BIM在路上

文/圖 中科軟科技股份有限公司 王志軍 潘江塞 蘇仁玲

近年來，建筑信息模型（Building Information Modeling，以下簡稱“BIM”）從建筑領域逐漸拓展到交通工程領域，伴隨著應用的深入，BIM取得了長足發展。但由于工程全生命周期內各個單元數據的不統一，形成數據孤島，再加上大量翻模，使得BIM落地應用始終停留在“兩張皮”狀態，無法發揮真正作用，甚至讓一部分人誤以為道路工程中搭建的BIM系統就好比企業協同辦公的OA系統。其實，BIM在我國道路工程數字建造中的實際運用遠超于此，而究其根本原因，是對于BIM的認識過于片面。

概念 BIM是什么

2002年，BIM這一概念由Autodesk公司率先提出，現已在全球范圍內得到業界認可。國內對BIM相對一致的中文翻譯為“建筑信息模型”。住房和城鄉建設部在2016年發布的《建筑信息模型應用統一標準》中，將BIM定義為：“在建設工程及設施全生命周期內，對其物理和功能特性進行數字化表達，并依此設計、施工、運營的全過程和結果的總稱”。

在各行業工程設計、建造的管理過程中，可將BIM作為數據化工具，以建筑信息為載體將各工程項目的各階段工程信息、過程性分析和資源共享集中在同一個模型內，便于工程承建者、養護者、運維者、使用者進行數據交互與疊加，并在工作過程中對各種建筑信息作出正確認識和高效應對，為設計團隊、建筑單位、運維單位等各方建設主體提供協同工作的基礎，以達到生產效率提高、成本降低和工期縮短的效果。另外，BIM的應用還便于后期疊加上層業務，使工程信息化水平得到大幅提高。

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OA是什么？

OA（Office Automation）即辦公自動化，是將信息化技術運用到傳統辦公方式，進而形成的一種新型辦公方式。辦公自動化利用現代化設備和信息化技術，代替辦公人員傳統的部分手動或重復性業務活動，優質而高效地處理辦公事務和業務信息，實現對信息資源的高效利用，進而達到提高生產率、輔助決策的目的。

誤區 BIM不等于OA

BIM的概念一經提出，便有大量“BIM”項目紛紛涌現。尤其是“十三五”以來，經過大量的建筑設計實踐，我國的BIM技術突飛猛進，但其中大量的項目只是所謂的“BIM項目”，大多是為了BIM概念的噱頭、為了招投標需求而將BIM納入項目，或者是將BIM定義為三維模型應用等……這種項目實踐、概念轉換并沒有將BIM的核心價值和應用能力體現出來，更無法獲得BIM本應帶來的真正價值。

馬鞍山長江公路大橋

當前，只有小部分項目真正把BIM技術應用于工程的全流程，發揮其價值。尤其是在交通領域，BIM主要被集中應用在施工階段，且以翻模為主，僅能將部分設計信息傳遞到施工階段，缺乏合適的平臺用以添加并集成設計、監測、管養、運維等信息，因此極大地限制了BIM在交通行業中的應用，使得BIM僅起到了像OA系統一樣的作用。但是BIM絕不等于OA，BIM技術在交通行業推廣的價值主要體現在實現項目的監測、預測和控制，以及全流程的信息共享，促進交通行業生產方式的改變及交通行業信息化的進一步發展。

現狀 交通BIM的主要應用

近年來，由于交通嚴重擁堵、設備設施老化，道路地下管線存在碰撞、交叉等難題，導致相關部門在進行道路養護、基礎設備設施維護時出現操作空間狹窄、施工困難、施工現場周邊行人和車輛存在交通安全隱患等問題。

想要解決這些問題，可通過BIM結合GIS，對施工方案、養護方案、運維方案進行模型動態模擬，通過將不同時段的交通流量等參數輸入模型得出結果，再根據模型輸出結果對方案中各系數進行調優，使方案真正具備指導意義和可行性。同時，提高交通工程設計工作、管養工作、運維工作的科學性，提升交通行業的數字化、信息化水平，從而實現對整個交通行業的精細化管理。

BIM技術在工程設計領域的應用

BIM技術在公路工程設計領域的應用，表現為通過構建三維模型模擬呈現公路周邊的地貌，反映待建區域的地質情況，為工程設計提供更全面、更精準的數據支撐。通過BIM技術還可在公路工程設計的總體規劃基礎上，著重體現橋梁、隧道、服務區等重點區域，給參建方的施工工作提供更合理、更直觀的參考。

在總體設計方案確定后，通過BIM技術即可生成詳細的三維模型，再結合該項工程的實際需求、建設目標和工程所在地的地貌環境等信息，從標準數據庫中選取有關道路模型外觀等的詳細信息，使生成的模型更貼合實際設計方案，便于工程各參建方在設計、施工環節的溝通。

此外，在公路設計過程中，還要針對特殊路段或重點部位構建三維模型，以便突出細節，通過疊加BIM技術，可形成更好的對比與協同效果；通過在三維模型構建過程中增加公路路面鋪裝材料、路面施工工藝等屬性信息，幫助負責工程生命周期內各個環節的團隊獲取更多信息，能夠進一步完善設計方案，為后續的施工提供有力支持。

BIM技術在交通管養領域的應用

在交通領域，BIM技術應用雖然起步較晚但推廣速度很快，原因主要在于交通行業特殊的運營管理模式對于推廣BIM技術具有先天優勢。

隨著近幾年交通行業信息化技術的發展，智能建養技術成為橋梁、隧道建養發展的必然趨勢。目前，長大橋梁、隧道在勘察設計、施工建設、運營監測與養護等環節的信息相互獨立，海量數據無法共享，存在嚴重的信息孤島問題。要解決這一問題，就需融入BIM、云計算、物聯網和大數據等前沿技術，推動橋梁、隧道在設計、施工、運維、養護全生命周期內的技術創新，實現全生命周期內的信息共享，進一步提升橋梁、隧道的管養一體化水平和協同管理水平。

圖1.公路機電設施管養信息平臺

針對橋梁、隧道等主體搭建管養信息平臺，并確保管養模擬方案盡可能反映真實情況，通過對公路機電設施運行狀態實時監控、對公路資產和設備加強養護管理，使平臺能夠自動預警故障設備、故障程度，并按《公路隧道養護技術規范》的規定分配設備及故障權重，自動評定機電設施技術狀況；在隧道機電設施設備發生故障時，能夠在線關聯查詢該設備的基本信息、拓撲信息，以及運行記錄、故障記錄和設備具體位置等相關信息，并及時聯系相關單位進行維修，縮短維修處理時間；基于BIM與GIS技術相結合而成的電子地圖、時間歷史軸線、日程表，需以位置或區域為抓手，層層遞進將隧道機電設施設備的在線運行狀態、巡檢過程記錄及維修更換記錄等，串成完整的數據鏈導入搜索引擎中，從而分類建立起隧道機電設施的垂直型內容引擎，方便公路隧道運營人員進行數據查詢和統計。

例如北京市，為解決隧道交通安全問題，實現機電設備的可視可控，業務運營的安全、高效，創建了隧道信息化智能管理平臺。平臺以BIM為核心，通過三維建模，接入通風、照明、供配電、消防、監控設備系統，實現了交通管養部門對管轄范圍內公路隧道相關機電設施的統一管養。該平臺使用后，不但做到了數據分析和共享，完善了隧道的整體管理機制，降低了交通事故的發生率，還輔助規范了養護單位的運營能力，提升了應急事件的處置能力，在提高運維效率的同時，降低了維護成本。

圖2.BIM應用于路網的運行監測機制

BIM技術在路網運行監測領域的應用

BIM技術不僅可以應用于橋梁、隧道管養方面，還可結合幾何模型與車輛行為模型，盡可能真實地反映交通管制、不良氣候、車輛特點等多種因素對交通仿真的影響，從而建立符合實際通行情況的動態交通組織模型，統計分析交通通行情況。

大面積的交通流仿真可快速直觀地論證交通工程改擴建方案在宏觀層面的可行性。在工程改擴建前進行交通動態仿真，可復現交通流的時空變化，深入分析車輛、駕駛員、行人、道路等交通特征，有效實施交通規劃、交通組織與管理，實現交通能源節約與運輸流量合理化。通過組織模擬路網中車輛的運行情況，不僅能夠對某個交通點位是否擁堵進行科學預測，還可有針對性地提出相應的交通疏導分流措施。

在BIM平臺的基礎上，結合物聯網、大數據、3S等多項技術，通過接入交通基礎設施數據、外場設備數據、路網事件數據、設備及公路運行狀況數據，基于交通“一張圖”全面展示路網運行狀態、監控公路運行異常、突發情況，可實現對國、省、市、縣道路的動態監測、健康監測及道路技術狀況的跟蹤，以及對公路基礎設施、動態信息資源的有效整合和直觀展示，依托“面、線、點”實現從宏觀到微觀的全過程管理，預測公路運行異常、突發情況，及時預警，并根據事件分級生成相應的預警建議。

BIM技術在運維領域的應用

為加強運維工作的考核管理，保障公路應用系統和外場設備正常運轉，搭建一套涵蓋各類信息化項目的智能運維監管平臺成為趨勢。

智能運維監管平臺基于BIM技術與地理信息技術，實現了對外場交調、視頻、軸載、情報板、移動車輛等設備健康狀況的立體化、直觀化、自動化監測；實現了對外場設備在線率、完好率、數據及時率、在線時長比例等指標的智能化監控；對事件數據上報、設備維修變更、日常任務管理等進行流程化監管，實現了運維工作績效評級指標體系的搭建。此外，平臺還能夠輔助整個省份運維管理水平的透明化監督考核，在收集用戶需求的同時解決用戶的使用問題，有效地保證了運維服務水平。

BIM技術在運維領域的應用可轉變原有單一報障模式，實現在多級單位之間形成行之有效的運維管理機制，不僅以社會化方式為政府信息化建設提供了專業化服務，也可大幅降低信息化系統投入，減少工作人員在系統建設和運維等方面的工作量。

未來，BIM在交通工程領域，尤其是公路建設領域中的數字化應用將愈加成熟。隨著應用技術的不斷進步，BIM與GIS、物聯網、云平臺、大數據的協同應用，將為智慧交通、智慧運維提供更科學、更智能、更安全的應用支撐。雖然限于建設管理模式和軟件技術水平，BIM受到方方面面的瓶頸制約，但只要在正確的發展路徑上前行，BIM就會為交通工程企業的數字化轉型帶來更多發展空間。