天津市域铁路Z2线BIM分类编码与竣工交付标准研究与实践

Research and Practice of Standards for Classification & Coding and Completion & Delivery of Tianjin Urban Railway Z2 Line by BIM

摘要

市域铁路数字化竣工交付工作面临诸多难点，尤其是缺乏统一的BIM分类编码和竣工交付标准，很难高效地打通建设期与运营期工程信息传递路径。为提升市域铁路工程BIM交付应用效率，依托天津市域铁路Z2线工程开展了BIM分类编码与竣工交付标准研究与实践工作，提出市域铁路工程BIM竣工交付标准，明确竣工阶段BIM交付的范围和原则，规范BIM分类编码的规则和方法，阐明BIM分类编码在交付过程的应用要点。研究成果在Z2线应用表明：通过应用BIM竣工交付与分类编码标准可以高效完成市域铁路工程数字化成果交付的关键环节，满足Z2线工程BIM竣工交付进度和精度要求，有效打通了BIM成果交付路径，为BIM技术落地应用提供了技术标准支撑，可为京津冀地区市域铁路工程BIM竣工交付提供示范和参考。

Abstract

A lot of difficulties, especially the lack of unified standards for classification and coding and completion and delivery by BIM, exist in the digital completion and delivery of urban railways, making it difficult to efficiently transfer engineering information between the construction period and operation period. To improve the delivery efficiency of urban railway projects by BIM, this paper studied the standards and practice of classification and coding and completion and delivery by BIM with Tianjin urban railway Z2 Line as an example. The standards for completion and delivery by BIM of urban railway projects were proposed, the scope and principles of BIM delivery in the completion stage were defined, the rules and methods of classification and coding by BIM were developed, and the key points of applying the BMI classification and coding in the delivery stage were illustrated. Research results from the application in Line Z2 show that by using standards for completion and delivery and classification and coding by BIM, the key link of digital delivery of urban railway projects can be completed efficiently, and the schedule and accuracy requirements of BIM completion and delivery of Line Z2 project can be met. Finally, BIM results can be delivered effectively. Technical standards in this paper can support the application and implementation of BIM technology, and this paper can provide a reference for the completion and delivery by BIM of the urban railway projects in the Beijing-Tianjin-Hebei region.

Graphical abstract

关键词

市域铁路 / BIM / 竣工模型 / 交付 / 分类编码 / 数字资产

Key words

Urban Railway / BIM / Completion Model / Delivery / Classification and Coding / Digital Asset

0　引言

市域铁路工程BIM技术是将设施和设备的工程信息转变成可以度量的数字、数据，再将这些数字、数据创建成虚拟可视化三维模型，供工程技术人员和运维管理人员对工程设施和设备进行有序管理^[1]。BIM竣工交付是指利用BIM技术将工程包含的设计、施工、运维等各阶段产品、服务内容以数字化的形式进行交付的过程^[2]。BIM应用是从三维模型创建起步，对模型挂载的工程信息进行存储和管理，在工程全生命周期为各系统所用，最终形成数字资产^[3]。BIM技术应用的核心是建立全专业全要素信息模型，并形成工程信息数据库，其中最重要的工作是建立BIM分类编码和竣工交付标准^[4-5]。

在国外，美国建筑规范协会(Construction Specification Institute，CSI)早在1978年就颁布了第一个建筑信息分类编码标准Masterformat，按照工艺和材料来区分，共设立16个建筑信息分类。从2010年开始，CSI每隔1—2年对其进行一次更新^[6-7]。在国内，李俊松等^[8]、陈悦华等^[9]研究了城轨工程BIM标准体系框架建立方法，但是缺乏对分类编码标准的细化研究；鲁斌等^[10]提出了城市地下空间设施编码体系，但没有涵盖市域铁路工程相关内容；黄玮^[11]、佘健俊等^[12]从工程系统分解结构的角度研究了建筑工程BIM编码体系，但是忽略了对BIM分类编码与竣工交付之间联动关系的阐述；朱纯瑶等^[13]、赵飞飞等^[14]详细研究了建筑信息分类编码体系经验，并在其基础上对铁路分类编码做了拓展补充；郑云水等^[15]、刘珍珍^[16]研究了铁路四电工程BIM竣工模型交付与应用技术，并针对四电专业说明了BIM分类编码与竣工交付之间的关系。

综上，在市域铁路工程领域尚未编制全面详细的BIM分类编码与竣工交付标准，有必要针对此进行深入研究，结合天津市域铁路Z2线(金钟河大街—北塘)工程建设实施情况，开展市域铁路工程BIM分类编码与竣工交付标准编制研究工作，为京津冀市域铁路数字化建设提供技术和标准支撑。

1　天津市域铁路Z2线工程概况

天津市域铁路Z2线一期工程起自滨海机场站，终至北塘站，正线总长39.3 km，共设车站14座。线路途经天津南淀公园、天津滨海国际机场、天津港保税区空港片区、天津滨海未来科技城核心区、天津经济技术开发区西区、滨海西站、天津滨海高新区海洋科技园、北塘等重点发展区域，是连接“津城”与“滨城”的骨干轨道交通线路，同时串联天津滨海国际机场、高铁滨海西站两大重要交通枢纽，建成后将成为打造“轨道上的京津冀”的重要节点之一。

天津市域铁路Z2线一期工程在资产交付中存在以下具体问题。

（1）建设期资产数据移交缺乏有效的载体和高效的手段。传统的建设期资产数据移交是在工程竣工后，由移交单位和接收单位通过对照资产移交表进行现场清点完成，容易造成移交的设施设备信息不完整，难以满足工程后期运营维保要求。

（2）工程资产信息从建设期到运营期传递不畅，难以实现数据共享互通。市域铁路建设管理与运维管理系统互不隶属，设施设备、物资资产编码体系各自独立，无法实现跨系统的数据共享，导致无法对设施设备进行全生命周期管控。

（3）设施设备信息数据分散，难以形成完整的全生命周期设备履历。现有机制无法将设施设备从设计施工、生产运输、安装调试、维保维修等过程串联管理，无法提供故障、技改、物资消耗等全生命周期履历信息^[17]。

2　市域铁路BIM分类编码标准研究

2.1　BIM分类编码的作用

BIM分类编码对于市域铁路建设各参与方的作用有2个方面：一是辅助信息无障碍沟通，二是实现信息共享。对BIM技术应用过程中所产生模型的分类编码进行规定，可以有效规范市域铁路工程信息模型中信息的分类、编码与组织实施，实现市域铁路工程全生命周期内规划、设计、施工、竣工、运营等多阶段信息的交换与共享，保障设计成果模型信息在后续阶段的顺畅传递和有效利用。

2.2　BIM分类编码原则与方法

市域铁路工程BIM分类编码标准以《建筑施工—施工信息编制—第2部分：信息分类框架(Building Construction-Organization of Information about Construction Works-Part 2：Framework for Classification)》(ISO 12006-2：2020)为基础，对市域铁路工程建设各阶段的信息进行合理分类，并制定了相应的编码原则及应用方法。市域铁路设施设备分类采用线分类法与面分类法结合的方法进行分类，信息模型分类编码由位置代码、分类代码、序号代码组成，BIM分类编码结构如图1所示。

位置代码用来标识市域铁路工程的物理位置，位置代码的编码结构按照“地区代码”+“线路代码”+“区段代码”的方式组合，地区代码、线路代码、区段代码之间用“.”连接。地区代码是指市域铁路工程所在城市或地区的代码，线路代码是指城市、地区范围内或跨区域的线路代码，区段代码是指线路范围内车站、区间、车辆基地、变电所等设施区段代码。地区代码采用7位数字表示，前2位为城市代码，中间2位为线路代码，后3位为区段代码，位置代码编码规则如图2所示。

分类代码用来标识市域铁路工程设施设备BIM模型的类型，分类代码编码结构包括表代码、大类代码、中类代码、小类代码、细类代码、微类代码和子类代码，表代码和分类对象各层级代码均采用2位数字表示，表代码引用自《建筑信息模型分类和编码标准》(GB/T 51269—2017)。表代码与分类对象编码之间应用“-”连接，分类对象相邻层级代码之间用英文字符“.”隔开，分类代码编码规则如图3所示。

序号代码用来标识同一类型不同顺序设施设备的序号，对需要区分顺序的BIM分类对象进行顺序编码。序号代码由一段或多段代码组成，各段序号代码采用阿拉伯数字表示，一般不超过4位，序号代码中多段代码之间用“.”连接，序号代码编码规则如图4所示。常用的序号代码有形态空间序号代码、功能空间序号代码、元素序号代码等。

2.3　天津市域铁路Z2线BIM分类编码应用

为方便对设施设备进行高效管理，天津市域铁路Z2线在建设期和运营期采用统一的分类编码标准，随着工程实施阶段逐步深入，模型精度逐步精细化，编码深度也相应加深。编码中的分类代码包含按形态分建筑空间分类、按功能分建筑空间分类和元素分类。其中按形态分建筑空间分类中包含站台层、站厅层等，按功能分建筑空间分类中包含电梯机房、设备房间等。相同类型的分类代码后面增加了标识顺序的序号代码加以区分。

例如，“天津市域铁路Z2线北塘站第一站厅层2号照明配电间3号应急灯”的分类编码为“02.01.016”+“13-01.20.60.00.00.00.12-22.10.40.30.00. 00.14-52.50.09.33.00.00”+“01.02.0003”，天津市域铁路Z2线分类编码示例如图5所示。其中“02. 01.016”为位置代码，“02”代表天津，“01”代表市域铁路Z2线，“016”代表北塘站；“13-01.20. 60.00.00.00.12-22.10.40.30.00.00.14-52.50.09.33.00.00”为分类代码，“13-01.20.60.00.00.00”代表站厅层，“12-22.10.40.30.00.00”代表照明配电间，“14-52. 50.09.33.00.00”代表应急照明灯具；“01.02.0003”为序号代码，“01”代表北塘站3个站厅层中的第一站厅层，“02”表示第一站厅层中的2号照明配电间，“0003”代表2号照明配电间中的3号应急灯。

3　市域铁路BIM竣工交付标准研究

3.1　设施设备竣工模型创建

3.1.1　建模流程要求

设施设备竣工模型在设计模型与施工模型基础上进行修改深化，设施设备竣工模型建模范围包括车站、区间、车辆基地和附属工程的建筑结构、机电设备、装修等专业模型。竣工模型需要依据竣工图纸进行创建，并保证图纸与模型的一致性。设施设备竣工模型建模流程如图6所示。

3.1.2　竣工模型合模与拆分要求

（1）设施设备竣工模型合模后不能出现重叠共面的现象，各专业模型之间的连接部位按现场实际情况应当反映在模型上。

（2）建筑结构模型按照层拆分时，每层结构模型包括本层所有的建筑结构模型单元。非首层的顶板、梁属于上一层建筑结构模型范围。

（3）管线设备模型按照层拆分时，每个模型应包括本专业该层所有的模型单元，竖向管道应有本楼层管段。

（4）装修模型按照层拆分时，每层模型应包括地面、墙面、吊顶、导向标、装修照明等本专业该层所有的模型单元。

3.1.3　竣工模型精细度要求

（1）施工深化阶段，考虑竣工验收要求，竣工模型单元几何表达精度的等级需达到4级几何表达精度，单元信息深度的等级需达到3级模型精细度。

（2）竣工阶段，考虑后续运营要求，竣工模型单元几何表达精度的等级需达到4级几何表达精度，模型单元信息深度的等级需达到4级模型精细度。模型几何表达精度的等级划分如表1所示，模型信息深度等级划分如表2所示。

3.1.4　竣工模型颜色要求

创建竣工模型时应当建立与模型单元实际材质相对应的材质样式，按实际材质的图案或颜色填充，模型颜色(节选)如表3所示。模型单元在真实模式下显示纹理，主要用来表现构件真实的材质。

3.2　设施设备竣工模型交付

3.2.1　竣工模型交付流程要求

竣工模型交付范围应包括车站、区间、车辆基地、主变电所、控制中心等。模型单元以几何信息和属性信息描述工程对象的全部信息，可使用二维图形、文字、文档、多媒体等方式补充和增强表达信息。竣工模型交付流程如图7所示。

3.2.2　交付文件版本要求

（1）交付文件版本管理应满足在交付过程中交付双方文件管理的需要，并具有可追溯性。

（2）交付文件发生版本变更时，应形成版本管理说明文件，并记录版本变更的原因、版本变更的内容以及变更依据的参考文件及其对应版本。

（3）交付文件目录应清晰，提交竣工模型交付文件目录如图8所示。

3.2.3　交付文件格式要求

竣工模型与应用成果应当提供原始模型文件格式，对于同类文件格式应使用统一的软件版本，并应根据项目要求提供相应的格式。常用交付文件格式如表4所示。

3.3　天津市域铁路Z2线BIM竣工交付应用

天津市域铁路Z2线在机电施工完成后，依据现场施工完成的情况，充分运用 BIM 技术创建全专业全要素竣工模型，以“模型+数据”形式完成了数字化成果交付。

（1）土建结构竣工模型交付。土建专业根据建筑和结构施工图要求，复核现场施工实施情况，创建土建结构竣工模型，按竣工图出图要求调整模型视图，输出土建竣工图纸和竣工模型，并交付归档，车站土建结构模型如图9所示。

（2）三维管线模型交付。环控、给排水、强弱电等机电设备专业基于现场施工条件创建BIM模型，链接建筑、结构专业模型之后实施三维管线施工深化调整，按竣工交付要求调整模型视图，完成交付归档，车站管线综合模型如图10所示。

（3）最小维护单元模型交付。机电设备专业根据设备运营维修要求，将设备模型按照4级几何精度进行拆分建模，使竣工模型具备最小维修单元交付要求，支持后续运维业务应用。例如，通信机柜最小维护单元模型如图11所示。

4　结束语

市域铁路工程数字化成果交付贯穿设计、施工与运维多个阶段，有效运用信息模型可以集成工程实施各阶段交付过程中的多源信息，形成市域铁路工程竣工交付数据库，全面提升工程数字化建设水平。充分应用BIM分类编码与竣工交付标准，既保证了工程建设与运维各阶段信息模型编码的唯一性与关联性，打通了全链条间的“信息孤岛”，保障了工程全生命周期信息交换和共享的通畅性，又有利于建立运营期设施设备全生命周期动态履历，为开展基于BIM技术的运营维修研究工作奠定基础，为京津冀地区市域铁路工程智慧运维提供示范和参考。

参考文献

[1] 李　鹏，朱家德，张佳丽，等. 三维激光扫描技术在地铁车站土建竣工交付建筑信息模型中的应用[J]. 城市轨道交通研究，2022，25(4)：60-64.

[2] LI Peng， ZHU Jiade， ZHANG Jiali，et al. Application of 3D Laser Scanning Technology in Metro Station Civil Construction Completion Delivery BIM Model[J]. Urban Mass Transit，2022，25(4)：60-64.

[3] 栗 伟，赵博洋，陈 翔，等.基于实体结构分解的设计转施工模型研究[J].铁道标准设计，2023，67(10)：214-220，232.

[4] LI Wei， ZHAO Boyang， CHEN Xiang，et al.Research on Design-to-Construction Model Based on Entity Structure Decomposition[J]. Railway Standard Design，2023，67(10)：214-220，232.

[5] 汪再军，周　迎. 基于BIM的建设工程竣工数字化交付研究[J]. 土木建筑工程信息技术，2021，13(4)：13-22.

[6] WANG Zaijun， ZHOU Ying. Research on Digital Delivery of Completed Construction Projects Based on BIM[J]. Journal of Information Technology in Civil Engineering and Architecture，2021，13(4)：13-22.

[7] 刘祥勇. 基于BIM技术的南通城市轨道交通设施设备分类与编码应用研究[J]. 隧道与轨道交通，2020(3)：13-15，60.

[8] LIU Xiangyong. BIM Technology Based Classification and Coding of Nantong Urban Rail Transit Facilities and Equipment[J]. Tunnel and Rail Transit，2020(3)：13-15，60.

[9] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑信息模型分类和编码标准：GB/T 51269—2017 [S]. 北京：中国建筑工业出版社，2017：4-6.

[10] ALTOHAMI A B A， HARON N A， ALES A H，et al. Investigating Approaches of Integrating BIM，IoT，and Facility Management for Renovating Existing Buildings：A Review[J]. Sustainability，2021，13(7)：3930.

[11] 饶　洋，王　君，曾雪松，等. 城市轨道交通BIM分类和编码标准及数字化应用研究[J]. 土木建筑工程信息技术，2022，14(3)：57-61.

[12] RAO Yang， WANG Jun， ZENG Xuesong，et al. Research on BIM Classification and Coding Systems and Its Digital Application of Urban Rail Transit Projects[J]. Journal of Information Technology in Civil Engineering and Architecture，2022，14(3)：57-61.

[13] 李俊松，黄亮亮. 城市轨道交通工程BIM标准体系的研究与实践[J]. 铁道标准设计，2021，65(3)：64-70.

[14] LI Junsong， HUANG Liangliang. The Research and Practice of BIM Standard System in Urban Rail Transit Engineering[J]. Railway Standard Design，2021，65(3)：64-70.

[15] 陈悦华，王一川，贾　璐. 基于BIM的地铁运维纯数字分类编码体系研究[J]. 施工技术，2018，47(3)：118-123.

[16] CHEN Yuehua， WANG Yichuan， JIA Lu. Research on Classification and Coding System of Pure Digital Code at Operation and Maintenance Stage of Metro Based on BIM[J]. Construction Technology，2018，47(3)：118-123.

[17] 鲁 斌，方 钰，张梦霞.基于Omniclass的城市地下空间设施编码研究[J].地下空间与工程学报，2022，18(S2)：537-542.

[18] Lu Bin， Fang Yu， Zhang Mengxia. Research on Urban Underground Facilities Coding Based on Omniclass [J].Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2022，18(S2)：537-542.

[19] 黄 玮.建筑工程 BIM 编码体系的研究[J].铁道建筑技术，2023(1)：24-27.

[20] HUANG Wei. Research on BIM Coding System of Building Engineering [J].Railway Construction Technology，2023(1)：24-27.

[21] 佘健俊，成　虎，蒋黎晅. 工程系统分解结构(EBS)及其应用方法研究[J].建筑经济，2013，34(10)：35-39.

[22] SHE Jianjun， CHENG Hu， JIANG Lixuan. Research on Engineering Breakdown Structure(EBS) and Its Application[J]. Construction Economy，2013，34(10)：35-39.

[23] 朱纯瑶，杨绪坤. 建筑信息分类编码体系对铁路BIM的借鉴作用[J]. 铁路技术创新，2014(5)：35-38，41.

[24] 赵飞飞，苏　林，渠涧涛，等. 铁路工程BIM设计成果集成数字化交付技术研究[J]. 铁道工程学报，2022，39(12)：97-103.

[25] ZHAO Feifei， SU Lin， QU Jiantao，et al. Research on the Integrated Digital Delivery of Railway BIM Design Results[J]. Journal of Railway Engineering Society，2022，39(12)：97-103.

[26] 郑云水，曹　斌. 铁路四电工程BIM应用竣工模型交付及数据标准研究[J]. 铁道技术标准(中英文)，2023(10)：37-42.

[27] ZHENG Yunshui， CAO Bin. Research on BIM Application Completion Model Delivery and Data Standard of Railway Electric/Electronic Systems Engineering[J]. Railway Technical Standard (Chinese & English)，2023(10)：37-42.

[28] 刘珍珍. 铁路信号运维阶段BIM模型交付及数据标准研究[J]. 铁道标准设计，2021，65(4)：144-148，154.

[29] LIU Zhenzhen. Research on BIM Model Delivery and Data Standards in Railway Signal Operation and Maintenance Phase[J]. Railway Standard Design，2021，65(4)：144-148，154.

[30] 袁敦磊，王晓刚，刘学福，等.基于BIM技术的高速铁路设备运维管理关键技术及总体设计方案研究[J].铁道运输与经济，2023，45(12)：107-114.

[31] YUAN Dunlei， WANG Xiaogang， LIU Xuefu，et al.Research on Key Technologies and Overall Design Scheme of High Speed Railway Equipment Operation and Maintenance Management Based on BIM Technology[J].Railway Transport and Economy，2023，45(12)：107-114.

基金资助

中国铁路设计集团有限公司科技开发课题(2024A0215801)

城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程研究中心开放课题(2023实验研委012号)