BIM 技术在城市道路交通工程设计中的应用研究

引言

城市道路交通工程是城市基础设施的核心组成部分，其设计质量直接影响交通系统的安全性、通行效率和可持续性。近年来，随着城市化进程的加速，城市路网密度不断提高，交通工程与地下管线、建筑工程、生态环境的关联性日益复杂，传统的二维 CAD 设计模式在信息整合、协同协作、可视化表达等方面的局限性逐渐凸显，容易导致设计冲突、信息滞后、返工率高等问题。

一、BIM 技术的内涵与应用优势

1.1BIM 技术的内涵

BIM 技术是一种基于数字化建模的信息管理技术，通过构建包含几何信息、物理信息、性能参数、施工工艺等多维数据的三维模型，实现对工程全生命周期的可视化、参数化、协同化管理。在城市道路交通工程中，BIM 模型可涵盖道路线形、路基路面、桥梁隧道、交通设施、地下管线等要素，且各要素之间存在逻辑关联，能够动态响应设计变更，确保信息的一致性与准确性。

1.2BIM 技术的应用优势

可视化设计，BIM 技术以三维模型为核心，可直观呈现道路平纵横设计、交叉口布局、管线分布等细节，帮助设计人员和业主更清晰地理解设计方案，减少沟通误差。参数化建模，BIM 模型中的构件具有参数化特性，当某一参数发生变更时，关联构件会自动更新，避免了传统二维设计中重复修改的繁琐，提高了设计效率。协同化协作，BIM 平台支持多专业、多团队的实时协同设计，道路、结构、管线、景观等专业人员可基于同一模型开展工作，实时共享信息、标注冲突，减少专业间的设计矛盾。碰撞检测，通过 BIM 技术可对道路工程与地下管线、桥梁结构与周边建筑等进行碰撞检测，提前发现空间冲突并优化设计，降低施工阶段的返工风险。工程量精确计算，BIM 模型可自动提取工程量数据，数据精度可达 95% 以上，为工程概算、预算提供可靠依据，避免传统手工算量的误差。

二、BIM 技术在城市道路交通工程设计中的应用必要性

2.1 解决复杂工程的设计冲突

城市道路交通工程常与地下管线、轨道交通、建筑基坑等交叉，传统二维设计难以直观呈现空间关系，易导致管线碰撞、结构冲突等问题。某城市主干道改造工程中，因未发现地下燃气管道与雨水管的交叉冲突，施工时被迫停工改线，造成经济损失。BIM 技术通过三维建模与碰撞检测，可提前识别此类冲突，降低工程风险。

2.2 提升设计协同效率

城市道路交通工程涉及道路、桥梁、交通工程、景观、管线等多个专业，传统设计中各专业通过 CAD 图纸传递信息，易出现信息滞后或遗漏。BIM 技术构建的协同平台可实现各专业模型的实时整合与更新，专业间的设计变更可同步反馈至整体模型，确保信息一致性。道路线形调整后，桥梁支座位置、管线埋深可自动关联更新，减少专业间的沟通成本。

2.3 支撑智能化决策

BIM 模型集成了交通流量、通行能力、环境影响等数据，可结合仿真软件进行交通流模拟、噪声分析、碳排放计算等，为设计方案的优化提供数据支持。例如，通过 BIM 与 VISSIM 软件的联动，可模拟不同交叉口信号配时方案下的车辆延误，优化信号灯设置，提升通行效率。

三、BIM 技术在城市道路交通工程设计中的具体应用

3.1 方案设计阶段

数字地形，借助无人机航测、激光扫描等方式采集地形信息，运用 BIM 软件建立三维地形模型，直观反映道路沿线地形起伏、植被分布、水系位置等情况，为线路方案比选提供依据。比如在山区道路设计中，可运用 BIM 模型模拟不同选线方案的挖方量和填方量、对生态的破坏范围等情况，选线优先考虑生态影响相对轻微的路线。多方案比选，借助 BIM 模型生成多套设计方案，从工程量、造价、施工难度、交通效益等方面进行定量化分析。比如，针对交叉口设计，可比较环岛、信号灯控制、立体交叉等方案通行效率和建设费用情况，辅助作出最佳选择。汇报可视化，运用 BIM 模型的漫游动画、渲染效果图，对业主和公众说明设计方案的竖向、平面空间效果，促进方案获得公众理解支持。比如，在历史街区道路改造案例中，可借助 BIM 模型模拟改造前后的街景变化情况，征求公众意见等。

3.2 初步设计阶段

道路线形设计，借助 BIM 软件的参数化工具完成平纵横设计，实时在三维模型中对指标进行校验（最小转弯半径、最大坡度等线形指标）是否满足规范要求，模拟行车路径，分析线形行车安全及衔接曲线，优化曲线；结构物设计，桥梁、隧道、挡土墙等结构物设计采用BIM 技术创建三维模型，关联结构尺寸、材料性能、受力分析等信息，桥梁设计采用 BIM 模型关联有限元分析软件，对梁体强度及稳定性进行验证，优化结构配筋；管线综合设计，将地下管线模型与道路模型关联，实施管线碰撞检查及优化高程，在 BIM 中调整给水管与燃气管的水间距、雨水管与电缆沟的高程，确保管线布置合规。

3.3 施工图设计阶段

详尽建模，细化BIM 模型，细致地绘制出道路路面结构层、交通标志标线、隔离护栏、路灯等构件的参数，保证模型与施工相符。譬如，路面设计可标注出沥青层厚度、基层材料，便于施工时对数据的把控。工程量清单编制，以BIM 模型为基础自动生成分项工程的工程量，产出符合规范的工程量清单。与传统手工算量相比，BIM 算量效率能够提高 50% 以上，数据误差率低于 3% 。

3.4 协同管理与信息交付

协同平台应用。BIM 协同平台进行设计团队权限管理、版本管理、变更管理。通过平台各专业提交设计成果，系统自动记录修改痕迹，使得设计过程可溯源。

信息交付标准，根据国家或行业BIM 交付标准，将BIM 模型、图纸、计算书、参数表等成果进行整合，形成完整的数据包，可为施工和运维阶段的数据支持提供数据基础。如交付道路 BIM 模型要包含路面结构参数、养护周期等信息，为后期运维提供决策依据。

结论

BIM 技术为城市道路交通工程设计提供了可视化、参数化、协同化的解决方案，在方案比选、冲突检测、协同设计、工程量计算等方面展现出显著优势，能够有效提升设计质量与效率，降低工程风险。通过实际案例验证，BIM 技术的应用可减少设计变更、缩短工期、节约成本，具有较高的推广价值。尽管目前 BIM 技术在应用中面临技术壁垒、标准缺失、成本投入等挑战，但随着人才培养的加强、标准体系的完善和政策支持的加大，其在城市道路交通工程设计中的应用将更加深入。未来，结合 GIS、物联网、人工智能等技术，BIM 模型可进一步拓展至施工管理、智慧运维等阶段，为城市交通系统的全生命周期管理提供支撑，推动交通工程向智能化、精细化方向发展。

参考文献

[1] 刘海伟 .BIM 技术在城市道路交通工程设计中的应用研究 [J]. 城市建设理论研究 ( 电子版 ),2025,(20):170-172.

[2] 康小敏 , 汪炎斌 .BIM 技术在城市轨道交通工程设计中的应用 [J]. 交通节能与环保 ,2021,17(03):151-153.