拟仿真，提升施工组织和安全质量管理能力，确保营业线施工安全。
三.应用实践
1.铁路桥梁一体化智能管控平台
铁路桥梁一体化智能管控平台主要包含铁路连续梁预应力智能张拉压浆系统、铁路桥梁大体积混凝土温度测控系统、铁路桥梁高支模智能监测系统等。铁路桥梁一体化智能管控平台主界面见图5。
图5 铁路桥梁一体化智能管控平台主界面
（1）铁路连续梁预应力智能张拉压浆系统。融合北斗、GPS、“BIM+GIS”技术，准确定位智能装备生产位置，精准控制张拉压浆施工过程。将张拉压浆过程数据与模型数模联动，形象地展示实时采集数据和数据分析、统计、预警成果；系统、有效地减少施工人员和机具投入，“点点鼠标”即可轻松驱动“百吨巨顶”，实现少人化智能施工，更好地保证了施工质量和效率。
（2）铁路桥梁大体积混凝土温度测控系统。采用远程本地模糊PID自动化双控技术与三维建模技术，深度机器学习，全方位展示混凝土温度测控效果，实现对大体积混凝土温度的实时状态监测、控制及预警；通过“智慧大脑”助力施工养护精细化，实现无人化、少人化智能施工，有效地提高桥梁关键部位质量管控水平。
（3）铁路桥梁高支模智能监测系统。运用物联网传感技术，通过边缘感知各类高精度传感器产生的动态数据，应用云计算对过程大数据进行分析，实现高支模支撑系统的沉降、变形的实时监测及超限预警、危险报警、趋势预警；采用三维建模技术融合有限元，全方位、实时展示高支模系统的监测成果（见图6）；实现云端“千里眼”全方位监测，全面掌控高支模支撑系统稳定状态，确保铁路桥梁工程建设过程施工安全和施工人员的人身安全。
图6 高支模监测示例
2.铁路营业线施工安全实景化培训
针对确保营业线施工安全的重大需求，以提升营业线施工安全培训质量和效率，全面提高施工人员安全业务素质为研究内容，首次在营业线施工安全培训中，提出并创新研究实景化培训模式。通过虚拟与现实结合的实景化途径，将理论知识和现场实践有机结合融为一体，构建了营业线施工安全实景化教学体系。该培训全面提高了营业线施工人员在现场防护、驻站登销记等涉及行车、施工和人身安全关键工作中的安全业务素质，切实增强了营业线施工安全管控能力；通过BIM、VR、3D等信息技术创新性应用，形成实景培训场地设置方案；建立三站两区间三维模型，搭建开发了国内首创的铁路建设项目营业线施工安全实景化培训平台。 全面承载营业线施工安全实景化培训需要，实现课堂即现场。该项目成果应用后，一次性培训通过率同比、环比均有大幅度提高，学员学习兴趣、学习效率、学习效果大幅提升。该项目已在中国铁路济南局集团有限公司铁路建设项目营业线施工安全培训中推广应用。
3.站房改造
利用三维激光扫描仪，对站房现场施工完成的钢结构进行整体扫描，形成三维点云模型 （见图7），并与设计模型相对比，检测钢结构具体变形情况，出具钢结构变形报告，超出规范要求的位置立即进行整改。
图7 三维点云模型
利用Revit创建设备及管线模型，并对模型进行二次深化。将预制加工数据及材料清单发送至数字化加工基地，预制化加工后，在预制化构件上张贴二维码，并将预制化加工构件及材料清单运输至施工现场；扫码验收后，录入物资管理软件，实现楼层管道装配式施工以及装配式机房建造。
4.远程可视化视频监控
在重点作业部位安装视频监控设备，对设备状态、施工人员行为、现场环境等进行24小时实时监控，并接入工程建设指挥部、建设部、安监室等单位部门；纳入制度管理，及时规范查看施工现场动态，加大建设过程管控力度，确保铁路建设安全和质量稳定可控。
四.总结
针对铁路局集团公司建设项目的数智化需求，创新铁路建设管理理念，深度融合以BIM技术为核心的新一代信息技术与工程建造技术。以信息化手段为支撑，加大信息化技术在铁路工程建设中的体系性创新和全面推广应用。在统一标准、管控制度、技术方案的支撑下，通过建设一体化智能管控平台和铁路营业线施工BIM辅助，承载铁路工程建设管理全生命周期信息，建立以信息流为主体的建设项目数智化管理框架，实现对行为管理、过程管理、现场管理、项目管理、施工辅助管理等方面的全方位综合管理；实现数智融合，将业务管理、数据管理、技术管理进行有机结合，以智能建造赋能铁路建设高质量发展。
来源：铁路BIM联盟成员单位——中国铁路济南局集团有限公司
