畢湘利　陳 鴻　賴華輝　鄧雪原

（1.上海申通地鐵集團(tuán)有限公司，201102，上海；2.上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院，200235，上海；3.上海交通大學(xué)土木工程系，200240，上?！蔚谝蛔髡撸淌诩壐呒壒こ處煟?/p>

基于建筑信息模型（BIM）的城市軌道交通設(shè)施設(shè)備分類與編碼研究*

畢湘利1陳 鴻2賴華輝3鄧雪原3

（1.上海申通地鐵集團(tuán)有限公司，201102，上海；2.上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院，200235，上海；3.上海交通大學(xué)土木工程系，200240，上?！蔚谝蛔髡撸淌诩壐呒壒こ處煟?/p>

摘 要城市軌道交通涉及多專業(yè)的設(shè)施設(shè)備，建設(shè)項(xiàng)目從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營維護(hù)，各階段的設(shè)施設(shè)備信息采用不同的分類編碼體系，難以開展設(shè)施設(shè)備的統(tǒng)一化管理。調(diào)研上海軌道交通既有的設(shè)施設(shè)備分類編碼體系，基于建筑信息模型（BIM）技術(shù)研究，建立城市軌道交通全生命周期的設(shè)施設(shè)備分類編碼體系。該分類編碼體系是以城市軌道交通資產(chǎn)管理的分類編碼為基礎(chǔ)進(jìn)行編制的，劃分了21類，具有唯一性、穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，可兼容既有的設(shè)施設(shè)備分類編碼體系，并能夠滿足城市軌道交通運(yùn)營維護(hù)管理的需求。

關(guān)鍵詞城市軌道交通；設(shè)施設(shè)備；分類；編碼；建筑信息模型

*中國BIM發(fā)展聯(lián)盟中國BIM標(biāo)準(zhǔn)研究課題（P-BIM01B00）；上海市科學(xué)技術(shù)委員會技術(shù)聯(lián)盟計(jì)劃項(xiàng)目（14DZ0510500）

First-author＇s address Shanghai Shentong Metro Group Co.，Ltd.，201102，Shanghai，China

根據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會的統(tǒng)計(jì)，至2014年末，我國累計(jì)有22個城市建成城市軌道交通線路101條，運(yùn)營線路長度達(dá)3 155 km［1］，城市軌道交通行業(yè)正處于快速發(fā)展時期。然而，城市軌道交通項(xiàng)目涉及多種專業(yè)的設(shè)施設(shè)備，僅設(shè)備就有1 000余種，且設(shè)備間接口復(fù)雜，管網(wǎng)密布。不同部門采用不同的設(shè)施設(shè)備分類編碼體系及數(shù)據(jù)格式，信息的不一致性導(dǎo)致了各階段的“信息孤島”等問題。

要解決上述問題，需立足于城市軌道交通全生命周期，建立統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的城市軌道交通設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)庫。搭建設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)庫首先要解決設(shè)施設(shè)備的“身份”問題，即分類與編碼。在國外，美國對智能交通系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)研究比較深入，制定了《公共交通通信接口屬性標(biāo)準(zhǔn)》（TCIP）等一系列標(biāo)準(zhǔn)；歐盟也制定了《公共交通數(shù)據(jù)模型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（TransModel）和《公共交通服務(wù)設(shè)施數(shù)據(jù)描述技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（IFOPT），以規(guī)范公共交通的設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)［2］。目前我國已頒布和正在編制的關(guān)于城市軌道交通的國家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已超過100項(xiàng)，但這些標(biāo)準(zhǔn)主要側(cè)重于設(shè)施設(shè)備的技術(shù)層面，統(tǒng)一的設(shè)施設(shè)備分類編碼體系仍未建立。

鑒于此，我國運(yùn)營軌道交通的各城市提出并建立了自身的設(shè)施設(shè)備分類編碼體系，如北京市在2010年發(fā)布DB11∕T 717—2010《城市軌道交通設(shè)施設(shè)備分類與代碼》［3］，深圳市在2013年發(fā)布SZDB∕Z 84—2013《城市軌道交通設(shè)施設(shè)備編碼規(guī)范》［4］，但仍未見能應(yīng)用于城市軌道交通全生命周期過程中的信息管理分類編碼體系。

近年來出現(xiàn)的建筑信息模型（Building Information Modeling，簡為BIM）技術(shù)是繼CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）技術(shù)后建設(shè)領(lǐng)域的又一重要計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，其核心是建筑全生命周期過程中基于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的信息共享與轉(zhuǎn)換［5］。這與城市軌道交通設(shè)施設(shè)備全生命周期信息的可持續(xù)利用目標(biāo)是相符的。鑒于此，本文在調(diào)研上海軌道交通的基礎(chǔ)上，研究基于BIM的城市軌道交通設(shè)施設(shè)備分類編碼體系，為國內(nèi)其它城市的軌道交通設(shè)施設(shè)備分類編碼研究提供參考。

1　上海軌道交通既有設(shè)施設(shè)備的分類編碼

1.1既有設(shè)施設(shè)備分類與編碼管理現(xiàn)狀

上海軌道交通從1995年1號線的運(yùn)營開始，發(fā)展至今已有20年。根據(jù)地鐵建設(shè)方的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，至2014年底上海軌道交通全網(wǎng)運(yùn)營線路總長度達(dá)到548 km，車站337座。而按照新一輪建設(shè)規(guī)劃，到2020年年底，上海將形成總規(guī)模為18條線路、線路總長約800 km、500余座車站的龐大軌道交通路網(wǎng)［6］。可見，上海軌道交通已積累豐富的設(shè)施設(shè)備運(yùn)營維護(hù)管理經(jīng)驗(yàn)，同時，上海軌道交通的長期規(guī)劃發(fā)展對設(shè)施設(shè)備管理要求也越來越高。

為保證城市軌道交通設(shè)施設(shè)備的正常運(yùn)作，上海軌道交通項(xiàng)目的建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)等工作分別由上海申通地鐵集團(tuán)有限公司內(nèi)各專業(yè)公司獨(dú)立承擔(dān)或聯(lián)合負(fù)責(zé)。各單位以城市軌道交通資產(chǎn)的分類與編碼為紐帶，結(jié)合自身的業(yè)務(wù)需求，對管轄范圍內(nèi)的設(shè)施設(shè)備形成了內(nèi)部的分類與編碼體系，但彼此之間的信息系統(tǒng)相對獨(dú)立，各單位管理的設(shè)施設(shè)備信息不盡相同。面對城市軌道交通設(shè)施設(shè)備的增多、線網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大、設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲與協(xié)同共享的需求等問題，建立統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的城市軌道交通設(shè)施設(shè)備分類編碼體系具有重要意義。

1.2既有設(shè)施設(shè)備分類與編碼體系

建立統(tǒng)一的城市軌道交通設(shè)施設(shè)備分類編碼體系，并不是拋棄既有的體系建立全新的體系，而是繼承并發(fā)展既有的體系，以適應(yīng)當(dāng)前的管理需求。在上海軌道交通既有的分類編碼體系中，資產(chǎn)臺賬是設(shè)施設(shè)備管理的核心業(yè)務(wù)，運(yùn)營維護(hù)管理的設(shè)施設(shè)備是軌道交通日常管理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（1）資產(chǎn)管理的設(shè)施設(shè)備分類與編碼。在設(shè)施設(shè)備的資產(chǎn)管理業(yè)務(wù)中，上海發(fā)布了《城市軌道交通資產(chǎn)編碼規(guī)則》和《城市軌道交通運(yùn)營資產(chǎn)工程實(shí)物移交接規(guī)則》，對各條軌道交通線路的固資和物資進(jìn)行統(tǒng)一管理。根據(jù)資產(chǎn)管理的分類方法，設(shè)施設(shè)備按照大類、中類、小類三個層級進(jìn)行劃分。其中，大類分為線路、房屋建筑、供電系統(tǒng)、通信、信號等21類，中類、小類根據(jù)各專業(yè)對象進(jìn)行細(xì)分。為確定資產(chǎn)的管理單位和空間位置，資產(chǎn)管理的編碼結(jié)構(gòu)在設(shè)施設(shè)備分類代碼的基礎(chǔ)上增加權(quán)屬單位、維保單位、線路、車站等代碼，采用10層20位數(shù)字型代碼表征資產(chǎn)編碼。

（2）運(yùn)營維護(hù)管理的設(shè)施設(shè)備分類與編碼。上海軌道交通下設(shè)通號公司、工務(wù)公司、車輛公司、供電公司、物資和后勤公司等五大專業(yè)公司，各專業(yè)公司主要采用EAM（企業(yè)資產(chǎn)管理）系統(tǒng)管轄不同的設(shè)施設(shè)備。EAM系統(tǒng)的主要功能有設(shè)備臺賬管理、維修管理、成本核算和數(shù)據(jù)分析等。五大專業(yè)公司基于資產(chǎn)分類編碼細(xì)化到可維修單元，形成自身業(yè)務(wù)的設(shè)施設(shè)備分類與編碼體系，基本上可與資產(chǎn)管理建立映射關(guān)系，但不同專業(yè)公司之間的分類編碼方法不同。而在運(yùn)營管理方面，運(yùn)營公司的設(shè)施設(shè)備分類編碼沿襲原有的分類方法，并按照專業(yè)、系統(tǒng)大類、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、設(shè)備大類、設(shè)備六個層次進(jìn)行劃分。

可見，上海軌道交通各業(yè)務(wù)的設(shè)施設(shè)備分類編碼基本是在資產(chǎn)管理的分類編碼體系下進(jìn)行擴(kuò)展，以滿足城市軌道交通其它業(yè)務(wù)的分類編碼深度或?qū)傩孕畔⒌男枨?，但尚缺乏一套基于全生命周期的、統(tǒng)一的設(shè)施設(shè)備分類與編碼體系。

2　基于BIM的城市軌道交通設(shè)施設(shè)備分類與編碼體系

BIM最初的概念是由Chuck Eastman在1976年提出的，當(dāng)時將其定義為Building Description System［7］。到2002年，Building Information Modeling［8］一詞才逐漸被業(yè)界接受和認(rèn)可。我國從“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃開始對BIM相關(guān)研究給予支持，在“十一五”、“十二五”計(jì)劃中逐步拓展BIM研究的廣度和深度。鑒于BIM的重要性，上海軌道交通規(guī)定，新線工程采用BIM技術(shù)進(jìn)行模型的設(shè)計(jì)與交付。

BIM在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用很多，如碰撞檢測、施工模擬、仿真漫游等，但要實(shí)現(xiàn)BIM在建筑項(xiàng)目全生命周期的可持續(xù)應(yīng)用，其基礎(chǔ)是實(shí)現(xiàn)建筑全生命周期過程中的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)［9］。對于城市軌道交通行業(yè)，其基礎(chǔ)是設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)。為構(gòu)建基于BIM的城市軌道交通設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)庫，首先要研究并建立標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)施設(shè)備分類與編碼體系。

2.1基于BIM的設(shè)施設(shè)備分類

鑒于城市軌道交通工程的快速發(fā)展，國內(nèi)有不少學(xué)者開展了城市軌道交通設(shè)施設(shè)備的分類編碼研究。文獻(xiàn)［10］調(diào)查國外地下空間的分類信息系統(tǒng)，提出建立《地下空間設(shè)施代碼與分類》的建議性框架。文獻(xiàn)［11］以城市軌道交通設(shè)備的全生命周期管理為線索，對設(shè)備管理服務(wù)的幾種分類與編碼進(jìn)行分析，提出設(shè)施設(shè)備的編碼原則和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理的思路。文獻(xiàn)［12］以城市軌道交通企業(yè)為研究對象，總結(jié)了資產(chǎn)編碼在資產(chǎn)管理信息系統(tǒng)中的基本結(jié)構(gòu)，研究形成了蘇州輕軌的資產(chǎn)管理編碼體系。但這些研究主要集中在城市軌道交通竣工交付后的運(yùn)營維護(hù)階段，并未考慮城市軌道交通項(xiàng)目從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營維護(hù)的全生命周期，且研究范圍主要集中在資產(chǎn)管理方面，對于其它業(yè)務(wù)范圍研究較少。

基于BIM的設(shè)施設(shè)備分類體系首先要確定設(shè)施設(shè)備分類層級。表1展示了我國部分城市軌道交通的分類編碼體系。由表1可知，在設(shè)施設(shè)備分類編碼上，不同城市所采用的分類與編碼完全不同，一定程度上影響了城市軌道交通信息的共享與轉(zhuǎn)換。

表1　不同分類編碼體系比較

上海軌道交通既有設(shè)施設(shè)備分類編碼體系中，設(shè)施設(shè)備資產(chǎn)管理采用3級分類，是核心的分類編碼管理體系；EAM系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理城市軌道交通運(yùn)營維護(hù)，采用6級（選用）分類?；贐IM的城市軌道交通設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)庫是為城市軌道交通建設(shè)與管理服務(wù)的，該設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)庫應(yīng)著眼于設(shè)施設(shè)備分類編碼的核心部分，并能滿足城市軌道交通運(yùn)營維護(hù)管理需求。因此，在上海軌道交通資產(chǎn)管理的分類（3級6位）基礎(chǔ)上，進(jìn)一步細(xì)化設(shè)施設(shè)備的分類，將設(shè)施設(shè)備分類層級完善、擴(kuò)充到6級12位，進(jìn)而滿足設(shè)施設(shè)備的運(yùn)營維護(hù)管理需求。具體的分類層級結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　基于BIM的設(shè)施設(shè)備分類代碼結(jié)構(gòu)

其中，一級分類沿用資產(chǎn)管理的21個類別，并結(jié)合各專業(yè)實(shí)際應(yīng)用情況，將設(shè)施設(shè)備根據(jù)專業(yè)型和通用型進(jìn)行細(xì)分，如表2所示。

表2　基于BIM的設(shè)施設(shè)備一級分類

在6級分類中，基于線分類法，不同層級類目之間按照從屬關(guān)系進(jìn)行分類，同一分支的類目之間按照并列關(guān)系進(jìn)行分類；前三級分類基本與資產(chǎn)管理的3級分類相對應(yīng)，4～6級的分類深度逐漸達(dá)到最小管理單元，以滿足運(yùn)營維護(hù)管理的需求。

需要說明的是，基于BIM的設(shè)施設(shè)備分類是管控6級范圍的設(shè)施設(shè)備，對于維護(hù)管理深度更深的構(gòu)件，如部件、組件、備件等，其管理單位可在6級分類基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充，從而在保證BIM設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)庫唯一性的同時，也保證了各應(yīng)用對設(shè)施設(shè)備管理的自由度。

2.2基于BIM的設(shè)施設(shè)備編碼

城市軌道交通設(shè)施設(shè)備包含大量的屬性信息，如權(quán)屬管理屬性、位置信息、時間信息、技術(shù)參數(shù)等，通過與上海軌道交通各管理單位研究，基于穩(wěn)定性的編碼原則，篩選了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的信息部分增加到設(shè)施設(shè)備編碼結(jié)構(gòu)中。具體編碼結(jié)構(gòu)如圖2所示。同時，為保證設(shè)施設(shè)備屬性信息的完整性，設(shè)施設(shè)備其它信息根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模板統(tǒng)一存放在屬性信息表中，該部分內(nèi)容不在本文研究范圍內(nèi)。

圖2　基于BIM的設(shè)施設(shè)備編碼結(jié)構(gòu)

圖2的編碼結(jié)構(gòu)是在分類代碼的基礎(chǔ)上增加物理位置代碼和序號碼形成的，共22位數(shù)字型代碼。物理位置代碼是指設(shè)施設(shè)備當(dāng)前所在的地點(diǎn)，由線路和位置組成。鑒于設(shè)施設(shè)備可能會因?yàn)榄h(huán)境、條件的改變而搬遷到建筑物內(nèi)其它位置，因此該代碼主要針對宏觀的空間位置描述，以維持編碼的穩(wěn)定性，具體的位置描述存放在屬性信息表里。序號碼是用以區(qū)分在同一地點(diǎn)出現(xiàn)的多個分類代碼相同的設(shè)施設(shè)備。通過物理位置代碼和序號碼，可唯一識別城市軌道交通設(shè)施設(shè)備的“身份”。

3　基于BIM的分類編碼體系在城市軌道交通管理中的應(yīng)用

統(tǒng)一的設(shè)施設(shè)備分類編碼，有利于城市軌道交通項(xiàng)目從設(shè)計(jì)階段開始積累數(shù)據(jù)，隨著項(xiàng)目的推進(jìn)，最終為城市軌道交通設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)庫提供準(zhǔn)確、完整的信息，進(jìn)而服務(wù)于城市軌道交通運(yùn)營維護(hù)管理。

BIM尚處于不斷發(fā)展的過程中，基于BIM的城市軌道交通設(shè)施設(shè)備分類編碼體系也未完全覆蓋城市軌道交通中的所有業(yè)務(wù)。該分類編碼體系立足于城市軌道交通管理的核心部分，并由城市軌道交通的權(quán)屬管理單位負(fù)責(zé)，而城市軌道交通的其它業(yè)務(wù)應(yīng)用可在基于BIM的分類編碼體系上進(jìn)行擴(kuò)展。圖3展示了基于BIM的城市軌道交通設(shè)施設(shè)備分類編碼體系的應(yīng)用框架。

圖3　基于BIM的城市軌道交通設(shè)施設(shè)備分類編碼體系應(yīng)用框架

基于BIM的分類編碼體系由上海軌道交通管理層統(tǒng)一管理，有利于基于全局的眼光管理城市軌道交通設(shè)施設(shè)備，作出基于數(shù)據(jù)的決策，以合理規(guī)劃城市軌道交通資源。

基于BIM的分類編碼體系是在上海軌道交通既有的設(shè)施設(shè)備分類編碼體系的基礎(chǔ)上建立的，因此，該分類編碼體系能夠?yàn)樵O(shè)施設(shè)備資產(chǎn)管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。城市軌道交通資產(chǎn)臺賬的記錄和更新是設(shè)施設(shè)備管理的核心業(yè)務(wù)，將基于BIM的城市軌道交通設(shè)施設(shè)備數(shù)據(jù)庫與資產(chǎn)管理臺賬關(guān)聯(lián)起來，能夠?qū)崿F(xiàn)城市軌道交通資產(chǎn)數(shù)據(jù)的動態(tài)管理，進(jìn)而提高資產(chǎn)臺賬數(shù)據(jù)的可靠性與準(zhǔn)確性，為撥付運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用提供依據(jù)。

4　結(jié)語

基于BIM的設(shè)施設(shè)備分類編碼研究是BIM技術(shù)全面應(yīng)用于城市軌道交通行業(yè)的基礎(chǔ)性研究。本文調(diào)研了上海軌道交通設(shè)施設(shè)備分類編碼的管理情況，建立了基于BIM的設(shè)施設(shè)備分類編碼體系。該體系是以城市軌道交通資產(chǎn)管理的分類編碼為基礎(chǔ)進(jìn)行編制的，劃分了21類，能夠滿足城市軌道交通運(yùn)營維護(hù)管理的需求。本文研究成果仍處于理論階段，后期將應(yīng)用到實(shí)際的城市軌道交通項(xiàng)目中進(jìn)行驗(yàn)證與完善，同時為其它城市的軌道交通建立設(shè)施設(shè)備分類編碼體系提供參考。

參考文獻(xiàn)

［1］ 中國城市軌道交通協(xié)會.協(xié)會快報(bào)：2014年我國城軌交通線路概況［EB∕OL］.（2015-01-27）［2015-02-12］.http：∥wcm.cnautonews.com∕pub∕gdjt∕hyxw∕201501∕t20150127_ 343670.htm.

［2］ 朱昊，陶晨亮.上海城市地面公交信息化標(biāo)準(zhǔn)體系研究［C］.∥第七屆中國智能交通年會學(xué)術(shù)委員會.第七屆中國智能交通年會優(yōu)秀論文集.北京：電子工業(yè)出版社，2012：543-550.

［3］ DB11∕T 717—2010城市軌道交通設(shè)施設(shè)備分類與代碼［S］.

［4］ SZDB∕Z 84—2013城市軌道交通設(shè)施設(shè)備編碼規(guī)范［S］.

［5］ 鄧雪原.CAD、BIM與協(xié)同研究［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2013，5（5）：20.

［6］ 胡毅，王雅君.3段地鐵線有望明年底前通車［EB∕OL］.（2014 -12-30）［2015-02-12］.http：∥www.shbiz.com.cn∕Item∕248940.aspx.

［7］ EASTMAN C.General purpose building description systems ［J］.CAD Computer Aided Design，1976，8（1）：17.

［8］ LAISERIN J.Comparing pommes and naranjas［EB∕OL］. （2002 - 12 - 16）［2014 - 12 - 25］.http：∕∕www. laiserin.com∕

［9］ 李犁，鄧雪原.基于BIM技術(shù)建筑信息標(biāo)準(zhǔn)的研究與應(yīng)用［J］.四川建筑科學(xué)研究，2013，39（4）：395.

［10］ 郭士博，錢建固，呂璽琳.城市地下空間標(biāo)準(zhǔn)化與分類代碼［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2011，7（2）：214.

［11］ 卞偉.談現(xiàn)代城市軌道交通的設(shè)備管理分類及編碼［J］.科技信息，2007（22）：290.

［12］ 沈小兵，司景田.城市軌道交通資產(chǎn)管理系統(tǒng)中的資產(chǎn)編碼［J］.城市軌道交通研究，2012，15（12）：14.

［13］ 辛佐先.城市軌道交通項(xiàng)目建筑信息模型（BIM）應(yīng)用模式研究［J］.城市軌道交通研究，2014（8）：23.

［14］ 蔡蔚.建筑信息模型（BIM）技術(shù)在城市軌道交通項(xiàng)目管理中的應(yīng)用與探索［J］.城市軌道交通研究，2014（5）：1.

Classification and Coding for Urban Rail Transit Facility Equipment Based on BIM

Bi Xiangli，Chen Hong，Lai Huahui，Deng Xueyuan

AbstractMulti-disciplinary facility equipment is involved in urban rail transit projects.Different classification and coding systems are used in design，construction and maintenance stages respectively，making it difficult to conduct a unified management of urban rail transit facilities.Based on an investigation of the classification and coding systems of facility equipment in Shanghai rail transit，the BIM-based classification and coding system for full life cycle of urban rail transit is established，which is compiled according to the asset management classification with 21 categaries，this system features uniqueness，stability and extensibility.It is adapted to the operation and maintenance management requirements of urban rail transit industry.

Key wordsurban rail transit；facility equipment；classification；coding；building information modeling（BIM）

中圖分類號F 530.7

DOI：10.16037∕j.1007-869x.2016.01.002

收稿日期：（2014-12-29）