西成（甘青段）铁路四电工程数智化施工管理的探索与实践

摘要：本文聚焦铁路四电工程施工管理中的信息壁垒、专业协同低效及资源浪费等痛点，构建基于BIM 的数字孪生施工场景，研究基于三体系的四电工程数智化施工管理，即建立施工协同体系、建设BIM 实施标准体系、形成数智化管理体系。通过以上工作形成了铁路四电工程施工数智化管理方案，并在西成（甘青段）铁路建设项目强电系统集成工程XCQD1标段进行了验证，结果表明该方案可在高铁四电工程建设项目中推广应用。

关键词：施工管理；高速铁路；BIM

0 引言

目前，在国内高铁四电（电力、接触网、通信、信号）工程施工管理的数智化应用中，多聚焦单一环节，尤其是缺乏统一的数据实施标准，导致数智化应用深度与广度不足。同时，大多数应用案例基本以项目需求驱动为主，存在缺乏数智化系统性架构设计和统一化标准、多环节联动能力不足等问题，难以支撑跨系统、跨专业的施工管理全局优化。因此，有必要进一步加强多专业系统融合的总体方案研究，推动数智化管理技术的深入探索与应用，并深入探讨数智化施工管理模式在工程建设中的全面落地。

1 基于三体系的四电工程数智化施工管理

1.1 施工协同体系的建立

聚焦铁路四电工程施工管理中的信息壁垒、专业协同低效及资源浪费等痛点，通过构建基于BIM 的数字孪生施工场景并设计数智化方案，建立施工协同体系。

（1）打破专业数据孤岛，建立四电工程数智化建设管理方案，促进信息高效共享；

（2）贯通施工阶段管理工作流，实现跨专业可视化协同；

（3）搭建进度、安全、质量等多维度数据决策体系，为资源配置优化提供实时数据支撑，有效提升工程管理精细化水平。

1.2 BIM 标准体系的建设

铁路四电工程全生命周期管理亟需构建统一的BIM 实施标准，以实现数据高效共享与流通。通过完善BIM 实施标准，可确保各专业、各阶段间数据与信息的一致性，为项目提供统一操作规范，有效减少信息误差，提高各专业间的协作效率。建设一个BIM 实施标准体系为铁路四电工程数智化施工管理提供数据基础，为铁路四电工程的规范化、标准化发展提供支持。

1.3 数智化管理体系的形成

基于BIM 技术的三维可视化与模型深化等关键技术，可有效推动四电工程管理信息集成共享，为质量控制、进度管理及接口协调提供技术支持，助力建设管理人员掌握工程进展，优化资源配置，确保各专业数据的高效传递，减少资源浪费。BIM 技术为实现四电施工精细化管理、提升施工效率，并确保高标准建设目标顺利达成提供技术支撑。

2数智化施工管理总体方案

通过深入调研四电工程建设管理现状，全面掌握四电工程项目特点，识别铁路四电工程建设管理面临的挑战，对BIM 技术与铁路四电工程数智化建设管理进行深入理解。在此基础上，基于全生命周期理念的铁路四电工程数智化管理体系架构，以管理需求为导向构建基于三体系的施工管理总体方案，提出进度、质量、安全等全要素全流程的四电工程数智化管理方法。通过BIM 技术实现工程要素的数智化建设管理，为行业提供可复用的技术方案和实施范式。

2.1 方案总体目标

铁路四电工程数智化建设管理的总体目标是以BIM 技术为数字纽带，构建"四电全专业协同生态体系"，通过有机整合信号、通信、电力、电气化、信息等专业模块，形成贯穿建设管理全过程的工程数字基座，实现工程质量智能管控、专业协同优化、决策辅助支持及资源动态配置的系统化闭环管理。如图2-4 是铁路四电工程数智化建设管理方案建设目标，以BIM 实施为主线，规范BIM 技术应用与语义结构。以四电工程建设管理难点为导向，立足于实际工程需求，重点开发模型关联算法技术、模型深化技术、三维可视交底技术、进度数据采集关键技术、二/三维形象化表达技术，促进四电工程数智化管理水平的提升，推动四电工程建设向高效化、精细化方向发展。

2.2 方案顶层设计

铁路四电数智化建设管理是以建设数据为核心，结合BIM 技术，打通四电各个专业“数据孤岛”并统一数据口径，贯穿四电建设全过程与全场景解决四电工程建设施工管理的实际问题。

本文提出的方案依据《国家数据标准体系建设指南》和《信息化标准建设行动计划(2024-2027年)》的指导要求，确保铁路四电工程数智化建设既符合国家数字化发展战略，又能切实解决多专业协同、全周期管理的现实需求。方案立足于信息源复杂、工程节点多、时间任务紧的实际需求，依托BIM 技术等新兴技术，坚持统一标准、统一数据、统一信息、统一实施的“四统一”原则进行设计与实施。方案在实施中，同类型数据必须采用统一的结构、格式和存储方式，实现数据集中管理和共享，避免信息孤岛现象；各类信息包括施工信息、设备信息、进度信息等在统一管理，实现跨部门、跨阶段的信息互通和集成；铁路数智化建设过程中，从施工到运用各阶段必须统一部署和推进，确保BIM 技术应用贯穿建设流程，各工程子项的协同建设。

针对工程各专业施工管理中进度、安全、质量、接口四个不同管理主体，按业务架构、技术架构、数据架构开展数智化建设管理方案研究，形成了铁路四电数智化建设总体框架。

2.3 方案技术架构

通过构建数智化管理体系，结合数字化技术和智能化应用，提升施工管理的精细化控制和信息协作共享能力，从而实现四电各专业间的高效协同与资源优化配置，推动项目管理的创新与提升，保障项目的进度、安全、质量、和资源优化。方案采用B/S 架构的四层体系，整合数据分析、三维可视化、进度管理、接口管理、碰撞检查等功能，提升四电工程的数智化管理水平。方案技术架构如图1 所示，主要由资源层、计算层、服务层、业务层构成。

图1 方案技术构架

3 方案实施的关键技术研究

通过三维可视技术、施工数据自动采集技术、二/三维形象化表达技术等的融合，为本文提出的数智化管理方案的落地实施提供技术保障。

3.1 三维可视技术

通过对接触网、变配电等专业初始模型进行层级细化与数据集成，附加构件属性、施工参数及工艺标准，结合碰撞检测与空间分析优化管线排布，构建满足施工精度要求的数字化模型。

三维可视化技术将接触网悬挂、变电设备安装等二维图纸转化为动态三维模型，采用几何简化算法与渲染优化策略对腕臂组立、线索架设等复杂节点进行轻量化重构，保留关键构件空间定位参数并融入施工工序演示，通过移动端平台实现三维模型剖切展示与工艺标注联动，施工人员可基于终端设备查看设备安装三维空间关系与工艺控制节点，辅助现场精准掌握线缆敷设路径、设备对接顺序等施工逻辑，形成与实体工程同步的三维可视化技术交底体系。

3.2施工数据自动采集技术

数据自动采集是利用物联网或终端输入等手段获取施工现场关键信息数据，经处理后进行直观展示以实现信息无缝传递，便于施工现场管理。将采集到的多源异构数据进行数据清洗、添加标记、分类筛选等处理，再进行数据转换与数据标准化存储，将数据格式统一。采集内容需要进行数据生成，构建不同四电工序进度数据库，并获取实时进度数据，实现进度可视化。

3.3 二/三维形象化表达技术

二/三维形象化表达技术是利用BIM 技术对四电工程图纸进行形象化表达。首先建立融合几何特征与工程语义的参数化三维模型库，奠定可计算基础；其次通过多维约束规则注入形成施工逻辑验证能力；进而基于动态过程推演同步检测几何碰撞、工序矛盾等多维度冲突；最终开发智能标注系统实现冲突点位的三维空间化精准定位与跨平台报告生成，形成从数字模型到现场整改的闭环管理通路，攻克传统二维方法在复杂隐蔽工程中的管控盲区。

4 西成铁路甘青段XCQD-1标段场景下的实施与评价

4.1 工程概况

新建西宁至成都铁路位于青海、甘肃、四川三省交界地带，在黄胜关站与成兰铁路共线引入成都枢纽。甘青段XCQD-1标段长度183.48km，新设5座中间站（甘加、夏河、合作、碌曲、郎木寺），3座越行站（唐尕昂、博拉、则岔）；正线桥梁长 27.779km/57座，正线隧道长129.148km/37座。

4.2 评价指标体系构建原则

针对项目管理、技术应用、安全管理、资源优化等核心需求，构建评价指标体系遵循以下原则：

（1）指标应涵盖四电工程管理关键要素与建设过程；

（2）应能进行实际操作评估，真实反映实际建设情况；

（3）能体现各管理环节内在关系，适应各专业不同需求。

4.3 评价指标体系构建

方案验证评价指标体系的构建基于"管理-技术-效益"三个维度进行构建。

首先，管理水平维度通过整合"人-机-料-法-环"五大要素的数字化转型，构建覆盖工程建设的全要素管理框架，解决传统工程管理中要素割裂的问题；

其次，技术能力维度以技术应用与数据应用为核心，通过技术实现层验证BIM 模型的高可靠性、强兼容性，通过数据应用保障系统的易维护性和持续优化能力，形成技术自洽的支撑体系；

最后，效益程度维度采用"显性+隐性"双层评估机制，通过经济价值指标显性量化技术投入产出比，通过行业标准提升、技术扩散效应等社会价值指标，全面反映数智化转型对铁路四电工程的隐形价值贡献。以上三个维度通过管理要素整合、技术闭环验证和效益评价有机衔接，实现了评估逻辑的系统性与实践指导的适用性统一。

5 结论

在西成铁路甘青段XCQD-1标段开展试点应用，开展BIM 模型深化、碰撞检查、三维可视交底、接口管理等场景试验分析，通过实际运行验证研究成果落地应用的可行性、有效性，以及带来的管理效率提升与增量经济价值。同时，结合实地调研与专家访谈法对管理水平、经济效益等方面进行了探索，构建了基于BIM 技术的四电工程数智化施工管理技术评价指标。通过指标量化，分析数智化管理水平效益，验证了数智化施工管理实施的效果，为四电工程数智化实施推广提供理论支撑与现实依据。

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作者简介：张哨，男，河北省石家庄市人，1986年4月份出生，汉族，本科学历，工程师，现任中铁电气化局集团有限公司北京电气化公司第二项目分公司副经理。