城市轨道交通设备数字化分类和交付应用研究

张波ZHANG Bo；安文章AN Wen-zhang；许有俊XU You-jun

（①内蒙古科技大学，包头014010；②北京市轨道交通设计研究院有限公司，北京100101）

0 引言

城市轨道交通行业属于重资产型行业，对设施设备的有效管理是保障城市轨道交通安全运行的关键工作[1]，地铁资产城市轨道交通工程中设施设备物资具有种类多、专业性强、价值高、使用地点分散、资产变动频繁、资金比重大、管理难度大等特点，包括房间、UPS、FAS、供电、自动售检票通信、信号等数十个专业[2]，设施设备需要经过设计、建设、运营使用、维修保养等不同的项目阶段，为满足设施设备各阶段的交付要求，必须有规范统一的分类及其编码来进行互相区分，以规范设施设备组成架构，满足设施设备全生命期的需求。现如今，编码体系及数据格式不一，设施设备分类信息与空间位置信息难以形成精确地对应关系，使其在建设阶段及后期运维阶段的资产移交过程中仍以分散、孤立的形式存在[3]，导致形成众多的信息孤岛[4]。为了城市轨道交通设备安全、高效运行，降低维护的成本，越来越多的城市逐渐开重视城市轨道交通设施设备的管理工作，但信息系统相对独立，加上对空间位置信息重视不够，导致仍未形成适用于城市轨道交通全生命周期过程的设施设备编码和空间位置编码体系。

因此，本文主要研究城市轨道交通按照系统功能分类，并基于线分类法对城市轨道交通设施设备进行分类、编码，将以分散、孤立、混乱形式存在的设施设备形成一个系统的施设备分类与编码体系；研究对城市轨道交通工程的车站、区间、停车场、车辆段、主变电所、控制中心的独立功能空间进行位置编码，为精细化管理提供精准的空间定位；研究城市轨道交通设施设备与所在位置双向联动，实现基于BIM技术建立轨道交通设施设备编码和空间位置编码的逻辑关系。有利于全面数字化建造，打造数字化地铁[5]，从而实现城市轨道交通信息化、标准化、系统化的管理[6]，为基于BIM、物联网、大数据等技术的开展智能运维奠定数据基础[7]。

1 城市轨道交通设施设备数字化分类编码研究

1.1 设施设备分类编码原则

城市轨道交通设施设备的分类应满足资产管理、运维管理和物资管理的需求。以城市轨道交通设施设备的专业属性为基础进行分类。城市轨道交通设施设备分类应达到设施设备的组成部件单元。城市轨道交通设施设备的分类应包含城市轨道交通各种专业配置的基础设备，并可在现有分类的基础上进行扩展。

系统性，在制定设备编码规则时就加以充分考虑应与其保证之间的统一、协调，形成一个系统性的分类编码体系。

唯一性[8]，规定每个编码只表示一个设施设备。一经确定，不得改动。

可扩充性，基础信息编码中要留有适当的扩充空间，以保证随着轨道交通新业务的发展而进行扩充和调整，但不打乱原有的编码。

适用性，要适合轨道交通信息化现状，利于信息化系统资源的整合、共享。

1.2 设施设备数字化分类方法

按系统功能分类，各种设施设备按专业用途进行分类，如车辆、给排水、防灾报警、通风、FAS、BAS、AFC、高低压供电等。

1.3 设施设备分类编码结构

按系统功能分类并基于线分类法对城市轨道交通设施设备进行分类。编码按照“大类、小类、大组、小组”专业层次属性进行划分，每层次2位数字编码。（图1）

图1 城市轨道交通设施设备分类结构图

注：大类，表示设施设备所属的“专业”；

小类，表示该专业内其功能的“系统”；

大组，表示该“子系统”或者“设施设备”；

小组，表示设施设备的组成部件。

2 城市轨道交通空间位置编码研究

研究对城市轨道交通工程的车站、区间、场段、主所、控制中心中的独立功能空间进行网格编码，为精细化管理提供精准的空间定位，实现设施设备的空间查询分析以及空间自身信息管理。实现对设备的精准定位，为后期运维数字化移交的管理奠定数据基础。

为满足城市轨道交通的资产移交要求，实现资产管理信息系统中的资产与所在位置双向联动，需要采集城市轨道交通设施设备所在位置的编码数据，信息化建设项目组已制定了位置编码方案，现需要城市轨道交通工程建设管理部组织车站、区间、场段、控制中心的施工标段按照位置编码方案进行位置编码数据的采集，并交于对应的监理工程师审核。包含设备资产安装的空间位置。位置编码有助于管理及报修维修，能快速找到相应的资产及设备数据，以便于建立无论是人员定位描述或资产设备定位描述的统一沟通平台。

2.1 位置编码编制原则

层次性，按照线路代码、区域代码、建构筑物代码、楼层代码、房间代码五部分进行编制，由整体到局部进行编制。

唯一性，每个房间只一个位置编码与其对应，位置编码一经确定，不得改动。

2.2 房间位置编码

2.2.1 房间位置编码方法

线路代码表示设施设备当前所在的线路，采用2位数字代码表示。

区域代码表示设施设备所处的具体车站、区间、停车场、车辆段、主变电所、控制中心等，采用4位数字代码表示。其中，车站按顺序从上行站至下行站依次编码。上行区间：南北向线路以由南向北；东西向线路以西向东；环形线路以列车在外侧轨道线的运行方向。停车场、车辆段、主变电所、控制中心则需要独立编码。

建构筑物代码采用2位数字代码表示，主要包括独立的建筑购物。

楼层代码采用2位数字代码表示，对于站厅、站台层公共区的开放空间区块，其中楼梯、扶梯、垂梯区块均为特殊楼层，采用对应的特殊楼层代码。

房间代码采用2位数字代码表示，房间代码按照各楼层的平面图中轴号从小到大顺序编号。

对于楼层内的风井、管井等、楼梯，其中井类，以“GY”+“井序号”表示；楼梯类：以“LZ”+“楼梯序号”表示。

2.2.2 房间位置编码结构

城市轨道交通设施设备的空间位置编码是指设施设备在现场的地理位置，由线路代码、区域代码、建筑物代码、楼层代码、房间代码五部分组成。采用12为数字型代码表示。（图2）

图2 房间位置编码结构体系

2.3 车辆位置编码

2.3.1 车辆位置编码方法

车辆代码表示车辆的编号，采用2位数字代码表示，从“01”开始至“99”，车次代码表示每辆的节次编号，采用2位数字代码表示，从“01”开始“99”，部位代码表示每节车的部位代码，采用2位数字代码表示，01代表车顶、02代表车内、03代表车下。

位端代码表示每节车的前后端代码，采用2位数字代码表示。

位侧代码代表每节车的左右侧代码，采用2位数字代码表示，01代表左位侧：02代表右位侧。

2.3.2 车辆位置编码结构

车辆位置代码是指车辆设施设备在车辆上使用或安装的具体位置，由线路、车辆、车节、部位、位端、位侧代码组成，采用12为数字代码表示。（图3）

图3 车辆位置编码结构体系

3 设施设备分类编码和位置编码应用及数字化交付

3.1 设施设备信息的关联应用

按照城市轨道交通设施设备分类编码对BIM构件模型粒度进行拆分，设置其资产编码、设备编码、位置编码，如图4所示。

图4 设施设备信息关联图

设施设备安装后属性赋予位置编码，有助于对其管理以及运维维修过程中能快速找到相应的设施设备。从而实现了基于BIM技术建立轨道交通设施设备编码和空间位置编码的逻辑关系，推进了轨道交通空间数字化组成体系建设。

3.2 基于BIM的数字化交付应用

3.2.1 基于BIM进行设施设备资产分类与编码，完成资产数据采集

图6 城市轨道交通工程BIM数据集成与数字化交付平台示意图

通过对BIM竣工模型设置构件的分类编码，在建设期构建的BIM设施设备族库模型的基础上，研究制定设施设备分类与编码体系，由设计院完成设施设备的设计开项、施工/安装单位完成施工单位信息及位置编码、设备供应商完成设施设备的基本信息、建设单位补充完善资产信息、监理审核信息，最终形成设施设备资产清册。直接进行BIM数字化移交，实现竣工即可清晰移交的目标，相对于传统的资产移交，极大减少后续的工作量，应用模式在城市轨道交通领域具有极大的推广价值。

3.2.2 RFID电子标签生成与读取

建设部门根据资产清册信息和设备供应单位提供的设备编号，生成RFID电子标签，并将其粘贴在设备表面，运营部门通过移动端设备进行读取，如图5所示。

图5 RFID电子标签与信息采集

3.2.3 数字化交付

基于BIM的数字化、可视化、集成化特性，结合建设期的BIM技术应用，打造城市轨道交通数字化工程，基于城市轨道交通工程BIM数据集成与数字化交付平台，在交付实体地铁的同时，再交付一套数字化地铁。

4 结语

随着城市轨道交通行业的快速发展，深入研究和持续改进基于BIM的数字化分类体系，包括设施设备分类与编码、空间位置编码、全生命周期关联，为实现全面数字化建造、全面信息化管理、全面BIM移交、全面智慧化运维奠定基础。