BIM技术在公路设计中的应用与展望
2019-08-30丁瑞锋王绥庆
丁瑞锋 王绥庆
1.西安公路研究院 陕西 西安 710065
2.西安经天交通工程技术研究所 陕西 西安 710075
引言
BIM是工程项目物理和功能特性的数字化表达，是工程项目有关信息的共享知识资源。近年来，通过公路辅助设计软件研发企业的技术创新和推动，BIM技术在公路勘察设计阶段的应用已取得了一定的进展。国产的软件开发商也提供了一系列成熟的适应于我国国情及行业特点的BIM解决方案，实现了对公路建设项目的可视化浏览、检索查询、空间定位等功能[1]。其中，纬地BIM2.0系列可实现道路交通工程行业多专业BIM正向设计，技术人员在进行路、桥、隧、墙、交通工程等各专业三维协同设计的同时可自动构建与输出高精度BIM模型，并可实现基于BIM模型的仿真及分析，该软件在我国道路设计行业应用最为广泛。
1、工程项目概况
关中环线眉县经岐山至凤翔公路是陕西省规划的S107中的重要组成路段，是周边眉县、岐山、蔡家坡经济技术开发区、宝鸡市高新区、岐山县及凤翔县周边区域经济发展和群众生产生活的一条重要通行路线。路线自东向西连接了鄠周眉高速、眉太高速、连霍高速、合凤高速等区域国省干线高速公路，同时与G342、G310、S104、S314、G344、G244等国省道相接，形成了纵横交织的公路网络。关中环线公路工程项目的初步设计工作，全线全面应用纬地BIM2.0系列解决方案，完成项目全专业设计工作，包括项目路线、涵洞、隧道、交通工程等正向设计与优化，自动构建项目各专业的BIM模型；基于纬地工程数字仿真平台，以高精度BIM模型为对象，开展行车视距检验、运行速度分析、交通安全性评价、全项目仿真分析与评价[2]。
2、BIM技术在项目各专业的实践
关中环线公路项目各专业总体依托纬地软件BIM2.0系列解决方案为基础展开，采用纬地三维道路设计系统完成道路平整设计，纬地公路与铁路隧道设计系统，完成隧道工程设计，纬地公铁涵洞CAD系统，完成各类涵洞通道设计、纬地交通与安全工程CAD系统完成标志、标线及各类安全设施设计。在设计过程中，随着设计的深化及专业间传递，项目模型在不断的充实与细化，项目数据与BIM模型的实时关联，有效的提高了专业交接质量及效率。
图1 BIM技术在公路设计中的应用
2.1 道路主体BIM正向设计
基于纬地三维道路设计系统，完成道路平纵横设计主体工程的BIM正向设计。包括：项目主体工程设计、基于BIM平台的实时调整优化、道路路基主体、路面、边坡边沟、地表等的BIM自动建模；模型属性信息关联等。
2.2 隧道工程BIM正向设计
基于纬地公路与铁路隧道设计系统，完成隧道工程的BIM正向设计。包括：隧道BIM正向设计（洞门、洞身衬砌、钢筋等模型关联互动）；隧道整体高精度自动BIM建模；模型属性信息关联等。
2.3 涵洞BIM正向设计
基于纬地公铁涵洞CAD系统完成各类涵洞、通道的BIM正向设计。包括：涵洞BIM正向设计（涵洞洞门、洞台、涵身等模型关联互动）；各类涵洞BIM自动建模；模型属性信息关联等。
2.4 交通标志、标线、安全设施BIM正向设计
基于纬地纬地交通与安全工程CAD系统完成交通标志、标线、安全设施的BIM正向设计；交通工程（包括标志、标线等）、安全设施（护栏、隔离栅）等BIM正向设计（标志、护栏等模型实时关联互动）；标志、护栏等BIM自动建模；模型属性信息关联等。
2.5 道路各专业BIM成果集成
整合项目基础数据、各专业设计成果，并集成于道路BIM模型（数据）中。包括地质数据、项目真实环境影像图、地形地物、及上述各专业设计成果，行程项目级BIM成果，用于项目提交及后续仿真分析、安全评价等。
2.6 纬地数字交通与工程仿真平台系统进行仿真分析与评价
基于纬地数字交通与工程仿真平台构建了道路工程虚拟现实环境并完成以下工作：基于实时渲染技术实现高空飞行、模拟摄像、模拟驾驶等多角度漫游浏览；可视化展示工程方案全貌或局部；三维空间视距检测、车辆弯道行驶稳定性分析、运行速度分析、对向车灯眩光影响分析、标志设置合理性分析等。
3、BIM技术在公路设计中的应用展望
通过BIM技术在关中环线公路项目中各专业的实践，对BIM技术在公路设计中的应用做出以下几个方面的展望：
3.1 探索基于BIM技术核心的公路勘察设计流程
通过项目全专业正向设计的探索与应用，实现各专业BIM技术的有效衔接，进而实现多专业的协调设计。
3.2 改变公路设计技术手段
与传统设计方式相比，BIM技术提供了更为直观快捷的三维交互修改，通过BIM端的调整与优化，可实现一处修改，处处更新，且修改效果所见及所得。为专业间交接、项目各类型评价、技术交底等提供了更为直观快捷的方式。
3.3 显著提高工程设计质量
BIM技术为工程提供了更为直观快捷的设计方式，为精细化设计创造了更好设计条件，技术人员可基于各专业设计成果的基础上，对方案进行进一步优化，从而促进设计方案的深度优化，实现工程设计质量的显著提高。
结束语
BIM技术在道路工程设计中的应用，不仅是设计工具和展示方式上的创新，更多的是设计思维的拓展。通过对公路项目全专业的BIM正向设计，实现道路工程设计与BIM理念的探索与融合。借助BIM技术可视性、协调性、联动性及可模拟性等特点，不断优化道路设计过程、分析评价方式、成果提交形式，从而实现设计及工程质量的不断提高。
