BIM 技术在城市道路交通工程设计中的应用研究

引言

近年来，国家持续加大对建筑信息模型（BIM）技术的推广力度，出台了一系列政策以促进建筑行业的数字化转型，提出要加快推进BIM 技术在工程建设全过程的集成应用，实现工程建设项目全生命周期数据共享和信息化管理。在政策的推动下，BIM 技术在国内的应用范围不断扩大，已广泛应用于建筑、城市、交通等多个领域。

1 BIM 技术的基本概念和原理

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）不仅仅是一个三维模型，它更是一个集成多维信息的数字化技术，在建筑全生命周期内实现信息数据的共享和管理。BIM 技术通过创建和使用包含建筑形态和功能的数字模型，协助各专业在统一的数字平台上进行协作。其核心理念是信息集成和共享，通过 3D 几何模型与建筑物相关的各种信息（如材料、施工步骤、费用、时间进度等）结合起来，形成一个动态可更新的数据库系统，支持建筑项目的设计、建造和运营管理。

2 BIM 技术在城市道路交通工程设计中的应用

2.1 地形分析与选线

在道路交通路线设计初期，BIM 技术可利用地理信息系统（GIS）数据和地形测量数据构建高精度的三维地形模型。设计师通过对地形模型的分析，能够直观了解地形起伏、地质条件等信息，从而更合理地选择路线走向。例如，通过 BIM 模型可以清晰判断出哪些区域地形平坦、地质条件较好，适合作为道路交通的敷设位置；哪些区域存在山体滑坡、泥石流等地质灾害隐患，需要尽量避开。同时，结合道路交通的功能需求和规划要求，在三维地形模型上进行多方案比选，通过可视化手段对比不同路线方案的优缺点，快速确定最优路线。

2.2 道路交通中心线与横断面设计策略

道路交通中心线是贯穿道路交通全线的骨架参考线，对路基、路面、排水、管线等设计具有较强的约束和控制作用。利用 Civil3D 等专业的道路交通设计 BIM 软件，可在三维场景中灵活定义和编辑中心线，并动态关联生成纵断面，实现对纵坡变化的实时把控。对于不同等级和断面类型的道路交通，设计人员可通过参数化的方式快速构建多种横断面形式，包括车道数量、宽度、横向坡度以及路缘带类型等，并进行各层结构厚度优化和工程量自动统计。这些参数化的横断面可实时响应中心线的变化，大幅度减少人工绘制和修改的工作量，提高设计的效率和精度。

2.3 平纵线形设计

传统的道路交通平纵线形设计主要依靠二维图纸进行，设计过程中难以直观把握线形的空间关系。而基于 BIM 技术的路线设计软件，如鸿业城市道路交通 BIM 系统，能够在三维环境下进行平纵线形设计。设计师可以直接在三维地形模型上绘制道路交通的平面线形，同时，通过设置竖曲线参数确定纵断面线形。在设计过程中，系统会实时计算并显示道路交通的填挖方量、坡度、坡长等参数，设计师可根据这些参数对平纵线形进行优化调整。例如，当发现某段纵坡过大可能影响行车安全时，可及时调整竖曲线参数，使纵坡满足规范要求。

2.4 道路交通交叉口设计的 BIM 应用方法

道路交通交叉口设计是城市道路交通网络中的重点和难点，BIM技术的应用显著提升了交叉口设计的精确性和可靠性。通过建立交叉口区域的精细化模型，实现了车道展宽、竖向协调和平曲线过渡的一体化设计。BIM 平台提供的碰撞检测功能可有效识别交叉口各要素间的空间冲突，辅助设计人员进行及时调整。在交叉口竖向设计中，采用三维网格曲面技术处理多方向道路交通的高程衔接，确保行车的平顺性和排水要求。信号控制设计中，借助 BIM 模型进行交通流模拟分析，优化信号相位配时方案，提高交叉口通行效率。

2.5 在桥梁结构计算中的应用

BIM 技术能对不同复杂工况完成模拟，在 BIM 与计算软件的共同作用下，分析桥梁在不同复杂荷载组合状况下的受力特点、力学响应等，通过数据计算确保桥梁结构满足安全性、耐久性等要求。与传统人工计算相比，BIM 技术能够依据结构特点、结构所用材料属性等情况，更精准、快速地完成受力分析，保证计算结果的可靠性，为结构优化设计等提供参考。使用 BIM 技术在结构计算过程中，保证得到的应力应变分布、位移变形量等满足准确性，并且还能在 BIM 模型上可视化展示，直观看到不同荷载组合情况下结构受力所发生的变化以及变化趋势。

2.6 协同管理系统平台架构设计

在当今城市道路交通工程中，BIM 技术的应用日益广泛，其强大的交互设计及协同管理功能极大地提高了项目的效率和质量。BIM 协同管理系统平台的核心是 Project Wise 系统。该系统通过 WebConnection 服务器和 Integration 服务器与 SQL Server 数据库实现数据整合与管理。Web Connection 服务器为业主、施工方、供应商及监理方提供了一个统一的交互平台，使得各方能够实时访问、更新和共享项目信息。Integration 服务器则负责将不同系统间的数据进行整合，确保信息的无缝对接。(1)在数据传输方面，系统采用多层网络结构，包括广域网（WAN）和局域网（LAN）。业主和施工方通过广域网进行远程连接，而供应商和监理方则在局域网范围内进行内部连接。这种多层网络结构不仅保证数据传输的稳定性和安全性，还提高系统的响应速度和可靠性。(2)Caching 服务器在系统中起到缓存数据、提高访问速度的作用。通过与 SQL Server 数据库的连接，Caching 服务器能够快速响应用户的查询请求，减少数据库的负载，提高系统的整体性能。(3)在功能实现方面，BIM 协同管理系统平台提供文档管理、协同管理、资料互提、设计校审、办公自动化、合同管理和人事管理等多种功能模块。这些功能模块相互协作，形成一个完整的协同管理系统，满足城市道路交通工程中各方的工作需求。

结语

BIM 技术在城市道路交通工程设计中的应用显著提升了设计效率与质量，实现了工程全生命周期的数字化管理。通过建立三维参数化模型，解决了传统设计中的多专业协同难题，提高了设计的准确性与可靠性。基于 BIM 的智能化设计方法有效降低了人为错误，提升了设计标准化水平。但目前 BIM 技术在道路交通工程领域的应用仍存在数据标准不统一、软件互操作性待提高等问题，需要进一步完善相关标准规范，深化技术创新与集成应用。未来应加强 BIM 技术与人工智能、大数据等新技术的融合，构建更智能、更高效的道路交通工程设计平台。

参考文献

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