基于一体化数字化管理平台的轨道交通工程建设全过程协同管控研究 ——以南宁地铁6号线两站两区间为例

　　(南宁轨道交通投资集团有限公司 530029)

　　摘要

　　为响应“数字中国”战略及国有企业数字化转型要求，助力城市轨道交通建设数字化升级，本研究以南宁轨道交通6号线一期工程两站两区间为研究对象研究样本，依托BIM、GIS、云计算等新一代信息技术，聚焦轨道工程全生命周期管理痛点，研发一体化数字化管理平台。平台覆盖勘察设计、施工建造、竣工验收全流程，实现工程管理无纸化、数据化与可视化，有效破解城市轨道交通工程建设中的传统管理难题，显著提升协同效率、管控精度与决策科学性。该研究成果为城市轨道交通工程高质量建设提供技术支撑，构建了可复制推广的轨道交通工程建设数字化管理范式，也为我国城市轨道交通行业数字化转型提供了理论参考与工程实践借鉴。

　　关键词：数字化管理平台;轨道交通;全过程协同管控;BIM+GIS;工程管理

　　Research on Whole-Process Collaborative Management and Control of Rail Transit Engineering Construction Based on Platform: A Case Study of Two Stations and Two Sections of Nanning Metro Line 6

　　(Digital Intelligence Transformation Department of Nanning Rail Transit Investment Group Co., Ltd. Nanning530021 )

　　Abstract:In response to the national “Digital China” strategy and the requirements for the digital transformation of state-owned enterprises, and to facilitate the digital upgrade of urban rail transit construction, this study takes two stations and two sections of the first-phase project of Nanning Rail Transit Line 6 as the research subject. Relying on new-generation information technologies such as BIM, GIS, and cloud computing, it targets the pain points in the whole life-cycle management of rail transit projects and develops an integrated digital management platform.Covering the entire process of survey and design, construction, completion, and acceptance, the platform enables paperless, data-driven, and visualized project management, effectively solving traditional management difficulties and significantly improving collaborative efficiency, management precision, and scientific decision-making.The research findings provide technical support for the high-quality construction of rail transit projects, establish a replicable and scalable digital management paradigm for rail transit, and offer theoretical references and practical engineering experience for the digital transformation of China’s urban rail transit industry.

　　Keywords:BIM Digital Platform; Rail Transit; Whole-process Collaborative Management and Control; BIM+GIS; Engineering Management

　　1 引言

　　城市轨道交通作为新型城镇化的核心基础设施，其建设呈现线路长、工点多、地质复杂、参建方多元、管控维度广等特征。随着数字中国与智慧城轨战略深入推进，轨道交通工程建设正从传统粗放式管理向数字化、智能化、协同化转型。当前行业实践仍存在短板：其一，BIM 聚焦微观构件精细化表达、GIS 擅长宏观场景空间分析，二者技术融合深度不足，难以实现 全域场景联动管控，无法兼顾工程全局统筹与构件级细节把控;其二，设计、施工、监理、建设方等主体业务系统独立部署，数据标准不统一、流转不通畅，形成业务孤岛与数据壁垒，协同效率低下;其三，智能化应用停留在数据采集与可视化展示阶段，缺乏数据驱动的智能分析、风险预判与动态决策能力，难以支撑全生命周期精细化管控需求。

　　国内外学者围绕工程数字化管理开展大量研究，为轨道交通数字化平台建设提供理论支撑，但针对复杂地质、密集建成区环境下地铁工程的一体化协同管控平台研发与落地应用仍有待深化。

　　本研究以南宁轨道交通 6 号线一期工程林里桥站(不含)— 中医仙葫院区站 — 天池山站(含)两站两区间为试点，研发一体化数字化管理平台，破解传统管理痛点，探索轨道工程全生命周期无纸化、数据化、数字化交付路径，为城市轨道交通智慧建造提供理论参考与实践方案。

　　2 研究方法与技术路线

　　本研究以南宁轨道交通6号线一期工程两站两区间为实践依托，围绕BIM技术应用与数字化平台开发展开系统研究，通过采用“理论研究与项目实践相结合”和“需求分析与平台开发相贯通”的技术路线，具体实施步骤如下：首先，调研梳理BIM技术与数字化管理平台的研究现状与发展趋势;其次，深入项目建设现场开展需求访谈，结合行业标准与规范，形成详实的用户需求书;再次，运用软件工程与系统工程方法，开展平台的架构设计、关键技术研发与功能模块规划;最后，通过敏捷开发、测试验证与工程试点应用，论证平台实施方案的可行性与创新性，并根据应用反馈优化完善平台功能。具体研究内容包括：

　　(1)工程需求分析：系统梳理南宁轨道交通6号线一期工程两站两区间在勘察设计、施工建造、竣工验收等各阶段，以及设计管理、质量管理、安全管理、进度管理、投资管控等各环节的管理需求与痛点问题，明确平台建设的核心目标与应用范围。

　　(2)平台总体架构设计：基于微服务、虚拟化技术等技术，设计兼具先进性、开放性、稳定性与可扩展性的数字化平台总体架构，确定关键技术路径，保障平台的技术领先性与项目现场适用性。

　　(3)关键技术研究：重点研究BIM与GIS技术融合展示、BIM构件与项目业务数据编码关联、工作流与电子签章集成、容器化部署等关键技术，为平台功能实现提供技术支撑。

　　(4)核心功能模块设计：详细设计BIM+GIS技术可视化驾驶舱、勘察设计协同管理、进度与投资管控、质量与安全管理等核心业务模块功能，形成完整的解决方案。

　　(5)平台部署与应用效果分析：结合南宁轨道交通的实际管理情况，探讨平台部署实施、人员培训、推广应用及运维保障机制，全面分析其预期应用效果与实践价值。

　　3 南宁轨道交通6号线一期工程数字化管理需求分析

　　3.1 工程概况与管理痛点

　　南宁轨道交通6号线一期工程两站两区间地处南宁市民居住集中区域，线路全长约2.8公里，包含2座地下车站、2个盾构区间。该区域周边环境复杂，涉及大量居民区、商业设施及公共管线，管线迁改工程规模庞大;同时面临交通疏解任务艰巨、地质条件多变(局部区域存在软土、岩溶等不良地质)等多重挑战，对项目工程建设管理提出极高要求。传统建设管理方式在该项目工程段的应用中显露出诸多突出问题，具体表现为：

　　(1)工程资料分散存储、格式不一、版本失控，信息查找难且一致性无保障，形成 “信息孤岛”;

　　(2)核心业务流程依赖线下操作，周期长、反馈慢、成本高，严重制约项目进度;

　　(3)关键管理信息无法实时掌握，管理偏重事后检查，难以实现事前预防、事中控制;

　　(4)难以获取跨业务标段的综合数据，决策依赖静态报表与口头汇报，缺乏数据穿透溯源能力;

　　(5)大量价值数据随项目归档散失，未沉淀为企业资产，无法支撑后续运维，数据价值未充分挖掘。

　　3.2 数字化平台核心需求

　　结合工程实际痛点与数字化转型要求，南宁轨道交通6号线数字化平台需满足以下核心需求：一是项目管理对象数字化;二是业务流程线上化，覆盖从勘察设计、施工准备、过程管理到竣工验收全业务流程，实现无纸化审批、电子签章与线上协同，缩短流程流转周期，降低沟通成本;三是打通项目从投资、进度、质量、安全、合同等业务壁垒，建立数据关联映射关系(如将质量验评作为计量支付的前置条件)，实现数据互联互通与动态联动，确保投资完成情况与进度形象实时匹配;四是基于BIM+GIS技术构建可视化管控场景，实现业务数据与三维模型深度融合，保障“图模数”一致;五是过程可追溯，实现关键工序、重要材料的施工质量责任可追溯;完整记录所有操作日志、流程痕迹、数据版本，满足审计和归档要求;六是系统安全稳定可靠，符合数据安全要求，并适配国产化技术环境。

　　3.3 数字化管理平台总体架构设计

　　为满足上述核心需求，平台采用微服务、云原生架构设计，自下而上分为感知层、基础设施层、平台支撑层、数据资源层、业务应用层、用户交互层、系统集成层，各层之间通过标准化接口实现数据流转与功能协同，总体架构如下图所示。

　　平台总体架构

　　3.3.1 感知层

　　感知层为平台数据采集入口，实现工程现场“人、机、料”等关键要素的实时感知与数据采集。该层集成智慧工地系统，部署物联网终端设备(如施工人员定位终端、设备传感器、环境监测传感器)、视频监控设备(AI摄像头、全景摄像头)、移动采集终端(智能手机、平板)等，通过5G、LoRa、WiFi等通信技术，将现场人员考勤、设备运行状态、材料进场信息、施工环境参数(温度、湿度、扬尘、噪声)、工序施工数据等实时传输至平台，为后续数据处理与业务应用提供原始数据支撑。

　　3.3.2基础设施层

　　基础设施层为平台运行提供底层硬件资源支撑，采用私有云部署模式，涵盖计算资源、存储资源、网络资源等。计算资源采用虚拟化技术构建弹性计算集群，支持根据业务负载动态调整计算节点数量;存储资源采用分布式存储架构，结合块存储、文件存储、对象存储等多种方式，满足不同类型数据的存储需求;网络资源通过虚拟专用网络(VPN)、防火墙、负载均衡器等设备，构建安全、可靠、高效的网络环境，保障数据传输的安全稳定。该层可适配国产化服务器、操作系统及数据库，满足国产化替代要求。

　　3.3.3支撑层

　　平台支撑层核心技术组件包括：统一接入各类业务请求，实现路由转发、权限控制、流量管控、日志记录等功能，保障接口调用安全规范;同时集成流程引擎、BIM/GIS引擎、消息服务、电子签章服务等中间件。

　　3.3.4数据层

　　数据层是平台数据核心，负责多源异构数据的汇聚、存储、治理与管理，构建统一的数仓库。同时，该层建立数据治理体系，通过数据清洗、标准化、脱敏、质量监控等手段提升数据质量，确保数据准确、完整、一致，为上层业务应用提供高质量数据服务。

　　3.3.5 业务层

　　业务应用层是平台的核心功能载体，以微服务形式构建各项业务应用功能模块，各模块独立部署、独立扩展，通过标准化接口实现协同工作，核心模块包括勘察设计协同管理、进度管理、投资管理、质量管理、安全管理、合同管理、机电设备管理、施工协同管理等，具体功能后续详细阐述。

　　3.3.6前台展示层

　　根据不同角色用户提供个性化访问入口，支持PC端、移动端、指挥中心大屏终端适配。PC端主要面向管理人员，提供完整业务管理与数据分析功能;移动端(支持安卓、HarmonyOS系统)主要面向现场作业人员，提供轻量化现场数据采集、流程审批、隐患排查等功能，支持离线操作，网络恢复后自动同步数据;指挥中心大屏主要用于项目全局态势展示，通过可视化图表与三维场景，直观呈现项目进度、投资完成情况、安全质量状态等核心信息，为指挥决策提供直观支撑。

　　3.3.7 系统集成层

　　系统集成层负责实现平台与外部系统无缝集成，消除 “信息孤岛”。该层采用单点登录(SSO)技术实现用户身份统一认证与授权，确保用户在不同系统间的无感切换;通过标准化API接口，实现与集团现有业务管理系统(如OA系统、合同、财务系统)、智慧工地系统、大型设备监控系统、工程档案系统等的数据互联互通，提升企业整体管理效率。

　　4 平台关键技术方案

　　4.1 BIM与GIS融合技术

　　通过BIM与GIS技术深度融合，构建轨道项目线路区间、车站、土建标段、机电设备构件的三维可视化场景。具体技术方案如下：

　　(1)以GIS地形、影像数据为基础，展示线路整体走向与周边环境;线路级场景集成全线BIM模型，呈现线路整体结构;标段工点级场景聚焦车站、区间等单个工点，展示详细施工细节;土建、机电设备构件级场景可穿透至具体构件，展示构件属性、施工进度、质量状态等信息。

　　(2)针对BIM模型数据量大、加载缓慢问题，采用轻量化和流式加载技术，降低模型数据量，实现模型分片加载与渐进式渲染，提升模型浏览体验感。

　　(3)建立BIM构件与GIS信息、业务数据的关联关系，实现“一处发起，多方协同”。例如，点击GIS场景中的车站位置，可自动加载该车站BIM模型;点击BIM构件，可自动展示该构件对应的进度任务、质量验评记录、计量支付信息等业务数据。

　　4.2 工作流与电子签章集成技术

　　工作流与电子签章的深度集成是业务流程线上化、规范化的核心举措，可确保线上审批流程具备法律效力且全程留痕。具体技术方案如下：

　　(1)基于BPMN2.0标准构建可视化流程设计器，支持拖拽式操作配置审批流程的节点、角色、权限、跳转条件(如加签、驳回、会签)，无需代码开发即可快速适配不同业务场景流程需求;同时支持流程版本管理，记录流程变更历史，便于流程优化与追溯;

　　(2)深度集成电子签章服务与工作流引擎，于审批流程关键节点(如最终审批节点)自动触发签章服务。用户经 USB-Key、手机验证码等方式完成签名授权后，系统自动将电子签名、签章嵌入 PDF 格式审批文档，同步生成时间戳与防伪码，确保文档真实、完整、不可篡改;

　　(3)审批完成后，系统自动将带电子签章的文档归档至数据资源层文档管理模块，同步建立文档索引，支持按流程类型、审批时间、项目标段等多维度查询，实现文档全生命周期管理。

　　4.3 容器化部署与软件开发新技术

　　容器化部署与软件开发新技术的融合创新应用如下：

　　(1)容器化封装：采用Docker将各微服务模块、依赖组件封装为独立的容器镜像，确保应用运行环境的一致性，避免“开发环境能跑、生产环境报错”的问题;同时容器镜像体积小、启动速度快，便于快速部署与扩展。

　　(2)容器编排与管理：使用Kubernetes(缩写“K8s”)作为容器编排引擎，实现容器的自动化部署、弹性伸缩、负载均衡、故障自愈等功能。当业务负载增加时，K8s可自动增加容器实例数量;当容器出现故障时，K8s可自动重启容器或调度至其他节点，保障系统的高可用性。

　　(3)自动化的软件开发与交付流程构建：结合Jenkins工具搭建自动化CI/CD流程，实现从代码提交、自动构建、单元测试、镜像构建、镜像推送至自动化部署的全流程自动化管理。开发人员提交代码后，流水线自动触发构建流程，通过单元测试验证代码质量，构建容器镜像并推送至镜像仓库，最后自动部署至测试环境或生产环境，显著缩短开发周期，提升交付质量。

　　4.4 数据安全与国产化适配技术

　　数据安全是保障平台稳定运行的核心基石。同时为响应国产化替代政策，平台综合运用多项数据安全技术与国产化适配技术，全面筑牢安全防线、提升自主可控水平。

　　(1)数据安全保障：采用数据加密(传输加密采用SSL/TLS协议，存储加密采用AES-256加密算法)、访问控制(基于RBAC模型的细粒度权限管理)、数据备份与容灾(定时全量备份+增量备份，跨区域容灾)、安全审计(记录所有用户操作与数据访问日志)等技术，保障数据在传输、存储、使用过程中的安全性;同时通过等保三级测评，满足国家信息安全等级保护要求;

　　(2)国产化适配：平台兼容国产化服务器、国产化操作系统、国产化数据库、国产化中间件，实现核心软硬件的国产化替代，保障平台的自主可控性。

　　5 平台试点应用效果与分析

　　该平台在南宁轨道交通6号线一期工程两站两区间试点中成效

　　(如图上图所示)显著：一是流程协同提效，核心业务实现线上化闭环流转与跨组织在线协同，审批周期平均缩短一半，沟通协调效率提升;二是智能管控增效，依托BIM+GIS可视化驾驶舱实现进度、投资、质量、安全的实时监控与穿透式管理，推动管理模式由被动响应向主动预判转变，风险发生率降低，质量问题整改完成率与安全隐患闭环处置率均达100%;三是投资精细化管控，通过基线标准化与多维联动管控，项目投资可控;四是数据资产沉淀，平台汇聚全生命周期数据形成结构化数字资产库，为后续运营及线网数智化发展奠定基础，同时培养了数字化复合人才，为"智慧城轨"战略落地积累了可复制推广的技术与管理经验。

　　6 研究展望

　　本研究紧密结合南宁轨道交通6号线一期工程两站两区间的实际管理需求，具备较强的可操作性和推广价值。

　　本研究构建的一体化数字化管理平台，以微服务为架构基础、以 BIM+GIS 融合为可视化核心、以数据驱动为协同本质，覆盖轨道交通工程全生命周期与全业务要素，有效解决信息孤岛、协同低效、管控乏力等痛点。随着平台的落地实施与不断完善，将成为保障南宁轨道交通6号线工程优质、安全、高效建设的有力支撑，并为我国城市轨道交通行业数字化转型提供典型应用案例，后面将融合人工智能、大数据分析技术，强化风险智能预警、施工智能优化功能，推动轨道交通工程建设向更高水平发展。

　　参考文献：

　　1、王要武，吴宇迪： BIM+GIS 融合在城市轨道交通施工管控中的应用 [J]. 土木工程与管理学报，2021.

　　2、胡振中，张建平：基于 BIM 和 GIS 的地铁工程全生命周期信息集成平台 [J]. 清华大学学报 (自然科学版), 2018.

　　3、李启明，吴伟巍：重大轨道交通项目全过程数字化协同管理模式 [J]. 东南大学学报 (哲学社会科学版), 2020.

　　4、王梦恕，张顶立：城市轨道交通工程智慧建造理论与实践 [M]. 中国铁道出版社，2022.

　　5、吴贤国：地铁工程智慧工地一体化平台研发与应用 [J]. 施工技术，2022.

　　6、何关培：BIM 实施与工程数字化交付标准体系研究 [J]. 土木建筑工程信息技术，2019.