前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的面向BIM公路安全設計與評價探析，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
【摘要】本文涉及公路工程設計重要內容———安全設計與評價，對其工作中bim技術的具體應用進行深入分析，提出BIM技術應用可以使設計工作發生的變化及優勢，旨在為實際的安全設計與評價工作提供可靠技術支持，提高設計效率，保證設計質量，提升公路安全保障。
0前言
BIM即建筑信息模型，原本主要在建筑工程領域應用，而隨著BIM技術的不斷發展和提高，在其他工程領域也可以應用該技術，尤其是公路工程。在公路工程中應用BIM技術，能切實做好安全設計，并完成綜合評價，表現良好的應用價值。
1BIM在公路安全設計與評價中應用的基礎
從當前局勢看，二維軟件設計依然是大多數公路項目的選擇，在這種情況下，要想在公路的安全設計與評價過程中最大限度發揮BIM的優勢和價值，應先做好一項準備工作，即明確傳統二維文件與三維BIM模型之間的關聯性，這決定了當前的公路設計能否和BIM真正的融合。采用不同設計軟件得到的數據文件，其格式往往存在很大差異，不能實現統一讀取，為了對二維文件進行良好的擴展讀取，需要以工程設計文件特征為依據，確定標準化的數據模板，其內容有：①平面設計文件：直線數據，如起點和終點的樁號、起點和終點的方位角、轉向、長度與各控制點的坐標等；圓曲線數據，如起點和終點的樁號、起點和終點的方位角、路線轉向、長度、各控制點的坐標及圓曲線的半徑等；緩和曲線數據，如起點和終點的樁號、起點和終點的方位角、路線轉向、長度、各控制點的坐標及起點和終點的半徑；②縱斷面文件：以變坡點數據為主，如變坡點的具體樁號、半徑和標高；③超高文件：以分段超高數據為主，如特征樁號兩側路肩和行車道的具體橫坡；④寬度文件：以分段寬度數據為主，如樁號、中央分隔帶、路面、路肩的寬度；⑤控制工程文件：橋梁數據，如橋梁的名稱、起迄樁號、跨徑、標高及分幅種類等；隧道數據，如隧道的名稱和起迄樁號等。通過對現有二維設計文件進行參數分析，確定標準化的數據模板，以此對二維設計文件進行自動識別，并自動錄入數據庫，與此同時，采用以BIM為基礎的算法，創建三維模型，結合結構物具體設置情況與地形模型，使公路模型得以自動生成[1]。基于BIM的公路自動建模技術如圖1所示。
2公路安全設計與評價對BIM的具體應用
2.1BIM在公路工程中應用應先解決的問題。作為建筑信息模型，BIM在公路工程中的應用并不多，要想BIM能夠在公路工程設計中得到廣泛的應用，應先關注和解決以下幾個方面的問題：①設計效率相對較低，現階段BIM軟件還主要從國外引入，無論是操作習慣，還是應用標準，都和國內存在一定差異，本土化軟件開發程度較低，相比其他二維設計軟件，實際的工作效率并不高；②不能滿足成果交付提出的要求，二維圖紙依然是工程設計成果交付關鍵條件，但當前BIM軟件具有的出圖功能還比較弱，實際的出圖質量難以滿足成果交付提出的要求；③BIM技術應用對硬件設備有著很高的要求，在BIM模型中，一般包含了海量數據信息，無論是文件存儲，還是數據處理，均需提高配置，而且在應用時往往需要對高清影像數據進行處理，這無疑對設備提出了十分嚴格的要求[2]。
2.2基于BIM的公路設計安全評價與指標優化。通過對不同計算方法實施的綜合對比，在規范提出的計算方法前提下對多種參數進行標定，以不同地區和項目具有的特點為依據，對關鍵參數及計算指標進行設定，使計算方法更加靈活、可控、準確和科學。在得出計算結果以后，采用BIM軟件設計開發與我國國情相適應，且能滿足標準要求的圖紙或數據生成模塊，從根本上解決二維成果交付方面的問題。根據現有評價標準，對運行速度是否協調進行智能評價，提出相應的評價方法，以相關計算結果為依據，對運行速度不夠協調的路段進行自動識別，同時以評價參數為依據，對路段對應的各項設計指標和結構物設置等均提出合理可行的修改建議，最后對評價結果進行自動輸出[3]。
2.3基于BIM的公路設計安全優化。在以往的設計工作中，通過對各項指標的計算，對運行速度的計算和確定是否協調進行必要的量化分析。在BIM技術的支持下，能在三維空間中對車輛以計算確定的運行速度持續運行時的狀態進行動態模擬，以此觀察不同空間因素受運行速度變化產生的影響，找出運行速度相差相對較大的或和設計速度存在較大差異的路段，以此為公路的線形設計提供良好參考依據，保證公路線形連續性與均衡性[4]。以運行速度的計算和分析結果為依據，通過對BIM技術的合理應用，由于技術自身具有可視化特點，能以很快的速度建立相應的三維模型，通過對駕駛人自身視點高度的靈活設置，能對公路建成之后車輛按照計算運行速度進行行駛時的具體駕駛狀態進行動態模擬[5]。在過去對公路安全進行分析評價時，一般只能根據運行速度對應的計算結果來分析設計參數，并沒有對沿線范圍內環境可能對運行安全造成的影響給予應有的重視。對此，在實際工作中，應在BIM技術的支持下，建立與沿線范圍內地形和地物情況完全相同的環境，以此對公路建設完成后車輛所處運行環境進行模擬，通過模擬，能及時找出潛在的各項安全隱患，使安全評價得到理想效果，將安全風險降至最低[6]。
2.4基于BIM的長大下坡段安全分析。在現行相關設計規范當中，對高等級公路工程的長大下坡段提出相應的界定標準，當工程的設計指標超出這一標準時，需在做好安全性評價工作的同時切實加強安全設計工作，這是保證公路運行安全的關鍵，需要引起相關人員的高度重視，將安全風險降至可接受的水平。規范提出的界定標準為：當平均縱坡小于2.5%時，連續坡長與相對高差均沒有限制性要求；當平均縱坡為2.5%時，連續坡長不能超過20km，相對高差不能超過500m；當平均縱坡為3.0%時，連續坡長不能超過14.8km，相對高差不能超過450m；當平均縱坡為3.5%時，連續坡長不能超過9.3km，相對高差不能超過330m；當平均縱坡為4.0%時，連續坡長不能超過6.8km，相對高差不能超過270m；當平均縱坡為4.5%時，連續坡長不能超過5.4km，相對高差不能超過240m；當平均縱坡為5.0%時，連續坡長不能超過4.4km，相對高差不能超過220m；當平均縱坡為5.5%時，連續坡長不能超過3.8km，相對高差不能超過210m；當平均縱坡為6.0%時，連續坡長不能超過3.3km，相對高差不能超過200m。從以上標準可以看出，當路段的平均縱坡增加時，無論是連續坡長還是相對高差的限值都有所減小，這說明為保證連續下坡段的行車安全，需要在平均縱坡相對較大的情況下，在設計中縮短連續坡長，并減小相對高差[7]。根據汽車的動力學基本理論，按照能量守恒定律，為汽車制動系統溫度預測創建相應的專業模型，以此通過模擬確定汽車在不同制動方式和汽車不同載重條件下連續下坡段行車制動系統溫度參數，通過對這一方法的應用，能客觀且準確地反映車輛行使安全狀況。在此基礎上，借助BIM技術對公路的各項設計指標予以分析，以此準確判斷出連續下坡段的具體位置與長度。在進行安全評價分析時，車輛行駛至連續下坡段起點樁號后，對該路段各項參數予以主動提示，包括路段的長度與平面和縱面的指標[8]。完成對路段運行速度的分析計算后，系統以運行速度為依據通過計算確定汽車制動系統溫度參數，此時對于設計人員而言，可將制動系統溫度計算結果作為依據，在具有良好視距條件的部位設計避險車道，或采用其他形式的安全設施，以此保證路段的行車安全。與此同時，系統能對計算確定的汽車制動系統溫度等參數進行自動保存，并在成果輸出這一功能的支持下，導出各路段不同運行速度情況下對應的汽車制動系統溫度預測結果。
3結語
綜上所述，在當前的公路工程設計工作中，如何在BIM技術的支持下切實提高設計效率與質量是公路領域BIM技術應用難題所在。以上結合以往設計工作經驗，充分利用BIM技術具有的自動計算功能與輔助分析功能使二維設計文件和BIM數據之間實現互聯互通，并提出一套以BIM技術為基礎的公路工程行車安全設計及綜合評價方法，以此提高設計工作效率與安全性。在之后的工作當中，還能通過對VR技術等的應用開展虛擬駕駛，這對促進BIM技術在公路工程領域中的應用和推動公路設計改革都有十分重要的現實意義。
作者:謝海明 單位:云南省公路科學技術研究院