康兵1，刘伯鹍1,2，郑利龙1
1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 浙江省杭州市 310000；2.浙江省智慧轨道交通工程技术研究中心，浙江省杭州市 310000
摘要：在城市地铁大规模建设过程中，为解决由于邻近地铁的非地铁施工建设项目日趋增加，可能会对已有地铁设施安全造成严重威胁这一问题,本研究通过将基于BIM的基础信息管理、项目过程监管、项目巡检管理、监测预警管理、二维GIS与移动精确定位等功能相结合，并同步开发手机客户端。得到了一种基于BIM的轨道交通数字化工程监护管理系统，可以有效实现对邻近地铁控制保护区的非地铁建设项目的集中管控，全面掌控地铁设施的安全状态，减少地铁设施的受损事件，实现地铁设施保护工作的标准化与信息化管理。
关键词：邻近地铁；轨道交通；BIM；二维GIS；数字化；监护管理
1、引言
随着城市地铁线网的不断加密，邻近地铁控制保护区施工的非地铁建设项目越来越多，因未经地铁同意开展基坑开挖、钻探、地面堆载、抽排地下水等擅自违规作业造成地铁设施受损事件不断增多，对地铁运营的安全威胁与社会不良影响越来越大，地铁设施保护问题越来越突出，加强对地铁设施的安全保护工作日趋紧迫。因此，如何有效、及时地掌控线网地铁设施的安全状态，并实现在第一时间预警、处置与消警闭环管理非常重要。地铁设施保护系统是一个以地铁隧道结构设施为保护对象，以邻近地铁施工的非地铁建设项目为监管对象，具备项目审查审批、项目过程监管、项目巡检管理、监测预警管理、移动精确定位等功能的软件产品。通过本产品的应用，将实现对线网地铁设施的有序管理与保护，对邻近地铁控制保护区的非地铁建设项目的集中管控，通过监测、巡检、预警等技术手段，全面掌控地铁设施的安全状态，减少地铁设施的受损事件，实现地铁设施保护工作的标准化与信息化管理。
2、系统介绍
系统主要包括基础信息管理、巡查项目管理、巡查管理和系统管理等功能，并集成手机客户端等。
1用户登录
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2首页地图
（1）按车站、区间及附属结构等标注结构及保护区范围红线：地下车站和隧道结构外边线外侧五十米内，地面车站、高架车站以及线路轨道外边线外侧三十米内，出入口、通风亭、车辆段、控制中心、变电站、冷却塔等建（构）筑物结构外边线外侧十米内，轨道交通过江、河、湖隧道结构外边线外侧一百五十米内的范围。
根据相关办法，将轨道交通影响区分为三个等级并在地图中显示。并采用三种颜色区分，同时系统提供颜色配置功能。
一级影响区域范围如下：
①在建或运营线路
Ⅰ、地下车站和隧道结构外侧 30 米以内；
Ⅱ、地面车站、地面线路路堤路堑边线外侧 10 米以内；
Ⅲ、高架车站、 区间桥梁结构外侧 10 米以内；
Ⅳ、车辆段、停车场、综合基地、 变电站(含外线)等用地范围外侧 10 米以内；
Ⅴ、通风亭、冷却塔等建筑外边线外侧 10 米以内；
Ⅵ、 出入口、 垂直电梯、高架车站附属用房等建筑外边线外侧 10米以内；
Ⅶ、轨道交通过江、河、湖隧道结构外边线外侧 150 米内。
②规划线路
Ⅰ、距离城市道路规划红线的中心线 40 米以内；
Ⅱ、距离线路的中心线 40 米以内。
二级影响区域范围如下：
①在建或运营线路
Ⅰ、地下车站和隧道结构外侧 30-40 米以内；
Ⅱ、地面车站、地面线路路堤路堑边线外侧 10-20 米以内；
Ⅲ、高架车站、区间桥梁结构外侧 10-20 米以内。
②规划线路
Ⅰ、距离城市道路规划红线的中心线 40-50 米以内；
Ⅱ、距离线路的中心线 40-50 米以内。
三级影响区域范围如下：
①在建或运营线路
Ⅰ、地下车站和隧道结构外侧 40-50 米以内；
Ⅱ、地面车站、地面线路路堤路堑边线外侧 20-30 米以内；
Ⅲ、高架车站、区间桥梁结构外侧 20-30 米以内。
②规划线路
Ⅰ、距离城市道路规划红线的中心线 50-60 米以内；
Ⅱ、距离线路的中心线 50-60 米以内。
（2）地图上显示地铁安全保护区违规项目、受控项目和视频监控图标，并可链接查询相关信息。视频监控为车站和出入口内的视频监控，需将监控接入系统。
（3）在地图上显示图层控制按钮，并可进行线路、单体红线、项目、单体车站或区间结构等图层显示的自由开关。
①地图展示包含图层：线路站点层、红线层、项目层、视频监控层、巡查层（含巡查任务、以及任务下的巡查记录展示）、终端定位（在巡查中的终端实时定位展示）等。
②对于巡查层，需要能够查询过滤巡查记录，在GIS中播放某次巡查记录的路径轨迹过程。
③图层以树结构形式展示，可勾选显隐。
（4）展示GPS手持终端设备实时定位功能，点击可查看该终端的相关信息：姓名、联系电话、巡检计划、巡检进度、巡检记录、数据交互等信息。巡查计划与地图上的项目实现联动，如点击项目或手持终端其中之一，则与之联动的另一项目将同时出现跳动或闪烁，例如点击X号终端，显示终端信息，该终端跳动或闪烁显示，且终端上收到的巡查任务相关项目也将跳动或闪烁显示。
（5）点击受控或违规项目，分别显示如下信息，置于地图顶层。
①受控、违规项目名称：在“巡查项目管理”模块中建立项目巡查档案时创建，可修改。
②施工类型：在“巡查项目管理”模块中建立项目巡查档案时创建，根据施工进度变化可进行修改。
③所属线路、区间：在“巡查项目管理”模块中建立项目巡查档案时创建，可修改。
④巡查进度：根据手持终端巡查任务完成情况自动更新。
⑤受控、违规项目责任单位（一般指建设单位）：在“巡查项目管理”模块中建立项目巡查档案时创建，可修改。
⑥联系人：受控、违规项目责任单位的相关人员，在“巡查项目管理”模块中建立项目巡查档案时创建，可修改。
⑦结构外延距离：与项目距离结构外边线的最近距离，在“巡查项目管理”模块中建立项目巡查档案时创建，可修改。
⑧违规项目面积：在“巡查项目管理”模块中建立项目巡查档案时创建或通过手持终端进行测量（巡查时由手持终端采集坐标，三个坐标点以上所围成的面积）。
⑨违规内容：在手持终端填写违规内容。
⑩告知单：以word、pdf、图片等格式进行上传，点击可查看。
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3综合信息管理
3.1基础信息
基础信息管理主要包括线网地质、结构等基础数据信息和工程资料管理。
（1）地铁项目资料管理
展示地铁线网基础数据，包括建筑结构类型（高架、地面、地下等），线路线型（平、纵面变曲点等），特殊土壤区所在范围（砂性土、软土、淤泥质土等）。
（2）地保项目资料管理
工程资料主要为前期资料管理（规划、立项、投资计划、招投标文件等）和施工建设期资料管理（搜集地铁工程建设的基本资料，包括建设单位、设计单位、勘察单位、施工单位、监理单位在不同施工阶段的相关文件和资料）的上传功能，支持CAD、PDF、WORD、EXCEL、TIF、JPG、AVI等多种格式。
3.2结构及保护区范围红线图
地铁保护设施的线网图在地图页面中进行挂接。根据相关规定确定地铁保护区域红线范围，在进行坐标转换后，将带有保护区红线范围的线网图在地图上实施显示。地图页面中有图层控制按钮，例如，可以进行红线、单体车站或区间结构等图层显示的自由开关。该模块还可以与巡查管理模块进行数据挂接，可以将进入红线保护区内的违规施工项目在二维地图中进行标识，并且通过点击相应的标识可以查阅监护项目的具体信息，如项目概况、责任单位、责任人、监测数据等。
3.3文件统计及检索
对系统平台中的所有工程管理资料进行分类筛选管理，用户可以按照资料所属项目名称、参建单位、资料名称、上传日期等进行归类筛选和查询，方便用户对所需资料进行快速检索、下载与在线查看，支持在线阅读的文档格式有：word、excel、pdf及各类图片视频格式等。在此基础上，系统可以对数据库中的施工、勘察、设计文件的数量和所占存储空间进行统计，文件数量将以柱状图的形式展现，并可以按照资料所属单位，文件类型、上传入库时间分别统计；所占存储空间以饼图的形式展现。
3.4工作监督与统计
系统中的外业人员在岗管理模块，结合手持智能终端来实现功能，主要对项目人员的地理位置、巡查轨迹进行系统管理，包括人员在岗数据与人员在岗配置等内容。该部分功能需进行权限设置，根据用户的管理架构情况，部分管理人员才可以拥有人员定位追踪查看的权限。
①巡查轨迹：记录巡查人员的巡查轨迹，每个轨迹点可以有时间查询且标记巡查行进方向，在巡查轨迹上发现的问题有标示并能够查询，记录整个巡查过程。
②系统日志：记录登录时间、注销登录时间和访问记录。
③巡查任务完成情况考核：当期任务完成情况进行考核，根据区间所关联的项目，检查手持终端是否进入区间下的所有项目的预设范围（建立巡查项目时录入坐标确定出来的范围，巡查过程中发现的未在系统中建立的项目，由手持终端建立该项目的相关信息），未进入范围拍摄并上传照片则视为未巡查。
④巡查情况统计：
按线路统计某个时间段内的巡查情况，如1号线1月1日~3月31日共N次巡查任务，其中完成X次，未完成N-X次。以图表或其他形式进行展示。
按线路统计某个时间段内发现的违规项目，完成报备并转成受控项目多少个，未完成报备多少个。以图表或其他形式进行展示。
4巡查项目管理
通过建立项目巡查档案管理地铁安全保护区违规项目及受控项目的相关文档资料及巡查进度记录的相关信息等信息。相关信息可在首页地图上图标显示并链接查询。
受控项目信息包括受控项目名称、位置、联系人、施工方案资料、施工进度、巡查进度，实际施工过程与方案匹配情况、巡查告知单发放记录、是否转为受控项目是否预警等信息。
违规项目信息包括项目名称、位置、联系人、施工进度，巡查进度，巡查告知单发放记录、是否转为受控项目、是否预警等信息。
根据监护项目所处的建设阶段来评定工程风险等级。
（定义：
巡查任务：由相关人员填写任务表单，通过审核后需执行巡查的任务。
巡查项目：巡查任务中要求巡查的工程项目或巡查过程中发现的新项目。
巡查人：手持终端持有人或负责人分配的巡查任务实施人。
巡查记录：项目的巡查记录，包括照片、视频、巡查描述、轨迹等。
巡查问题：巡查时发现的问题。
受控项目：已报备且已签订安全协议的项目。
违规项目：未报备、签订安全协议或正在进行报备、签订安全协议的项目。）
5巡查管理
5.1巡查任务发布与执行
根据监护项目对地铁工程的影响程度制定不同频率的巡查任务计划。巡查任务计划内容包括任务名称、任务类型、任务负责人、任务实施人、巡查任务的起止时间和所检查地铁线路、区段的设置。在制定完巡查计划并保存任务之后，此项任务需经过用户审核员层面的管理人员审核通过之后，现场实施人员才能在手持终端上接收到相应的巡查任务。
5.2巡查任务跟踪
巡查任务跟踪分为两块，一是已通过审核并需执行的巡查任务，一是未通过审核的巡查任务（未通过审核的巡查任务需记录审核人员的操作日志及意见）。已通过审核的巡查任务在执行的过程中，用户可在系统随时查看任务的实施情况，从而实时了解工程现场巡查任务的状态和完成情况。该模块可以通过筛选巡查任务线路、区间，巡查时间，任务类型，任务编号等信息，查找指定任务巡查情况，还可以对巡查任务下的巡查单进行查看和下载操作。
5.3巡查成果
主要是对违规项目的跟踪查看，可根据用户评估指标，以及违规项目具体情况和对地铁结构的影响程度，系统可以实现对地铁结构的安全状态和违规项目的风险情况的评估，评估结果可在地图上用不同颜色图标进行区别和显示。另巡查的成果可以根据用户需求配置报告模板，自动生成成果报告，报告可以以word、excel、pdf及各类图片或视频格式等导出。
3、结论
基于BIM的工程监护管理可以有效实现对邻近地铁控制保护区的非地铁建设项目的集中管控，全面掌控地铁设施的安全状态，减少地铁设施的受损事件，实现地铁设施保护工作的标准化与信息化管理。基于BIM的工程监护管理优势巨大，部分研究成果已在成都地铁18号线项目上得到验证，社会、经济效益显著，得到参建各方一致好评。BIM技术的研究和发展，对轨道交通工程的建设提供更科学、更有效的管理方法，而这种研究对整个建筑工程行业的影响力仍在不断加大。
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项目基金：本论文受中电建成都建设投资有限公司科技项目经费资助。
作者简介：康兵，男，19910127，四川成都，本科，土木工程