铁路工程管理平台建设的背景
随着高速铁路建设，铁路工程建设取得显著成绩，截至2013年底，我国时速达200km以上的运营线路超过13000km，已建成世界最大规模及最高运营速度的高速铁路网。根据我国中长期铁路网规划，截至2015年底，我国将建成42条高速铁路客运专线，基本上建成以“四纵四横”为骨架的全国快速客运网，总里程超过19000km；到2020年我国时速200km以上的高速铁路里程将会超过30000km。同时，铁路工程建设肩负着“走出去”战略的重要使命。铁路工程建设呈现出一片广阔的发展天地。
随着铁路转企改制，带来经营管理的内在动力和外在压力，也为铁路建设与发展提出了更高要求。如何建设好、管理好铁路资产，不断改进质量管理、安全生产和投资管控，提高工程技术创新能力，充分利用铁路工程建设行业市场创造更加丰富的价值，成为所有铁路工程建设相关企业的重要责任。 铁路工程建设在我国现代化进程中发挥着日益突出的重要作用，信息化在铁路工程建设现代化发展中担当愈来愈重要的角色，存在巨大的发展需求，具备成长潜力，大力发展信息化是实现铁路工程建设现代化的一个重要途径。铁路工程建设掌握着关键的资产源头数据，铁路工程建设信息化分散建设模式导致铁路工程建设产业数据呈现碎片状，信息资源缺乏整合；有限的资源投入、短暂的建设周期、重复应用建设工作，难以满足多样化的铁路工程建设信息化应用需求。
在社会信息化特别是互联网飞速发展时期，铁路工程建设信息化水平呈现出较大落差。大量新信息技术改变传统行业，使传统行业转型发展，重新散发新的活力，为铁路工程建设信息化发展带来了紧迫感和危机感。要快速提升铁路工程建设信息化水平，就必须转变铁路工程建设信息化发展方式。
铁路工程管理平台建设的必要性
针对铁路建设信息化分散的情况，应考虑建设一个统一的铁路工程管理平台，提升铁路工程建设信息化水平，加快平台建设就显得尤为重要。
（1）有利于激发市场活力，牵引各参与方良性互动。铁路工程管理平台的核心作用是建立起一个完善的“生态圈”，让利益相关的诸多群体彼此交流互动，实现价值的飞跃。在基于平台的生态圈下，双方是互动的、统合的整体，能够产生快速壮大发展的网络效应。应用系统供应群体的增加，使供应商充分竞争，提供更丰富更优质的信息应用。同样，工程建设用户的增长也使供应商发现巨大的市场契机，驱使更多供应商向平台聚集，寻找利润空间。平台激发了铁路工程建设信息化市场活力，带来价值的跳跃式增长。
（2）满足多样化的应用需求，拉动潜在和深度需求。铁路工程管理平台为信息应用提供快速部署和运行支撑环境。多样化的应用不但满足铁路工程建设多样化的需求，更改变了由用户预先确定需求、建设周期长、投入大、见效慢的传统信息系统建设模式。在平台模式下，应用开发商向目标用户群主动营销，主动向用户推送应用。用户低成本尝试不同的应用，重新定义需求、深入挖掘需求，优先选择最适合和最能产生效益的应用。铁路工程建设信息化应用不再限定在固定的框框，极大地扩展了铁路工程建设信息应用的深度和广度。
（3）带来规模效益，降低信息化建设成本。铁路工程管理平台采用集中资源部署、统一面向用户的建设和运营模式，符合信息化发展的趋势，使有限的建设资金发挥更大的效益。用户和基础设施资源庞大且集中，为铁路工程管理平台建设提升了议价空间。铁路工程管理平台的资源共享共用，进一步减少了铁路工程建设信息化基础设施建设成本。更为重要的是，避免了因为工程建设的周期性而导致的软硬件资源分散建设浪费。
铁路工程管理平台采用软件即服务、基础设施即服务的云计算模式，减少了逐个信息系统集成的建设环节。用户规模的扩大，所带来的边际成本大大降低。应用软件供应商也减少了逐点营销、实施和服务成本。在进一步节约建设经费的同时，用户可以按需采购，甚至免费试用，极大降低应用系统的使用门槛。
（4）符合新时期数据建设的发展需求。新时期铁路工程建设信息化已不再局限于生产控制信息系统和管理信息系统，大量数据集中管理与基于大数据分析的决策支持系统变得尤为重要，数据的价值得到深入认识。传统铁路工程建设信息化的分散建设模式，产生数据规格不统一、难以共享、质量难以保证的局面。基于铁路工程管理平台的信息化建设模式，应用集中部署，数据按照标准统一存放，现场采集数据直接存放在铁路工程管理平台中，数据的完整性、及时性和质量得到最大保证，数据变成可理解、可加工、可分析的宝贵资源。铁路工程管理平台为大数据分析、智慧铁路建设奠定基础。
（5）支持持续改进，满足面向服务的信息化发展要求。铁路工程建设正处在快速发展的新时期，伴随着大量的技术创新、管理优化和人员能力不断提升。信息系统作为铁路工程建设支撑，需要适应业务和技术能力的不断变化。传统的信息系统建设模式，技术设备的信息系统定位，建设与运营的阶段静态隔离，难以适应铁路工程建设信息化需求的不断变化与发展。
在铁路工程管理平台模式下，应用集中统一部署，大量减少应用调整与变化的成本，更容易监控服务质量，同时减少系统运行维护需投入的资源。专业化的信息服务也带来了应用系统随需而变的能力，使用户更加专注于重点业务和深化应用。
（6）建设技术和市场条件成熟。铁路工程管理平台建设具备所需要的技术和市场条件。在技术方面，面向互联网社会化信息平台已经有广泛的成功经验；铁路工程管理平台前期的建设经验积累也为其进一步发展奠定基础。在市场方面，首先随着铁路转企改制，铁路工程建设逐步深入融入社会市场环境，铁路工程管理平台具备市场发展的必要条件；其次目前铁路工程管理相对集中，能够有效引导铁路工程建设用户快速进入铁路工程管理平台。
BIM技术是铁路工程管理平台的核心
国内外工程建筑行业大力发展BIM技术，得到广泛应用并取得了大量的经验、成绩。BIM技术的广泛应用能够提升铁路工程建设技术水平和信息管理能力，是铁路工程建设信息化的核心和方向。
（1）BIM是先进的信息处理工具，信息更精细、展示更直观、协作更便捷。BIM技术的核心对工程建筑物的三维数字化，与所感受的物质世界基本维度一致，能够使铁路工程建设参与人员更直观、便捷地获得模型所承载的信息。三维模型更具有二维模型所不具有的立体组合拼装能力，利用标准族库快捷组装，极大提升效率，可带来自动化组装和基于时间的推演分析。
在标准化的基础上，BIM能够适应不同项目阶段、不同项目参与方的铁路工程建设协同应用，能够显著提升复杂问题的处理能力。BIM技术更能够支撑虚拟仿真、虚拟制造、集成制造，有效提升管理水平和工作效率。
（2）BIM是大数据承载容器，实现基于模型化的数据集成、管理与分析。铁路工程建设过程周期长、参与方众多，包含了大量异构的设计数据、施工过程数据。这些数据是支撑建设和运营管理、决策支持的重要基础。一个统一的、能够承载细粒度、大批量数据的稳定信息集成模型是实现数据集成管理的关键。在众多信息集成模型中基于物质本体论的角度是最稳定的，BIM是理想的数据集成模型。
BIM是铁路工程建设领域大数据理想的承载容器。铁路工程建设各类过程管理、风险控制、建造成本，乃至运营期的养护维修等实时和历史数据，依附BIM，链接、集成成为一体，实现全生命周期的铁路工程建设数据集成与管理。
数据的价值一方面体现在实际情况的掌握，更重要的是从数据中发现生产安全和经营的潜在效益和风险。基于BIM的铁路工程建设数据集成与管理，为大数据分析和智能化应用奠定基础。
（3）BIM是推进铁路工程建设技术管理创新的重要手段。国内外工程建筑行业BIM应用发展经验表明，BIM技术发展和推广应用过程，同时也是工程建设标准化管理推进的过程。BIM在铁路工程建设领域应用能够进一步推进设计、施工数据标准化和建设过程的标准化管理。在BIM标准化支撑下，使铁路工程建设各类信息、技术更加透明开放，能够加速推动铁路工程建设全方位的技术创新。
铁路建设领域推行BIM技术有基础、有条件，更有广阔的发展空间。基于BIM的铁路工程建设全过程协同应用是发展的方向，但是铁路工程建设与传统的建筑行业有显著的不同，要应用更加丰富的技术。首先，铁路行业具有区域广、跨度大的特点，需要3D-GIS的支撑。其次，铁路工程建设管理具有其自身的特点，需要在业务过程应用和管理方面融合。最后，铁路工程建设较传统工程建设结构等方面较为简单，有利于加快BIM技术应用。
基于BIM的铁路工程管理平台总体规划及建设目标
由于铁路工程建设面临建设规模大、技术标准高、建设速度快、管理协调复杂、周期长等挑战，传统管理模式难以适应铁路工程建设信息化快速发展需求。如何激发铁路工程建设信息化市场活力，形成快速、可持续发展的铁路工程建设信息化生态体系，成为首要问题。
自2012年以来，中国铁路总公司（简称总公司）着手研究铁路工程管理平台总体方案，确定将BIM技术作为铁路工程管理平台的主要技术发展方向，并研究制定了“以铁路工程设计、建设、运营全生命周期管理为目标，以标准化管理为抓手，以BIM技术为核心，建立统一开放的工程信息化平台和应用”的铁路工程管理平台的总体规划及推进计划。
依据总体规划和推进计划，总公司工程管理中心提出基于BIM的铁路工程管理平台发展模式，即“通过基于BIM的铁路工程管理平台连接铁路工程建设双边群体，提供互动机制，利用多样化的供应满足多样化的需求，构建具有成长潜力、多方共赢生态体系，转变铁路工程建设信息化发展模式，实现可持续发展”。
铁路工程管理平台建设的目标：
（1）连接铁路工程建设信息化各参与方，促进各方交流互动和规模快速增长；
（2）支撑建设项目工程设计、施工、运营维护全生命周期建设管理，勘察-设计-施工-运维一体化的集中数据管理；
（3）提升铁路工程建设信息化水平，推动技术创新和行业进步；
（4）实现铁路工程建设信息化资源优化配置和可持续发展。
基于BIM的铁路工程管理平台建设
开放的市场和开放的技术
平台的特性决定开放市场。平台需要更多的应用开发商，各个领域具有先进技术和成功经验的应用软件都可以在平台一展身手。没有开放的市场环境，无法吸引更多开发商参与建设，无法形成有效的竞争，无法形成平台发展所必需的网络效应，无法建立平台基本的生态。面向市场才能带来更多动力，同时激发更多的需求，让铁路工程建设信息化快速发展。
平台需要开放的技术。技术不开放，容易形成技术壁垒，阻碍平台的发展。为实现平台能够自主发展，促进技术创新和持续快速的技术发展，实现各技术平台之间的互联互通，减少供应商和特定技术绑定，需要坚持采用开放的技术。
铁路工程管理平台的组织体系
为建立铁路工程管理平台的良性发展环境，维护平台的快速、可持续发展，需要建立面向开放市场平台建设与发展组织治理体系。中立的行业协会或联盟与开放的市场机制相适应，能够激发网络效应、平衡各方利益和维护稳定的发展秩序。铁路工程建设主管部门借助技术支撑单位担当铁路工程管理平台服务供应者的角色，将铁路工程管理平台建设运营的关键问题决策、参与方的协调与服务以及监督与管理角色，让位于中立的行业协会/联盟，最大限度地减政放权，促进基于铁路工程管理平台的“生态圈”的良性可持续发展。
行业协会/联盟应积极发挥如下职能：
（1）组织策划职能：制定发展策略、建立发展规划，组织建立标准规范，选择不同时期的补贴对象。通过精心策划、环环相扣的机制所建的配套机制，有层次、循序渐进、不同侧重地激发平台的网络效应，使平台快速发展。
（2）协调服务职能：担当中立代理人角色，协调各方利益。为各利益相关方提供各种市场信息，提供法律方面的咨询与服务，协调与仲裁纠纷，牵头举办信息发布和技术培训，通过提供各类专业服务，维护成员单位利益，实现自律性的公正公平。
（3）监督管理职能：维护铁路工程管理平台建设发展整体利益，维护发展原则，避免滥用数据，恶性竞争，维护铁路工程管理平台健康有序发展。为推进铁路工程管理平台发展，加速实现良性发展的“生态圈”，需要充分利用行业协会/联盟的力量，很多工作需要深入开展。
首先需要进一步解放思想并加大开放力度，获得各方面的认同与支持，使各相关单位踊跃加入；其次需要进一步理顺铁路工程管理平台建设组织体系，铁路建设管理部门要赋予行业协会/联盟更多的话语权、更加明确的职责，使行业协会/联盟发挥更大的作用；再次需要进一步细分市场，完善激励扶持机制，为应用开发商进入平台提供便利，促进快速、深入、全面覆盖的共赢发展；最后需要加大技术投入，加快铁路工程管理平台运行赖以支撑的数据平台和支撑系统建设。
基于BIM的铁路工程管理平台总体架构
铁路工程管理平台在技术管理上要实现数据、应用、空间、管理保障4个维度一体化发展。
在应用维度，铁路工程管理平台为有志于或有意向进入铁路建设信息化领域的应用提供公用的、整合的集成框架，使各类应用能够快速融入平台。
在数据维度，铁路工程管理平台提供能够控制和管理所有进出平台的数据，通过公共数据服务接口，实现各类数据在铁路工程管理平台的集中和多层次的管理，检验其与铁路工程管理平台的符合性，为下一步大数据分析应用做积累。
在空间（基础设施）维度，基于云计算的理念和技术，广泛采用社会资源，为铁路工程管理平台应用建立统一的通信、计算、存储基础设施，满足移动互联、在线应用的随时随地访问与信息处理需求。
在管理保障维度，基于应用和数据分层架构，建立分类分级授权，不断完善数据标准和管理规范，实现应用与数据之间、应用与应用之间的开放集成，并确保信息安全。
铁路工程管理平台由用户与信息应用、统一的数据平台、标准规范体系、信息安全体系等组成。
基于BIM的铁路工程管理平台总体架构
（1）用户与信息应用。铁路工程管理平台应用面对铁路工程建设各方参与者，包括项目单位、运营单位，以及关联机构和社会公众等，满足各方参与者的应用需求，主要由BIM应用和铁路工程管理平台支撑应用组成。BIM应用涉及工程项目管理的各个方面，包括设计协同、计划协调、调度指挥、施工管理、安全质量与应急管理、竣工验收和投资管理等；涉及运营单位对工程建设数据的综合应用，包括资产管理、运行环境感知等；涉及建设管理各关联结构的第三方应用等。
（2）统一的数据平台。统一的数据平台是中国铁路总公司勇于担当铁路工程建设信息化责任，提供社会化服务，实现核心竞争力的重要体现。统一数据平台由技术平台、云计算基础设施、3D-GIS平台、大数据分析平台和分布式存储系统等组成。
统一的数据平台建设是支撑铁路工程管理平台建设与运行的集中物理基础设施，是实现数据集中管理与大数据分析的技术支撑，为应用系统运行、数据汇集提供运行基础环境和技术服务，使各类用户实现基于BIM和大数据的协同应用和管理决策。
（3）标准规范体系。标准规范体系是实现铁路工程管理平台规范化发展的重要组成部分。以BIM为中心的标成交付标准等组成。此外标准规范体系还包含大量数据标准、服务接口标准、项目管理标准（如OBS“组织结构分解”和EBS“项目结构分解”）等。
基于BIM的铁路工程管理平台标准规范体系建设，将优化传统工程建设的工作流程、技术管理标准与规范。为实现标准化工作的良性发展，标准化建设应把握如下原则：一是标准化工作不能操之过急，坚持应用建设与标准化工作齐头并进；二是应避免过度标准化，避免影响创新活力，只针对不得不标准化的内容标准化；三是鼓励各参建单位依托自身优势积极参与标准化工作。
（4）信息安全体系。铁路工程建设物理分布分散、参建单位众多，铁路工程管理平台需要基于互联网运行等，这为其运营带来众多潜在的信息安全风险。铁路工程管理平台需要建立完备信息安全体系，从用户、应用、数据、技术和管理等各个方面，从防护、监测、响应、改进等各个环节，建立由安全策略、安全管理规范和技术操作规程等组成的完备的信息安全体系，为开放的铁路工程管理平台建设环境提供保障，为应用供应商建立充分的信心，保障铁路工程管理平台的安全平稳运行。
展望
通过一年多的实践验证，取得了初步成绩。一是初步建设了数据平台，一批应用相继上线运行，为铁路工程管理平台进一步发展奠定基础；二是BIM应用研究取得突破，在石鼓山隧道和新白沙沱长江大桥等工程建设中取得成果；三是制定了一系列标准规范，初步建立了铁路BIM标准体系框架，制定了核心数据编码标准、项目和组织关键基础数据和风险监控接口标准；四是初步建设了一支铁路工程建设信息化队伍，成为铁路工程管理平台研发和维护的中坚力量；五是营造了铁路工程管理平台发展的氛围，成立了中国铁路BIM联盟，广泛宣传，调动社会各方的积极性，为铁路BIM技术研发和应用，提供了强有力的组织保障；六是开展了多项科技攻关，已经在数据平台、全生命周期关键技术和隧道、桥梁、客站等专业确定了多项科研课题，取得了一系列研究成果。为了推进铁路工程建设信息化快速发展，需要进一步明确发展思路，指明发展路径。
基于BIM的铁路工程管理平台是全新发展的模式，使铁路工程建设信息化站在一个全新的起点。除在铁路工程建设期发挥作用外，基于BIM的铁路工程管理平台作为面向开放的市场、采用开放技术的行业平台，随着需求扩展、参与者增加及新技术新方法的涌现，将发挥越来越重要的作用，具体表现为以下5个方面。
（1）以整个铁路建设项目管理为主线，在应用过程中可集成多种技术，成为铁路工程建设技术创新平台。铁路工程管理平台以三维地理信息模型和BIM为设计手段，形成标准规范、直观形象的设计成果，为铁路工程建设阶段的机械化、工厂化、信息化、标准化创造了必要条件和技术基础，在此基础上可实现铁路建设的数字化施工。同时结合物联网技术对设备设施部件和施工现场监测监控，实现对建设项目的全面管控。通过数据积累，采用大数据挖掘技术，可以优化设计和施工。通过平台的应用和发展，为铁路规划设计、建设施工的技术创新提供支撑，成为铁路工程建设领域技术融合与创新基地。
（2）以整个铁路建设项目管理为主线，在应用过程中可集成多种技术，成为铁路工程建设技术创新平台。铁路工程管理平台以三维地理信息模型和BIM为设计手段，形成标准规范、直观形象的设计成果，为铁路工程建设阶段的机械化、工厂化、信息化、标准化创造了必要条件和技术基础，在此基础上可实现铁路建设的数字化施工。同时结合物联网技术对设备设施部件和施工现场监测监控，和对建设项目的全面管控。通过数据积累、采用大数据挖掘技术，可以优化设计和施工。通过平台的应用和发展，为铁路规划设计、建设施工的技术创新提供支撑，成为铁路工程建设领域技术融合与创新基地。
（3）服务参建各方、社会。基于BIM的铁路工程管理平台在成长为工程建设信息化“生态圈”及铁路工程建设技术创新平台后，不但可为参与方及关联单位提供与铁路工程规划设计、施工建设、运营管理相关的丰富数据、信息、功能及服务，使得软件开发、技术、产品提供方均可在此平台下开拓市场及应用，还可服务社会大众。通过铁路规划、建设、运营信息发布及交互，了解社会公众对铁路的需求，为铁路新线选线、客货营销提供决策支持。
（4）服务铁路运营。作为实现建设项目工程设计、建设施工、运营维护全生命周期管理，勘察-设计-施工-运维一体化的集中数据平台，基于BIM的铁路工程管理平台通过铁路建设期的应用，可以实现对铁路基础设备设施设计、建设、竣工验收信息集，实现对铁路设备设施运营期初始状态的管理，可为运营期设施设备的养护维修、安全监控提供支持。同时，这些信息可与运营期的动静态检测信息和监测信息、养护维修作业信息等进行集成，实现对铁路基础设计管理、检测、维修流程的统一管理，并对各种信息进行智能综合分析，提出科学的设备养护维修建议，为设备养护维修的各级决策提供全方位的信息服务。
（5）奠定智慧铁路基础。智慧铁路是基于地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GPS）、遥感（RS）、信息集成等技术，进行中国铁路基础设施及铁路环境的数字化，实现铁路服务资源和运力资源的全面管理和直观展示。对内支持运输组织、客货营销、经营管理等的信息需要；对外支持公众服务，并综合内外部信息为各级管理者提供可视化综合决策支持的铁路信息系统。智慧铁路建立在铁路信息基础结构上，把铁路机、车、工、电、辆、行政指挥决策、运行管理等部门的、海量的、动态和静态的、多分辨率的、三维的数据按统一的地理坐标集成起来，使各级决策层、管理人员、技术人员无论走到哪里，无论何时，都可以按优先级得到铁路任何一个地方、任何部门的信息，这一以动静结合、具有高度沉浸感和临场感、交互方便的特性及表现方式，展现在用户面前，使得遍布全国的庞大铁路系统真实地重现给各级决策者，为决策及生产指挥提供依据。
铁路信息基础结构在铁路建设期间就需要开始搭建和形成，所有的铁路基础设施信息和数据都在建设期间逐渐积累形成。如果没有在铁路建设期重视基础设施的数据和信息的收集、整理和结构化，形成完整的铁路信息基础结构，也就根本谈不上建设智慧铁路。我国铁路建设和运营分开的管理模式，造成了运营期没有丰富铁路设施基础结构信息。通过铁路工程管理平台，实现对在建铁路基础、结构、建设、竣工验收等信息的收集和规范化，为智慧铁路建设奠定良好的基础。
（王同军 中国铁道科学研究院院长）
基于BIM的铁路工程管理平台总体架构
