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隨著眾多客運專線投入運營，我國高鐵建設實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。同時，人們對高鐵設計、施工及運營過程中的環(huán)保問題越發(fā)重視。為把對環(huán)境的影響減小到最低，應充分運用新技術對環(huán)境采取必要的防護措施。

京張城際鐵路起自北京北，抵至河北張家口，全線長約174km，2016年上半年開工，2019年底建成。京張城際鐵路將成為世界上第一條設計時速350km有砟軌道高速鐵路，也是世界上第一條設計時速350km的高寒、大風沙高速鐵路。京張鐵路不僅有力保障2022冬奧會舉辦，還帶動北京科技、金融和人才優(yōu)勢與張家口環(huán)境資源優(yōu)勢互補，促進京張聯(lián)動發(fā)展。

冬奧之都—張家口

京張城際鐵路在解決北京西北部運輸問題的同時，需要做到環(huán)境問題可預測、可感知、可分析、可控制，為實現(xiàn)“綠色京張”“智慧京張”提供支持。

中國鐵路總公司針對京張城際鐵路信息化建設，專門成立了BIM項目組，不僅將“三站三隧”BIM應用、重點工程無人機傾斜攝影、BIM與GIS融合三維可視化管控等技術應用于京張，還利用BIM技術，實現(xiàn)大量、多維度數(shù)據(jù)的綜合展示分析功能，從而提升對環(huán)境數(shù)據(jù)的綜合利用，達到環(huán)境在線監(jiān)測設備獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)與管理手段緊密結合的目標。

建設期環(huán)境監(jiān)控

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)由部署在現(xiàn)場的在線儀表、數(shù)據(jù)集成設備和遠端環(huán)境監(jiān)控平臺組成。在線儀表與數(shù)據(jù)集成設備以在線儀表數(shù)據(jù)物理接口為界，數(shù)據(jù)集成和環(huán)境接口平臺以服務器軟件接口為界。

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)架構

在線儀表

在線儀表使用物理、化學原理，將單一時刻某項或某幾項環(huán)境因素轉(zhuǎn)換為確定的數(shù)字量數(shù)值，并與數(shù)據(jù)集成設備通信。在線儀表部署是監(jiān)控系統(tǒng)的神經(jīng)末梢，一般在以下地點部署：

·對環(huán)境造成影響的工程設施出口，如污水排放口、鍋爐煙囪、噪聲源等

·治理設施，如污水處理設施、廢氣處理設施等

·環(huán)境敏感點、敏感區(qū)，如醫(yī)院、學校、水源地、居民區(qū)等

·人員活動區(qū)、工作區(qū)、聚集地

·廠界、邊界、交界

數(shù)據(jù)集成

數(shù)據(jù)集成一般由多種通信技術、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)上報模塊和本地服務器組成，是一項軟硬件結合的技術服務：

·由鋪設線路和通信調(diào)試組成，一般由在線儀器設備廠家與儀器安裝服務打包、共同完成

·數(shù)據(jù)集成工作十分依賴設備本身特點

·為保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全，應設置本地服務器存儲數(shù)據(jù)，并部署數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)上報模塊

環(huán)境監(jiān)控平臺

數(shù)據(jù)平臺完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的展示、統(tǒng)計、預警、管理和導出工作。

以空氣監(jiān)測為例，監(jiān)測點數(shù)據(jù)通過三維空間位置信息，與BIM模型關聯(lián)。原始數(shù)據(jù)可以使用導航樹選擇查看單一監(jiān)測點或多個監(jiān)測點數(shù)據(jù)。選擇單一監(jiān)測點查詢數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表格界面以時間為行、監(jiān)測因子為列，展示具體數(shù)據(jù)值，為專家對標提供實際數(shù)字?？捎捎脩暨x定時間范圍。

三維渲染模型

三維渲染模型信息特點：

·三維模型視點位置關聯(lián)導航樹，在三維視圖中選取監(jiān)測點位等效于在導航樹中選取監(jiān)測點位

·三維模型對時間軸（位于模型下方藍色進度條）所示時刻，選定監(jiān)測點和選定因子進行動態(tài)粒子渲染。粒子密度、形態(tài)、著色與因子類型、數(shù)據(jù)和超標狀態(tài)關聯(lián)

·時間軸使用默認速度播放渲染效果動畫

環(huán)境監(jiān)控平臺不斷獲取在線儀表的數(shù)據(jù)，自動存儲并展示。管理人員通過設置預警線，完成對數(shù)據(jù)情況的初步判斷。

運營期環(huán)境監(jiān)控

在工程建設期，數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺實現(xiàn)的展示、統(tǒng)計、預警、管理和導出功能，滿足工程建設對環(huán)境監(jiān)控的需求。當升級至運營期公共服務監(jiān)控時，在集成原有功能的同時，應更加深化系統(tǒng)應用。

數(shù)據(jù)分析

運營期主要監(jiān)測對象由工程作業(yè)轉(zhuǎn)為公共人群。對監(jiān)控數(shù)據(jù)的空間位置分布，從點狀升級為場。而增加布設監(jiān)測點（在線儀表）受到諸多因素限制，因此需要使用數(shù)據(jù)模擬將點狀數(shù)據(jù)補充為場狀數(shù)據(jù)。

運營期監(jiān)測的主要數(shù)據(jù)類型為空氣場（風場）、噪聲場。

噪聲場兼顧站內(nèi)和站外敏感點。數(shù)據(jù)模擬通過數(shù)學模型計算，將空氣、噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)代入模型，并通過人工補充測量不斷調(diào)校模型。最終，數(shù)據(jù)輸出形式為BIM模型，填充敏感空間?？諝鈭?、噪聲場BIM模型受到監(jiān)測數(shù)據(jù)驅(qū)動不斷變化。

風場模擬

數(shù)據(jù)發(fā)布

環(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)為整個運營期多種運維保障信息化平臺中的組成部分，在完成自身業(yè)務的同時，也向其他平臺提供數(shù)據(jù)接口服務。數(shù)據(jù)接口類型如下：

·傳統(tǒng)數(shù)據(jù)表式接口，獲取某段時間某些監(jiān)測點監(jiān)測數(shù)據(jù)

·BIM模型結合數(shù)據(jù)推流的形式，展示數(shù)據(jù)驅(qū)動模型，表達監(jiān)控中的空氣場、噪聲場

環(huán)境管理完善與提高

監(jiān)控數(shù)據(jù)經(jīng)過模擬形成數(shù)據(jù)場，充實了數(shù)據(jù)內(nèi)容，再通過反復調(diào)校驗證，成為能夠確實反映場內(nèi)環(huán)境情況的可信數(shù)據(jù)。在此基礎上，可實現(xiàn)深度分析，提高管理精度。

溯源分析

溯源分析是在時間軸上向前推移，根據(jù)現(xiàn)象分析該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。溯源步驟如下：

·在當前風速條件下，根據(jù)氣體擴散速度，確定在預定時間間隔前可能影響該點的空氣場范圍

·追溯該空氣場范圍內(nèi)監(jiān)測點，判斷此次超標是否為孤立事件。為非孤立事件時，擴大查詢范圍，獲取更大范圍內(nèi)影響該點的氣體數(shù)據(jù)；重復上一步直到確定事件影響范圍，并確定源頭為內(nèi)部源或外來源

·模擬風場移動軌跡，形成報告

環(huán)境數(shù)據(jù)輔助設計

BIM技術為環(huán)境監(jiān)控提供了豐富的數(shù)據(jù)信息載體，同時能夠搭載鐵路項目運維數(shù)據(jù)。全部數(shù)據(jù)都作為空氣場、噪聲場模擬程序的輸入?yún)?shù)，可以得到經(jīng)過真實運維項目調(diào)教過的鐵路工程模擬工具。在此基礎上，可為未來新項目設計提供仿真原型，設計方案經(jīng)過該原型模擬建成后的空氣場、噪聲場等情況，為優(yōu)化設計提供決策支持。

京張美景

參考文獻：

沈智.《基于BIM技術的京張城際鐵路環(huán)保管理系統(tǒng)研究》.