基于建筑信息模型（BIM）的城市轨道交通设施设备分类与编码研究*

毕湘利　陈 鸿　赖华辉　邓雪原

（1.上海申通地铁集团有限公司，201102，上海；2.上海市隧道工程轨道交通设计研究院，200235，上海；3.上海交通大学土木工程系，200240，上海∥第一作者，教授级高级工程师）

基于建筑信息模型（BIM）的城市轨道交通设施设备分类与编码研究*

毕湘利1陈 鸿2赖华辉3邓雪原3

（1.上海申通地铁集团有限公司，201102，上海；2.上海市隧道工程轨道交通设计研究院，200235，上海；3.上海交通大学土木工程系，200240，上海∥第一作者，教授级高级工程师）

摘 要城市轨道交通涉及多专业的设施设备，建设项目从设计、施工到运营维护，各阶段的设施设备信息采用不同的分类编码体系，难以开展设施设备的统一化管理。调研上海轨道交通既有的设施设备分类编码体系，基于建筑信息模型（BIM）技术研究，建立城市轨道交通全生命周期的设施设备分类编码体系。该分类编码体系是以城市轨道交通资产管理的分类编码为基础进行编制的，划分了21类，具有唯一性、稳定性、可扩展性等特点，可兼容既有的设施设备分类编码体系，并能够满足城市轨道交通运营维护管理的需求。

关键词城市轨道交通；设施设备；分类；编码；建筑信息模型

*中国BIM发展联盟中国BIM标准研究课题（P-BIM01B00）；上海市科学技术委员会技术联盟计划项目（14DZ0510500）

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

根据中国城市轨道交通协会的统计，至2014年末，我国累计有22个城市建成城市轨道交通线路101条，运营线路长度达3 155 km［1］，城市轨道交通行业正处于快速发展时期。然而，城市轨道交通项目涉及多种专业的设施设备，仅设备就有1 000余种，且设备间接口复杂，管网密布。不同部门采用不同的设施设备分类编码体系及数据格式，信息的不一致性导致了各阶段的“信息孤岛”等问题。

要解决上述问题，需立足于城市轨道交通全生命周期，建立统一的、标准化的城市轨道交通设施设备数据库。搭建设施设备数据库首先要解决设施设备的“身份”问题，即分类与编码。在国外，美国对智能交通系统标准研究比较深入，制定了《公共交通通信接口属性标准》（TCIP）等一系列标准；欧盟也制定了《公共交通数据模型技术标准》（TransModel）和《公共交通服务设施数据描述技术标准》（IFOPT），以规范公共交通的设施设备数据［2］。目前我国已颁布和正在编制的关于城市轨道交通的国家标准与行业标准已超过100项，但这些标准主要侧重于设施设备的技术层面，统一的设施设备分类编码体系仍未建立。

鉴于此，我国运营轨道交通的各城市提出并建立了自身的设施设备分类编码体系，如北京市在2010年发布DB11∕T 717—2010《城市轨道交通设施设备分类与代码》［3］，深圳市在2013年发布SZDB∕Z 84—2013《城市轨道交通设施设备编码规范》［4］，但仍未见能应用于城市轨道交通全生命周期过程中的信息管理分类编码体系。

近年来出现的建筑信息模型（Building Information Modeling，简为BIM）技术是继CAD（计算机辅助设计）技术后建设领域的又一重要计算机应用技术，其核心是建筑全生命周期过程中基于统一标准的信息共享与转换［5］。这与城市轨道交通设施设备全生命周期信息的可持续利用目标是相符的。鉴于此，本文在调研上海轨道交通的基础上，研究基于BIM的城市轨道交通设施设备分类编码体系，为国内其它城市的轨道交通设施设备分类编码研究提供参考。

1　上海轨道交通既有设施设备的分类编码

1.1既有设施设备分类与编码管理现状

上海轨道交通从1995年1号线的运营开始，发展至今已有20年。根据地铁建设方的统计数据，至2014年底上海轨道交通全网运营线路总长度达到548 km，车站337座。而按照新一轮建设规划，到2020年年底，上海将形成总规模为18条线路、线路总长约800 km、500余座车站的庞大轨道交通路网［6］。可见，上海轨道交通已积累丰富的设施设备运营维护管理经验，同时，上海轨道交通的长期规划发展对设施设备管理要求也越来越高。

为保证城市轨道交通设施设备的正常运作，上海轨道交通项目的建设、运营、维护等工作分别由上海申通地铁集团有限公司内各专业公司独立承担或联合负责。各单位以城市轨道交通资产的分类与编码为纽带，结合自身的业务需求，对管辖范围内的设施设备形成了内部的分类与编码体系，但彼此之间的信息系统相对独立，各单位管理的设施设备信息不尽相同。面对城市轨道交通设施设备的增多、线网规模的扩大、设施设备数据统一存储与协同共享的需求等问题，建立统一的、标准化的城市轨道交通设施设备分类编码体系具有重要意义。

1.2既有设施设备分类与编码体系

建立统一的城市轨道交通设施设备分类编码体系，并不是抛弃既有的体系建立全新的体系，而是继承并发展既有的体系，以适应当前的管理需求。在上海轨道交通既有的分类编码体系中，资产台账是设施设备管理的核心业务，运营维护管理的设施设备是轨道交通日常管理的数据基础。

（1）资产管理的设施设备分类与编码。在设施设备的资产管理业务中，上海发布了《城市轨道交通资产编码规则》和《城市轨道交通运营资产工程实物移交接规则》，对各条轨道交通线路的固资和物资进行统一管理。根据资产管理的分类方法，设施设备按照大类、中类、小类三个层级进行划分。其中，大类分为线路、房屋建筑、供电系统、通信、信号等21类，中类、小类根据各专业对象进行细分。为确定资产的管理单位和空间位置，资产管理的编码结构在设施设备分类代码的基础上增加权属单位、维保单位、线路、车站等代码，采用10层20位数字型代码表征资产编码。

（2）运营维护管理的设施设备分类与编码。上海轨道交通下设通号公司、工务公司、车辆公司、供电公司、物资和后勤公司等五大专业公司，各专业公司主要采用EAM（企业资产管理）系统管辖不同的设施设备。EAM系统的主要功能有设备台账管理、维修管理、成本核算和数据分析等。五大专业公司基于资产分类编码细化到可维修单元，形成自身业务的设施设备分类与编码体系，基本上可与资产管理建立映射关系，但不同专业公司之间的分类编码方法不同。而在运营管理方面，运营公司的设施设备分类编码沿袭原有的分类方法，并按照专业、系统大类、系统、子系统、设备大类、设备六个层次进行划分。

可见，上海轨道交通各业务的设施设备分类编码基本是在资产管理的分类编码体系下进行扩展，以满足城市轨道交通其它业务的分类编码深度或属性信息的需求，但尚缺乏一套基于全生命周期的、统一的设施设备分类与编码体系。

2　基于BIM的城市轨道交通设施设备分类与编码体系

BIM最初的概念是由Chuck Eastman在1976年提出的，当时将其定义为Building Description System［7］。到2002年，Building Information Modeling［8］一词才逐渐被业界接受和认可。我国从“十五”科技攻关计划开始对BIM相关研究给予支持，在“十一五”、“十二五”计划中逐步拓展BIM研究的广度和深度。鉴于BIM的重要性，上海轨道交通规定，新线工程采用BIM技术进行模型的设计与交付。

BIM在工程项目中的应用很多，如碰撞检测、施工模拟、仿真漫游等，但要实现BIM在建筑项目全生命周期的可持续应用，其基础是实现建筑全生命周期过程中的数据标准［9］。对于城市轨道交通行业，其基础是设施设备数据。为构建基于BIM的城市轨道交通设施设备数据库，首先要研究并建立标准化的设施设备分类与编码体系。

2.1基于BIM的设施设备分类

鉴于城市轨道交通工程的快速发展，国内有不少学者开展了城市轨道交通设施设备的分类编码研究。文献［10］调查国外地下空间的分类信息系统，提出建立《地下空间设施代码与分类》的建议性框架。文献［11］以城市轨道交通设备的全生命周期管理为线索，对设备管理服务的几种分类与编码进行分析，提出设施设备的编码原则和基础数据管理的思路。文献［12］以城市轨道交通企业为研究对象，总结了资产编码在资产管理信息系统中的基本结构，研究形成了苏州轻轨的资产管理编码体系。但这些研究主要集中在城市轨道交通竣工交付后的运营维护阶段，并未考虑城市轨道交通项目从设计、施工到运营维护的全生命周期，且研究范围主要集中在资产管理方面，对于其它业务范围研究较少。

基于BIM的设施设备分类体系首先要确定设施设备分类层级。表1展示了我国部分城市轨道交通的分类编码体系。由表1可知，在设施设备分类编码上，不同城市所采用的分类与编码完全不同，一定程度上影响了城市轨道交通信息的共享与转换。

表1　不同分类编码体系比较

上海轨道交通既有设施设备分类编码体系中，设施设备资产管理采用3级分类，是核心的分类编码管理体系；EAM系统负责管理城市轨道交通运营维护，采用6级（选用）分类。基于BIM的城市轨道交通设施设备数据库是为城市轨道交通建设与管理服务的，该设施设备数据库应着眼于设施设备分类编码的核心部分，并能满足城市轨道交通运营维护管理需求。因此，在上海轨道交通资产管理的分类（3级6位）基础上，进一步细化设施设备的分类，将设施设备分类层级完善、扩充到6级12位，进而满足设施设备的运营维护管理需求。具体的分类层级结构如图1所示。

图1　基于BIM的设施设备分类代码结构

其中，一级分类沿用资产管理的21个类别，并结合各专业实际应用情况，将设施设备根据专业型和通用型进行细分，如表2所示。

表2　基于BIM的设施设备一级分类

在6级分类中，基于线分类法，不同层级类目之间按照从属关系进行分类，同一分支的类目之间按照并列关系进行分类；前三级分类基本与资产管理的3级分类相对应，4～6级的分类深度逐渐达到最小管理单元，以满足运营维护管理的需求。

需要说明的是，基于BIM的设施设备分类是管控6级范围的设施设备，对于维护管理深度更深的构件，如部件、组件、备件等，其管理单位可在6级分类基础上进行扩充，从而在保证BIM设施设备数据库唯一性的同时，也保证了各应用对设施设备管理的自由度。

2.2基于BIM的设施设备编码

城市轨道交通设施设备包含大量的属性信息，如权属管理属性、位置信息、时间信息、技术参数等，通过与上海轨道交通各管理单位研究，基于稳定性的编码原则，筛选了结构稳定的信息部分增加到设施设备编码结构中。具体编码结构如图2所示。同时，为保证设施设备属性信息的完整性，设施设备其它信息根据标准模板统一存放在属性信息表中，该部分内容不在本文研究范围内。

图2　基于BIM的设施设备编码结构

图2的编码结构是在分类代码的基础上增加物理位置代码和序号码形成的，共22位数字型代码。物理位置代码是指设施设备当前所在的地点，由线路和位置组成。鉴于设施设备可能会因为环境、条件的改变而搬迁到建筑物内其它位置，因此该代码主要针对宏观的空间位置描述，以维持编码的稳定性，具体的位置描述存放在属性信息表里。序号码是用以区分在同一地点出现的多个分类代码相同的设施设备。通过物理位置代码和序号码，可唯一识别城市轨道交通设施设备的“身份”。

3　基于BIM的分类编码体系在城市轨道交通管理中的应用

统一的设施设备分类编码，有利于城市轨道交通项目从设计阶段开始积累数据，随着项目的推进，最终为城市轨道交通设施设备数据库提供准确、完整的信息，进而服务于城市轨道交通运营维护管理。

BIM尚处于不断发展的过程中，基于BIM的城市轨道交通设施设备分类编码体系也未完全覆盖城市轨道交通中的所有业务。该分类编码体系立足于城市轨道交通管理的核心部分，并由城市轨道交通的权属管理单位负责，而城市轨道交通的其它业务应用可在基于BIM的分类编码体系上进行扩展。图3展示了基于BIM的城市轨道交通设施设备分类编码体系的应用框架。

图3　基于BIM的城市轨道交通设施设备分类编码体系应用框架

基于BIM的分类编码体系由上海轨道交通管理层统一管理，有利于基于全局的眼光管理城市轨道交通设施设备，作出基于数据的决策，以合理规划城市轨道交通资源。

基于BIM的分类编码体系是在上海轨道交通既有的设施设备分类编码体系的基础上建立的，因此，该分类编码体系能够为设施设备资产管理提供基础数据。城市轨道交通资产台账的记录和更新是设施设备管理的核心业务，将基于BIM的城市轨道交通设施设备数据库与资产管理台账关联起来，能够实现城市轨道交通资产数据的动态管理，进而提高资产台账数据的可靠性与准确性，为拨付运营维护费用提供依据。

4　结语

基于BIM的设施设备分类编码研究是BIM技术全面应用于城市轨道交通行业的基础性研究。本文调研了上海轨道交通设施设备分类编码的管理情况，建立了基于BIM的设施设备分类编码体系。该体系是以城市轨道交通资产管理的分类编码为基础进行编制的，划分了21类，能够满足城市轨道交通运营维护管理的需求。本文研究成果仍处于理论阶段，后期将应用到实际的城市轨道交通项目中进行验证与完善，同时为其它城市的轨道交通建立设施设备分类编码体系提供参考。

参考文献

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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）

中图分类号F 530.7

DOI：10.16037∕j.1007-869x.2016.01.002

收稿日期：（2014-12-29）