BIM技術在高速公路收費系統中應用

楊 威

（中交隧道局電氣化工程有限公司，北京 100102）

1 引言

高速公路機電工程收費系統BIM技術應用研究從收費系統BIM建模、施工過程管理、施工進度控制、質量控制、安全管理、試運行管理、運營管理等方面出發，結合現有高速公路機電收費系統施工技術和工藝及運營管理情況，研究降低施工成本、優化施工流程，提升運行階段收費系統運營管理水平、降低運營管理成本方案，建立形成高速公路收費系統施工管理平臺，實現為高速公路建設增值。

2 建模管理

本文以項目所在合長高速公路清平收費站收費系統工程為基礎構建BIM模型進行探討，清平收費站土建車道為3入5出車道，機電車道為3入3出車道（預留機電車道2個）；其中設置1入1出ETC車道，2入2出MTC車道；出口車道設置整車式稱重系統；收費島上設備主要有收費亭、自動欄桿機、車牌識別、車道攝像機、手動欄桿機、霧燈、天棚信號燈、費額顯示器、通行信號燈等設備。建模前先構建收費島設備和結構族庫及機房設備和結構族庫，形成機電收費系統設備族庫，便于整體模型建立；族庫建立完成后，構建場地模型，并按照設計圖紙將族庫一一導入，布局完成后將管道及光電纜通道連接，形成本項目收費站機電系統模型。

3 施工管理

收費站收費機電工程施工涉及到施工過程管理和物資設備管理，施工過程管理分為收費土建施工管理和機電設備安裝管理。收費土建施工BIM應用和建筑類BIM應用相似，依托模型，對分項工程如人手井制作、收費島制作、收費稱臺基礎、攝像機基礎等按照施工工序依次從基坑開挖、鋼筋加工制作、模板加工、混凝土澆筑形成技術交底視頻，視頻中提供施工工序需注意事項及作業說明，在施工前通過視頻進行技術交底，實現指導施工目的。BIM技術應用于機電設備安裝在設計階段和安裝階段運用較多，在設計階段通過構建的模型進行設備模擬安裝及安裝效果檢查，預見安裝中將發生問題，優化設計方案，降低問題發生概率；設備安裝視頻技術交底亦分為收費亭、車道設備、收費稱臺、亭內設備、攝像機、機房設備等技術交底，技術交底視頻制作按照工序流程依次順序為現場基礎檢查、設備安裝法蘭尺寸核對、管道穿線模擬、設備接線模擬，在安裝技術交底視頻中，詳細說明各設備電源線、控制線的接線位置和接線方式及設備安裝過程中需要注意事項。設備安裝完成后調試過程根據設備將運行狀態，模擬各車輛行進過程中設備動作需求，形成收費設備機電調試對比視頻。

物資設備管理貫穿于物資設備的采購進場、安裝、及使用階段，在物資設備采購階段，可以通過BIM模型，形成機電工程施工實際需求物資材料清單數量表，如機電工程施工過程中電纜配盤，可通過模型統計核算，該配盤考慮了與之相關需求工程量，能夠滿足施工實際需求，與設計圖紙估算相比，可大大降低電纜材料的浪費；在設備安裝及使用管理方面，在設備進場后，對每個設備的名稱、規格型號、品牌、供貨商、技術參數、配置參數、安裝位置等形成文檔后編制成二維碼，在設備安裝過程中只需對每個設備進行掃碼即可知道該設備安裝位置及配置參數，簡化了設備安裝流程，同時二維碼應用后，也便于了庫存設備管理，物資設備管理人員只需掃碼即可知道庫存設備的信息，降低了設備管理人員的技術水平需求，讓更多的專業技術人才應用到更高需求崗位，降低項目的人員成本。

4 進度控制

施工進度管理做為施工過程中一個重要環節，其管理效果直接影響項目的運行，是對項目投資的最直接反映，通過BIM技術進行進度管理，其主要特點是可視性強、信息收集面廣和可以實現協同管理。在三維模型中通過對施工組織中的進度控制目標進行拆分，詳細分列到每項施工工序中，再將每個工序的開工、完工時間應用到BIM模型中，讓每個模型均具備各自施工計劃時間表，整合后就將項目的進度計劃從橫道圖形式轉變為BIM模型中的實體完成模擬。通過進度BIM模型，可直觀的分析每日工作量、機械設備需求、人員配置、物資需求等，實現資源的協同；單日施工完成后將日進度完成情況寫入BIM模型，通過計劃完成與實際完成模型對比和實際資源投入和計劃資源投入對比，可以直觀的發現進度偏差和資源偏差，更便于項目進度調整及糾偏。

5 質量管理

施工過程中質量控制是項目安全、穩定運行的根本，項目不同的參建主體，所關注的質量對象和重點不盡相同，機電工程收費系統施工施工方質量管理重點體現在設計優化階段和施工階段的質量管控。BIM技術應用到質量管理體現在如下方面，在設計優化階段，通過BIM建模，對各個族庫組合，進行碰撞檢測試驗，發現存在碰撞的部位，同時模擬最合適的組合方式，優化設計方案；在施工階段，通過BIM模型，形成BIM應用實景圖，通過實景模型和施工現場比對，直觀的對檢測最終成果，發現不足之處調整修改，同時將實際設備安裝效果與模擬效果進行對比，找出不足，形成整改方案，實現質量最優。

6 安全管理

項目管理首要即為安全管理，其是項目管理過程中的重中之重，高速公路收費系統施工涉及到的安全風險源有觸電風險源、火災風險源、吊裝作業風險源、物體打擊風險源等等，通過實地取景，將施工現場存在的安全風險源匯入到收費系統BIM模型中，形成施工現場安全風險模型。可通過模型導出安全風險平面布置圖，放置在施工現場的出入口，時刻提醒施工人員注意現場存在的安全風險，讓施工人員牢記安全紅線；同時還可將VR的應用到BIM模型中，形成安全風險VR模擬，可以讓施工人員在VR模擬中實際體驗到風險造成傷害，提高施工人員安全意識。

7 運營管理

BIM技術在高速公路收費系統中應用的意義主要是收費系統全生命周期管理，在以上介紹的設計階段BIM技術管理和施工階段BIM技術管理外，但高速公路機電工程經歷最長的還是在運營階段，BIM技術應用的重點應該表現在運營管理階段，實現運營管理階段的降本增效，為建設項目增值，是BIM技術應用的根本目的。高速公路收費系統與高速公路運營管理密切相關，收費系統的建設的工程質量直接影響運營管理過程中管理者的體驗。通過施工階段BIM技術應用形成的模型，在高速公路建成后，將施工記錄、試運行記錄、調試記錄、設備數據庫、運行注意事項等匯入到模型中，形成機電工程運營管理BIM模型，交由運營管理單位，其可通過模型內施工記錄等資料，直觀了解各機電設備的實施詳情，當設備發生故障后可以快速溯源，找到故障發生原因。BIM技術與二維碼技術結合應用后，通過對二維碼數據庫管理更新，并加入運行記錄、維修記錄等，形成運營階段高速公路機電設備二維碼數據庫，通過對設備數據庫動態管理，可實現高速公路收費系統設備全面管理，提高了設備的運行管理水平。

8 結束語

隨著BIM技術的不斷應用，BIM技術將更廣泛的應用于高速公路機電工程施工過程中，現階段的研究僅通過施工層面出發，依托二維施工圖紙建模，實施起點相對較低。但隨著BIM技術的廣泛應用，高速公路機電施工亦將從初步設計開始至整個項目運營期間均應用BIM技術。其對高速公路建設的施工管理和運營管理均能帶來更大效益，應用前景廣泛。