基于BIM的铁路客站钢结构雨棚运维管理信息系统方案研究

运维阶段的客站钢结构雨棚的结构形式多样，受风、雨、雪等环境因素影响较大，钢结构的运维管理成为保证旅客安全出行的重要指标。近年来， BIM 技术在设计、施工阶段展开了广泛应用，在运维阶段应用相对较少。基于 BIM 的铁路客站钢结构雨棚运维管理信息系统方案，提出了该系统的总体架构与逻辑架构，设计了系统的功能应用。该方案从设备编码管理、 技术资料管理、生产管理、病害履历管理、 BIM 应用等方面进行了研究，提出了客站钢结构雨棚在运维阶段的数字化管理手段，为钢结构雨棚设备台账的动态管理、病害情况的过程统计、检维修作业的可视化管理提供参考性的价值与意义。

为满足大空间和独特的建筑功能需求，高铁客站站房、站台雨棚多采用大体量、大跨度、结构体系复杂的网架、桁架、张弦等钢结构形式。钢结构工厂化制作，大大提升了工程建设进度，有效保障了工程质量 ［1］ 。但是，交付使用后，由于雨、雪、风等环境影响，客车动载作用等因素，客站钢结构材料使用周期内难免会产生一定损伤 ［2-3］ ；同时在结构安装或防锈处理工序中也可能存在施工质量不达标的问题 ［4］ 。钢结构雨棚病害影响雨棚钢结构的整体使用寿命，同时影响客站整体环境的协调性、美观性，甚至对旅客出行、列车运输造成安全隐患 ［5-6］ ，给铁路行业带来不良的社会影响。

BIM技术的发展与应用，在设计阶段与建设阶段，提供了多角度的应用与研究 ［7-9］ ，提升了信息化技术的管理水平。在运维阶段，基于三维可视化手段，提升了房间设备的管理水平 ［10］ 。在铁路钢结构雨棚的运维管理过程中，BIM技术的应用，为雨棚结构的构件级别的表达提供了可视化的技术手段，同时提升了对钢结构雨棚状态的状态化、过程化管理。

基于BIM的铁路客站钢结构雨棚运维管理信息系统方案以钢结构雨棚电子台账为数据基石，以BIM技术实现钢结构雨棚的直观展示，以既有的钢结构雨棚运维业务为应用纽带，以动态化管理钢结构雨棚的状态信息为目标，形成对钢结构雨棚的数字化、动态化、可视化管理理念。

2. 1 总体架构

本系统遵循集中部署、四级应用的总体设计理念，基于业务数据平台、集成服务平台、数据服务平台和基础设施平台等提供的信息化应用的服务，实现集团公司、站段、车间、工队对设备编码、技术资料、生产管理、病害履历、BIM应用、基础管理等“数据+应用”一体化的信息化管理。全面提升本系统对钢结构雨棚的规范管理能力、运维管理能力和开放共享能力。本系统的总体架构见图1。

2. 2 逻辑架构

从逻辑角度出发，本系统分为5层，从下至上分别为基础设施层、数据资源层、应用服务层、业务应用层和用户访问层，逻辑架构见图2。

（1） 基础设施层。基础设施层支撑整个系统正常运行，为本系统提供支持业务、数据和应用服务必需的软件和硬件相关资源和运行的基础设施能力。包括：计算资源、网络资源、存储资源及安全资源。 

（2） 数据资源层。数据资源层是业务应用的数据信息基础，包括台账数据库、业务数据库、视频图片数据库、图纸文档库、BIM数据库等5大库。在数据标准规范基础上，综合运用数据汇集、清洗、转换、存储、分析等技术，实现病害履历与设备台账信息联通共享。 

（3） 应用服务层。以Https传输协议方式，为本系统提供稳定、可靠的数据共享服务和应用服务支撑。包括：BIM服务、功能服务、影像服务、接口服务、流程服务等一系列技术服务，以及 HTML、WebGL、HT?ML5、JSP、Echarts等相关技术。 

（4） 业务应用层。实现相关业务应用功能模块，包括：设备编码管理、技术资料管理、生产管理、病害履历管理、BIM应用等。 

（5） 用户访问层。用户访问层是用户通过 WEB，基于数据传输加密（SSL）实现用户终端对本系统的访问。满足集团公司、站段、车间、工队等多单位用户服务主体的业务需求。

3. 1 设备编码管理

（1） 编码管理。实现铁路客站钢结构雨棚以及附属设备的编码规则的制订，形成统一的编码管理体系，实现各类属性名的不同属性值的添加、修改、删除、查询等功能应用。实现管理员对属性信息的添加维护，各级用户对属性的调用与查阅。

 （2） 设备信息登记。实现铁路客站钢结构雨棚及附属设备信息的统一登记及审核；实现铁路客站钢结构雨棚以及附属设备的唯一编码一键生成功能；实现铁路客站钢结构雨棚与附属设备信息的动态关联。 

（3） 设备信息查询。实现铁路客站钢结构雨棚以及附属设备共享信息查询及统计，生成统计报表。

3. 2 技术资料管理

（1） 动态技术台账。基于设备信息登记，实现钢结构雨棚动态技术台账的动态更新；实现动态技术台账中的病害信息与技术状态等级的动态关联；实现春检开始后，经过初始化的台账信息和春检技术台账的同步更新。实现自动统计钢结构雨棚的数量及换算面积，实现多条件、多业态数据的组合查询，支持对数据进行提交、删除、导出等功能操作。钢结构雨棚动态技术台账见图3。

（2） 基础技术台账。实现春检开始后，动态技术台账与基础技术台账的动态映射；实现春检结束后，基础技术台账信息固定不变。实现自动统计钢结构雨棚的数量及换算面积，实现多条件、多业态数据的组合查询，支持对数据进行导出等功能操作。

3. 3 生产管理

（1） 计划管理。实现工队根据大维修规则中及相关规范标准要求对于不同设备类型检查周期的规定，通过批量选择检查计划编制，生成年度、季度、月度件名列表和汇总表；实现工队 （车间） 授权管理人员通过处理建议明细列表件名选择大维修计划件名；支持管理人员进行计划调整操作功能，系统自动记录调整信息。支持车间审核通过后在检查作业管理中自动生成明细列表；支持按线别、区域、责任车间、责任工队等条件检索汇总；增加、删除、修改巡检人员功能，满足生产任务的部署要求。 

（2） 设备检查。实现对作业计划明细查询、导出、打印、下载操作功能。实现依据检查作业的类型，管理检查情况，形成对已检设备、未检设备的自动统计与查询，并对检查过程中发现的问题进行数据的上报以及过程化的管理。 

（3） 报修管理。实现工队（车间）等部门对需要报修的设备进行管理，形成报修单的数据在线填报、报修问题的实时反馈，报修处理结果的动态跟踪，以及报修情况的回访应用。实现按照各单位、按类别查询、统计、分析设备的报修情况。 

（4） 大维修工程管理。实现作业计划的查询，作业申请的填报，作业进度的过程化管控，施工成本的动态掌握，技术资料的可视化管理，搭建大维修工程作业管理的全过程数字化管理体系，形成对大维修工程数据的准确把控与动态分析。 

（5） 春检管理。实现集团公司下达本年度春检工作部署文件，各站段根据实际情况，填报各阶段的春检工作安排。实现新增、修改、删除工作部署信息，支持发布、上传春检工作通知及相关文件，实现车间、站段、房管所、集团公司对春检期间的数据进行审核，形成春检期间对钢结构雨棚台账的动态管理，为春检结束后基础技术台账的备案提供数据支撑。实现集团公司、各站段、车间、工队根据业务需求，统计春检期间的数据信息，包括房建部门综合情况年报、房建部门综合情况报表、房建设备责任量汇总表、钢结构雨棚增减件名表、春检技改件名表等数据信息。钢结构雨棚春检数据报表见图 4。

3. 4 病害履历管理

（1） 病害履历管理。搭建钢结构雨棚病害履历主体业务数据库，实现结构雨棚基础信息台账、报修记录、检查记录、维修记录、大维修记录和病害履历记录的数据互通互联；实现病害履历按业务应用的查询、统计。针对可能影响行车和旅客安全的重点钢结构雨棚设备，实行“实名检、实名修”记录，为追根溯源责任制度的落实提供依据。钢结构雨棚病害履历见图5。

（2） 统计分析。实现按设备分类、病害类别进行可视化展示，形成钢结构雨棚设备技术状态看板，生成病害年度、季节性发生的趋势图等，实现集团公司钢结构雨棚设备病害按级别形成技术状态看板及设备技术等级分布态势图；实现对所有重点钢结构雨棚设备的病害问题的统计分析。针对钢结构雨棚设备病害的数据，利用数据挖掘技术有效的挖掘数据中潜在病害关联关系，找出未曾关注但却有现实意义的规律，对钢结构雨棚设备病害的发现与预防将起到重大的推动作用。

3. 5 BIM应用

实现基于BIM 技术的钢结构雨棚的可视化展示，形成对钢结构雨棚属性信息与模型信息的可视化展示，构建BIM模型与技术台账的动态关联，形成BIM模型与钢结构雨棚病害信息的数据的可视化关联，为钢结构雨棚的可视化管理提供参考性的数据支撑。钢结构雨棚模型见图6，钢结构雨棚维修管理见图7。

3. 6 基础管理

实现对组织机构、人员信息、角色分配、权限管 =理等数据的后台维护，实现对设备分类、所属线别、使用单位、列账单位等业务数据信息的动态维护。

基于BIM 的铁路客站钢结构雨棚运维管理方案能够为实际生产管理过程中的铁路钢结构雨棚的正常使用提供信息化技术手段，提升钢结构雨棚生产作业过程中数字档案的建设。基于BIM技术，能够直观展示钢结构雨棚的实际情况，为钢结构雨棚的病害问题的发现及处置提供技术支撑，为铁路客站钢结构雨棚的正常运营提供数据支撑，提升钢结构雨棚的数字化管理能力与水平。

参考文献

［1］杨宏利. 大跨度双曲面钢结构雨棚制作与拼装技术研究［J］. 城市建设理论研究（电子版），2022（35）：92-94.

［2］马方. 严寒地区高铁站台钢结构雨棚温度效应损伤分析［J］. 铁道建筑技术，2024（1）：204-208.

［3］孙大伟，程利. 台风多发地区大悬挑钢结构长期监测关键问题研究［J］. 广东土木与建筑，2022，29（12）：74-78.

［4］胡海天，刘伯奇，赵鑫. 高速铁路客站建筑钢结构检测现状与展望［J］. 铁道建筑，2023，63（4）：94-98，103.

［5］梁宏璞，保正才，杨海波，等. 青藏铁路站台雨棚钢结构防腐涂层抗老化性能研究与服役寿命预测［J］.铁道建筑，2022，62（10）：141-146.

［6］秦海生，赵鑫，孙予杰，等. 铁路客站钢结构雨棚安全管理及整治提升［J］. 中国铁路，2022（3）：118-123.

［7］魏英洪，吴亚东，张天池. 雄安站站房及相关工程施工BIM综合应用［J］. 铁路技术创新，2022（4）：69-76.

［8］朱纯瑶. 丰台综合交通枢纽BIM正向辅助设计应用［J］. 铁路技术创新，2022（1）：112-120.

［9］谭立新. BIM技术在既有站房改扩建施工中的应用［J］. 铁路技术创新，2021（4）：71-76.

［10］那哲铭，丁蓥蓥. 基于BIM技术的城市轨道交通信号设备运维管理系统［J］. 铁路技术创新，2023（4）：38-44.