BIM在道路设施养护中的应用需求与创新

伍朝辉，李 青，朱 琳，王 亮，李贤统,，魏从洋

（1.交通运输部科学研究院，北京 100029；2.上海市道路运输管理局，上海 200011；3.北京交通大学，北京 100044）

0 引言

目前，我国道路设施已经进入“建养并重”的时期，但存在道路设施管养部门缺少设计、施工数据，工程建设与运维技术参数不统一，建设与运营阶段信息传递不通畅等问题。面对大量日益老化的道路，需要更好的信息化工具为道路设施运营提供长久支持。建筑信息建模（Building Information Modeling,BIM）技术[1]的快速发展与应用为道路设施建、管、养、运信息的一体化管理带来了新的机遇与挑战。

目前，BIM 技术在道路设施规划、设计和建设阶段，已经具备支撑工程实际应用的能力，但受限于价值体现周期过长、政策要求不明确、养护资金紧张、使用习惯差异等因素，BIM 技术在道路设施养护和运营中的应用还属于初期阶段，建、管、养、运的数据壁垒还没有被打破，BIM技术在养护管理中的价值还没有得到有效发挥。

近年来，我国路面养护的机械化程度不断提高，新机械、新工艺、新材料不断应用于养护工程中，道路养护管理单位也越来越认识到BIM 在道路设施养护应用中的重要性，以科研项目、工程试点、技术研发等多种方式开展了BIM 应用于道路养护的探索，取得了一定的成果，但仍存在一些问题亟待解决：（1）缺少对道路设施养护中BIM 应用需求的系统梳理；（2）对BIM 在道路设施养护中的应用内容分析不够深入；（3）缺少BIM在道路设施养护中的应用范例。

针对以上问题，本文在综述国内外关于BIM在道路设施养护中的应用现状的基础上，对道路设施养护的业务特征和对BIM 的应用需求进行了分析，重点讨论了BIM 在道路设施养护中的应用目标与内容，最后结合作者所在研究团队的技术积累，对BIM 在道路设施养护中的创新应用示例进行了阐述，提出了BIM应用创新的重点方向。

1 国内外研究现状

1.1 国外道路设施养护中BIM的应用现状

以美国、英国、日本和北欧国家为例，对国外道路设施养护中BIM 的应用现状进行分析。在美国，BIM 技术的推广是以获得经济效益和社会效益为目标[2-4]，利用市场经济的试错功能对技术进行优胜劣汰，特点是试点多、总结多，谨慎推进，市场主导与政策保障相结合。在英国，不仅颁布了有关于BIM 的各项规定，制定了相应标准[5-6]，而且出台了强制性政策，明确了以减少重复性工作、提高设计效率、节省工期、降低总体项目管理成本为BIM 应用的核心目标。处于老龄化社会的日本，大多数企业没有制定关于BIM 的制度[7]，当业主强制要求在工程中使用BIM 时，为符合项目合约，通常会采用人力派遣、工程外包的方式来降低企业风险[8]。挪威、丹麦、瑞典、冰岛和芬兰等北欧国家，虽然政府部门并未强制要求使用BIM[9-11]，但由于当地气候条件特殊以及拥有先进的BIM 软件，BIM 技术的发展主要是企业的自觉行为。综上所述，部分发达国家和地区对BIM的应用现状对比如表1所示。

表1 部分国家和地区BIM应用现状对比

1.2 国内道路设施养护中BIM的应用现状

BIM 技术在工程全生命周期中的价值引起国内越来越多道路养护单位的重视，进而对BIM 在道路设施养护中的应用进行了不同程度的探索。下面以北京、上海、江苏、浙江、重庆为例，对不同省市的BIM应用现状进行分析。

北京市以运营集团、公联公司为代表的养护作业单位对道路、桥梁大中修工程等不同类型的对象开展了BIM 示范应用[12-13]，并重视基于BIM的养护管理平台的开发，但对基于BIM 的道路设施养护的系统性研究和指导意见还较少。上海市BIM 技术的发展与应用的基础较好，政策支持也走到了全国的前列[14-16]，在浙江路桥大修、G320公路（金山大桥—区界）改建、延安东路隧道大修等[17]一些重要的养护工程中积极采用BIM 技术，但在日常道路基础设施养护、运维、管理中采用BIM 技术的较少。江苏省发布了《BIM 应用实施意见》[18]和首个公路行业BIM 地方标准[19]，明确了“试点应用、拓展应用、集成应用”的3 年行动计划，旨在充分发挥企业主体作用，利用市场力量推动BIM 技术的推广应用，为“苏式养护”的创新发展提供动能与契机。浙江省道路设施建设基础较好，以乐清湾跨海大桥、瓯江北口大桥、金华山隧道、富翅门大桥等重点工程[20-21]为代表，BIM 技术在设计、施工阶段的应用取得了较好的效果，但BIM 应用于道路设施养护的示范工程和政策支持较少。重庆市对BIM 应用的政策支持和指导在全国处于前列[22-23]，但交通基础设施的BIM 应用仍处于试点探索阶段[24]，公路养护单位对BIM 在道路设施养护中的应用价值认识还不足。我国部分省市道路设施养护中的BIM 应用现状对比如表2所示。

表2 国内部分省市道路设施养护中的BIM应用现状对比

综合分析以上国内外关于BIM 的政策可以看出，与我国相比，除日本外，其他几个国家的BIM 标准化程度较高、推广力度较大、指导操作性较强，对BIM 技术在不同工程的不同阶段应用提出了要求和可供遵循的标准，有利于BIM 技术的快速应用与推广。BIM 技术在道路设施养护管理中的应用前景广阔，但现阶段仍处于广泛试点与应用推广阶段。关于BIM 在道路设施运营养护管理中的应用，美国、英国已经有成熟的案例，但日本及北欧国家目前尚处在大中修工程的设计、施工阶段试点，从全球来看，BIM 在道路基础设施养护管理中的应用仍处于深入研究和试点示范阶段，我国在这一领域与国际领先国家处于并跑阶段。

1.3 BIM养护应用现状问卷调研

笔者所在研究团队对BIM 在国内道路设施养护中的应用现状进行了问卷调研，调研对象为国内各省市从事道路设施养护或交通信息化工作的管理人员与技术人员等，调研内容为已有养护信息化平台及新建、在役、改扩建工程中BIM 应用情况，共回收有效问卷38份。问卷调查结果如图1 所示：50%的调研者所在单位没有养护信息化平台或平台没有涉及BIM 的应用；50%的调研者所在单位养护信息化平台涉及到了BIM，但使用良好的只有13.16%。这一数据表明，目前BIM 在道路设施养护中的应用前景广阔，但其与养护业务的融合有待加深。

图1 单位已有养护信息化平台情况

对于新建道路设施，近5年BIM 应用在设计、施工阶段的工程达到68.42%，但数字化交付至养护单位的只占13.15%，其中同步移交BIM 模型和管理平台的仅有7.89%，如图2 所示。这一结果与采用其他调研方式得到的结果一致：目前BIM在道路设施工程中的应用大多集中在设计、施工阶段，只有少部分进行了数字化交付至养护应用阶段。

图2 近5年BIM在新建道路中的应用情况

对于在役道路设施，近5 年没有开展过BIM应用的占42.11%，仅构建BIM 模型并进行三维可视化应用的占36.84%，构建BIM 模型且有养护应用的占7.89%，进行了BIM 建模、养护应用且集成平台的占13.16%，如图3 所示。调研结果表明：57.89%的单位针对在役道路设施开展了不同程度的BIM 养护应用探索，但大多数还停留在模型构建和可视化阶段，BIM 在在役道路设施养护中的应用还有待加深。

对于道路大中修工程，近5 年绝大多数的道路大中修工程（占比为76.32%）没有采用过BIM技术，只有少数（占比为23.68%）的大中修工程采用了BIM 技术，其中大多数仅进行了BIM 模型构建与三维可视化展示（占比为15.79%），构建BIM 模型且集成养护平台的大中修工程仅占2.63%，如图4所示。调查结果表明：目前道路大中修工程中较少采用BIM 技术，这是因为大中修工程中既需要对既有道路现状进行模型构建，又需要对大中修工程设计进行建模，BIM 应用工作量大、成本高，而大中修工程的经费通常并不充足，所以目前应用BIM的还不多。

图3 近5年BIM在在役道路中的应用情况

图4 近5年BIM在道路大中修工程中的应用情况

在BIM 相关科研项目开展方面，调查结果显示，近5 年超过81.85%的受访者开展过BIM 相关的科研项目研究，52.63%的受访者开始形成了不同阶段的研究成果，如图5所示。这一结果表明，行业普遍关注BIM 技术在道路工程中的应用，并积极以科研项目的形式开展了不同程度的应用探索与技术攻关。

图5 开展BIM相关科研项目的情况

综上所述，目前国内BIM 技术的探索主要集中在道路工程的设计、施工阶段，相对而言，BIM 在道路养护管理中应用较少；部分单位针对BIM 在在役道路养护中的应用开展了不同程度的探索，但大多数还停留在模型构建和可视化阶段，BIM 在道路养护中的应用深度还不足；道路大中修工程中较少采用BIM 技术，连接在役道路检测、决策、设计、施工和评价的大中修BIM 应用具有较高的示范价值；行业普遍关注BIM 技术在道路工程中的应用，并积极以科研项目的形式开展了不同程度的应用探索与技术攻关。

2 道路设施养护特征与BIM需求分析

在梳理道路设施养护业务内容和特征的基础上，结合问卷调查方式，对BIM 养护应用需求进行系统分析。

2.1 道路设施养护业务特征

《城镇道路养护技术规范》（CJJ 36—2016）[25]中规定：城镇道路养护应包括道路设施的检查评价、养护工程和技术档案管理；城镇道路应定期进行日常巡查、检测评价，并应根据评价结果制定年度维修计划及中期道路规划。本文涉及的道路设施包括城市道路（城市内部高速公路和城市道路主干道）、城市桥梁和城市隧道。如图6 所示，道路设施养护管理业务主要包括5 个方面的内容：（1）设施管理，包括台帐管理、重点设施状态感知和设施状态管理；（2）日常养护，包括日常巡查、日常保洁、日常保养、小修和预防性养护；（3）养护工程，包括养护决策和工程实施；（4）重点设施安全运营，包括大型桥梁、隧道；（5）其他业务，包括结构检测、应急处置、养护效果评价等。

图6 道路设施养护管理业务模块

2.2 道路设施养护对BIM的应用需求

围绕道路设施养护管理业务模块，对目前道路设施养护管理中的BIM 应用需求进行了问卷调研，调研结果如图7～图10所示。

如图7 所示，在设施管理方面，绝大多数受访者认为重点设施状态感知、设施状态管理对BIM 的应用需求较高，超过一半的受访者认为台帐管理中也有BIM 应用需求。除此之外，受访人员还列举了交通运行监控、数据统计分析、清扫运行等设施管理中的其他业务对BIM 的应用需求。

图7 设施管理中对BIM的应用需求

如图8 所示，在日常养护方面，绝大多数人认为日常巡查、小修和预防性养护中BIM 应用需求较高，日常保养、日常保洁中对BIM 应用也有一定需求。除此之外，受访者还列举了养护计划、大数据的养护数据采集、日常养护分析评价等其他BIM应用需求。

图8 日常养护中对BIM的应用需求

如图9 所示，在养护工程中，受访者普遍认为养护决策和工程实施中对BIM 应用有较高的需求，除此之外，还应该考虑养护工程管理、养护工程分析、后期检测等其他需求。

图9 养护工程中对BIM的应用需求

如图10所示，在其他业务方面，调查结果显示，结构检测、应急处置、养护效果评价等业务对BIM的应用需求较高，。

图10 其他业务中对BIM的应用需求

综上所述，重点设施状态感知（92.11%）、日常巡查（89.47%）、养护决策（89.47%）、结构检测（86.84%）、小修和预防性养护（84.21%）、养护工程实施（84.21%）、设施状态管理（81.58%）、应急处置（78.95%）、养护效果评价（71.05%）对BIM 有着明确的应用需求，也是进一步探索BIM 应用于道路设施养护的攻关重点和突破口。

3 道路设施养护中BIM 的应用目标与内容

基于道路设施养护中的BIM 需求分析结果，对BIM 的应用目标和内容进行研究。BIM 的应用目标需围绕用户养护业务中的迫切需求、考虑养护对象本身的工程特征来构建。对于全生命周期的工程，BIM 的应用通常是以工程全生命周期的进度、成本、质量、效率和安全的协调为目标；对于运营和养护阶段的BIM 应用，通常是以满足工程本阶段的业务管理需求为关键目标。除此之外，还需要考虑投资单位要求、投入金额、管理模式、使用习惯、人才培养需求、管理特殊需求等其他因素。

基于BIM 技术的全生命周期数据集成、空间信息可视化表达、多源数据联动处理、空间定位和3D 图形界面显示等优势，结合道路设施养护现状与需求分析，从设施管理、养护管理、养护工程、安全运营、其他业务等5 个方面对目前道路设施运营、养护阶段可以开展的BIM 养护应用内容进行了梳理，如图11所示。

图11 道路设施养护中BIM的应用内容

3.1 设施管理

在道路设施管理中，BIM 技术可应用于设施台帐与状态管理，实现基于BIM 的数字资产可视化管理、建管养历史数据集成、设施状态关联与动态数据集成，实现道路设施时空数据的集成，提高设施动、静态数据的集成管理效率，提升数字资产全生命周期管理的能力。还可应用于重点设施状态感知，实现重点设施实时状态可视化、异常状态实时关联与报警，及时发现并定位设施异常，保障重点设施的运行安全。

3.2 日常养护

在日常养护管理中，BIM 技术可用于日常巡查，实现基于BIM 的路面病害移动巡检、二维码扫描与巡检记录上传、巡检轨迹可视化管理、桥梁焊缝巡检管理、隧道巡查管理等，提高日常巡查的效率。BIM技术还可用于道路设施日常保洁、日常保养，实现保洁车辆轨迹的可视化管理、历史养护记录的可视化管理，实时掌握车辆保洁轨迹和保养记录，提高日常监管能力。在道路设施小修与预防性养护中，BIM 技术有助于实现小修保养预算与病害现状的关联查看、小修保养前中后期的可视化分析、预防性养护提醒与辅助决策，提高小修保养费用测算的科学性，提高资金管理单位和申请单位的沟通效率，延长设施服役时间，提高养护资金的投资效益比。

3.3 养护工程

在养护工程中，BIM 技术可用于养护工程实施前的检测评价，实现道路设施检测结果可视化与发展预测分析，辅助提高检测评价的科学性；还可用于道路设施养护决策，实现养护资金投资效益比分析、养护工程设施方案比选，提高养护决策的科学性。在养护工程的实施中，可利用BIM 技术实现养护工程三维设计、施工模拟、施工进度管理、交通保通仿真分析、施工安全沉浸式培训教育等，实现养护工程的成本、进度、质量、效率和安全的高效管理与多目标协调。

3.4 安全运营

在安全运营管理中，BIM 技术可用于桥梁、隧道的结构安全管理，实现基于BIM 的结构信息管理、结构安全要素关联分析、结构耐久性评估等，辅助提升桥梁、隧道的运营安全性；还可用于针对渐变类和突发类安全要素的安全运营管理，实现数据智能采集、应急模拟及资源调动、数据智能统计与分析、实时动态定位、桥隧安全运行监控等，辅助提升桥梁、隧道运营安全性。

3.5 其他业务

在结构检测中可应用BIM 技术实现结构检测方案可视化、结构检测过程模拟、结构检测可视化分析，辅助提高结构检测的效率和准确性。在应急管理中可应用BIM 技术实现应急预案模拟与推演、逃生路径规划、应急物资可视化调度、应急处置过程三维复盘等，提高应急响应速度，提升应急管理能力。在养护效果评价中可应用BIM技术实现养护计划与实施效果对比、信息快速追溯与质量管理、历史养护数据集成与智能分析，实现重点设施性能的长期追踪分析，提升养护质量。

4 道路设施养护中BIM 的创新应用示例

为验证道路设施养护中BIM 的应用内容与关键技术的可靠性，结合笔者团队的技术积累和研发方向，对BIM 数字沙盘、路面病害建模、全景病害关联、日常移动巡检、实景融合安全运行监控、应急预案模拟、养护工程BIM 应用等道路设施养护中的BIM创新应用示例进行介绍。

4.1 BIM数字沙盘

BIM 数字沙盘是指集成全线的工程信息、BIM 模型和资产信息，支持用户多尺度的工程信息查看、场景漫游和数字资产管理的信息化平台。利用BIM 数字沙盘集成道路设施竣工模型，统筹全线道路设施并与资产数据关联进而对资产进行信息化管理，辅助养护单位进行资产管理和制定短期、长期管理计划。利用数字沙盘集成数据可以进行养护状况推演，评估、更新管养环节资产的费用，建立并维护与模型关联的资产数据库。

图12为某道路设施工程的BIM 数字沙盘与资产管理的示例。在数字沙盘中集成了全线的道路、桥梁、涵洞、互通立交、交通附属设施等结构对象模型，实现工程基础设施与BIM 模型的统一管理与漫游查看，支持关键结构的几何和非几何属性信息、图纸、视频的自动关联，支持工程信息、地形信息的标注与导航，支持小地图的实时位置定位与场景切换，实现道路设施工程信息、BIM模型和资产信息的集成管理。

4.2 路面病害BIM参数化建模

不同于新建工程，道路设施对各类病害进行建模是BIM 在道路设施养护中的典型应用之一。将BIM 技术应用于病害建模并形成系统的建模方法，可以使得BIM 技术在道路养护工作中更具指导性，并且能够将路面病害在语义下进行可视化表达，有助于进一步研究病害的发展趋势以及不同损害形态的发生原因。

以沥青路面车辙为例，病害参数化建模效果如图13所示。

图13 车辙病害参数化建模示例

图13中，构建道路车辙的病害模型，将车辙的深度和长度数据录入Dynamo 中，通过编制好的Dynamo 程序即可立即生成车辙病害模型，但该病害模型只是曲面模型，因此还需要将该曲面模型通过Dynamo中的“Importinstance”节点程序输出成为模型实例，输出后的实例模型便可与Revit中构建好的道路模型做贴合从而完成车辙病害在道路上的表现。车辙病害的破损程度可以根据录入深度和长度数据的Excel 文件来自动生成，基于病害参数化模型，通过对破损的参数化控制实现模型的变化，也可以直接在Dynamo 中自行更改参数数据，模型会根据填入数据的变化自动生成新模型。道路设施典型病害的参数化模型构建，使得检测数据驱动的路面病害模型快速生成成为可能。

4.3 三维全景构建与BIM病害关联

利用全景相机采集、虚拟全景相机BIM 场景采集等多种方式，实现道路设施关键点位的三维全景构建。通过坐标区域划分，建立三维全景与道路设施的不同构件及位置的关联，实现道路设施模型与实际道路设施的关联。以全景成像这种更加轻量化的方式，统筹真实道路数据与虚拟道路数据，有助于管养部门对道路设施的状态进行观察与对比分析，辅助提升日常巡检的工作效率。某大桥全景构建与病害关联的示例效果如图14所示。

图14 三维全景构建与病害关联示例

图14 中，利用BIM 模型构建三维虚拟全景，通过区域划分与结构关联，将对应病害与巡检记录在全景空间进行注册与标注，并将日常巡检照片与数据进行自动关联。在桥隧巡检养护过程中，智能巡检终端获取巡检养护人员的当前位置，通过坐标区域匹配，自动加载附近的三维全景进行查看，并与历史数据比对。巡检养护人员在三维场景中标注巡检养护信息点位，并录入巡检记录信息，为日常巡检数据的查看、比对、上传提供简便快捷的解决方案。

4.4 基于BIM的日常移动巡检

道路设施日常移动巡检指利用移动终端，对日常巡检信息进行推送、采集、上传、比对、任务发布等。移动巡检有利于道路设施日常巡检的信息化维护管理，准确定位病害点的位置，快速显示养护信息和养护方案。通过道路养护设备的养护记录，建立养护机制，以实现快速定位、信息快速上报和历史数据快速查询，从而有效降低养护成本、提高养护效率。

某道路设施的移动巡检业务应用界面如图15所示。

图15 道路设施移动巡检与BIM关联示例

图15中显示了巡检问题列表、巡检问题点位标注及巡检详细信息，利用BIM 的空间定位和历史数据集成功能，结合设施构件二维码唯一标识、手机扫码上传巡查数据等方法，实现巡查结果与BIM 模型的快速关联，并可将前日养护数据、历史巡查数据主动推送给巡查人员，实现巡查记录的快速定位、标注、上传和查询等功能。

4.5 BIM与实景视频融合的桥隧安全运行监控

BIM 与实景视频融合的桥隧安全运行监控是通过虚实融合技术还原真实世界的场景，利用BIM 模型集成桥梁、隧道上布设的大量监控摄像头，将海量高清视频与BIM 模型在三维空间进行标注和融合，结合桥梁、隧道上的多源传感器数据，形成可视化、数据化、真实感的数字孪生场景，实现实景融合的桥隧安全运行一体化监控，解决传统运维的视频碎片化、传感器融合复杂、空间关联性差等问题，提高日常监控效率，减轻管理人员的认知压力，增强桥隧运行监控中精准定位、远程巡视和应急响应的能力。以某双塔双索钢箱梁悬索桥为例，BIM 与实景视频融合的运行监控效果示例如图16所示。

图16 BIM与实景融合的大桥安全运营监控示例

图16中，将离散分布在桥塔等不同区域的实时监控视频三维投影到大桥BIM 模型上，建立符合监控人员认知的虚实融合三维场景，提供多个区域连续、直观监控，方便监管人员概览全局，实现可跨越区域、空间的基于虚拟现实的全景视频融合展示、全景视频巡逻，为虚拟现实运行监控“一张图”、全景空间透明管理提供有力的技术支撑，并与运营管理数据平台联动，为日常运行监管人员的全局指挥和突发事件的快速处置提供支持。

4.6 增强现实的运维手册BIM交付

工程竣工后，施工单位需要将实体工程和相关数据交付给运营单位。在交付实体工程的同时，还需要交付桥隧等复杂结构的运维手册。对于建设阶段采用BIM 的工程，可以同步交付BIM模型及BIM 化的运维手册。运维手册通常包括了工程结构设计和施工的关键数据、内部结构、运维要求、注意事项等，利用BIM 模型对工程运维所需的数据、文档、设计图纸、施工模拟、运维过程模拟等内容进行集成和交付，实现由施工阶段向运营阶段的信息传递。运维手册BIM 化交付如图17所示。

图17 增强现实的运维手册BIM化交付示例

图17 所示为基于Hololens（微软公司开发的一种混合现实头戴式显示器）的BIM 交付与增强现实协同工作示例。将竣工后的某桥梁BIM 模型、设计数据、施工模拟动画等内容同步交付至运营养护单位，运营人员利用Hololens 全息眼镜或手机扫描图纸的方式，可以交互式查看工程交付的BIM 模型、运维要求、提醒标注、施工模拟、结构拆分动画等信息，并支持多人同场景的协同讨论，提高运维交付的质量和沟通效率。

4.7 基于BIM的应急预案模拟

针对影响道路设施安全运营的渐变类和突发类安全因素，利用BIM 模型开展不同安全因素导致的应急事件的模拟与分析[26]。利用BIM 模型和设施集成的属性信息，结合运营单位的应急预案与处置要求，开展基于BIM 的应急预案模拟演练。当突发事件发生时，还可基于监控相机、结构监测传感器、人工报警返回的位置信息，在BIM 模型中直观显示事件发生位置、附近关键结构和设备信息等，并启动相应的应急预案，以控制事态发展，减少突发事件的直接和间接损失。

图18所示为某交通枢纽设施着火时火源蔓延与烟气扩散过程的模拟示例。

图18 突发类安全运营因素火灾应急预案模拟示例

由该示例可知，特别是在封闭、半封闭空间中，利用BIM 模型实现对设施与周边环境的基础模拟，基于火源位置与三维风场的数值计算，实现烟气扩散过程的模拟，可为应急预案模拟和应急处置提供分析基础，可以指导人员的逃生路径规划、应急处置的模拟推演等。利用BIM 技术还可以对已发生的应急事件及处置过程进行三维复盘分析，对应急处置中的遗漏或不足进行改进或重新规划，从而提高安全生产效率，科学指导应急方案制定。

4.8 BIM在养护工程中的应用

大中修、改扩建等养护工程的实施过程与新建工程类似，需要开展工程的设计、施工和工程评价等工作。除此之外，与新建工程不同，养护工程还需要考虑在役道路设施的现状和施工条件，会存在材料利旧、交通保通、施工安全等特殊需求。利用BIM 技术，集成在役道路设施检测数据，应用于大中修、改扩建等养护工程中，可以满足交通保通仿真分析、施工组织模拟、复杂大中修模拟与复盘、实施前后的对比分析、养护评价等需求，结合BIM 平台建设，可集成道路设施初始设计与施工、检测、养护工程设计与施工、日常养护等多维数据，实现考虑工程全生命周期效益的养护工程科学管理。某道路设施大中修时旧桥维护与“桥改路”设计方案对比如图19所示。

图19 某养护工程的不同设计方案对比示例

图19（a）为旧桥维护的设计效果，图19（b）为“桥改路”方案的设计效果，其中白色部分为填方。结合在役设施的检测结果和资金投入情况，通过设计模型构建和成本估算，选出最佳的养护设计方案。通过构建或局部调整BIM模型的方式，还可以形成多个备选的设计方案模型，在可视化的三维仿真场景下进行项目方案的讨论和决策，便于快速比选，使设计方案决策更加高效。

除此之外，BIM 还在辅助结构检测、交通保通仿真分析、预防性养护提醒与辅助决策等方面具有较高的应用价值和市场前景。

5 结语

道路设施的高质量养护与全生命周期管理需求为BIM 技术的发展带来了新的机遇与挑战。为系统梳理BIM 在道路设施养护中的应用需求与内容，在对国内外道路设施养护中BIM 的应用现状综述的基础上，结合道路设施养护管理业务梳理和问卷调研，对目前国内道路设施养护中BIM 的应用需求进行了详细分析，发现在重点设施状态感知、日常巡查、养护决策、结构检测、小修和预防性养护、养护工程实施等方面对BIM 有着明确的应用需求。基于BIM 应用需求分析结果，从设施管理、养护管理、养护工程、安全运营、其他业务等5 个方面阐述了道路设施养护中BIM 的应用目标与内容。结合笔者团队在BIM 应用与研发方面的技术积累，对BIM 在道路设施养护中的创新性应用进行了介绍，包括BIM 数字沙盘、路面病害建模、全景病害关联、日常移动巡检、实景融合安全运行监控、应急预案模拟、养护工程方案比选等，验证了部分关键技术与应用内容的可行性，为进一步探索与推动BIM 在道路设施养护中的应用提供案例参考。下一步将重点围绕大中修工程示范应用、《BIM养护应用指南》的编制与实践、养护手册BIM 化交付示范应用、增强现实的路面病害移动巡检等内容开展研究。