BIM在路上

文/图 中科软科技股份有限公司 王志军 潘江塞 苏仁玲

近年来，建筑信息模型（Building Information Modeling，以下简称“BIM”）从建筑领域逐渐拓展到交通工程领域，伴随着应用的深入，BIM取得了长足发展。但由于工程全生命周期内各个单元数据的不统一，形成数据孤岛，再加上大量翻模，使得BIM落地应用始终停留在“两张皮”状态，无法发挥真正作用，甚至让一部分人误以为道路工程中搭建的BIM系统就好比企业协同办公的OA系统。其实，BIM在我国道路工程数字建造中的实际运用远超于此，而究其根本原因，是对于BIM的认识过于片面。

概念 BIM是什么

2002年，BIM这一概念由Autodesk公司率先提出，现已在全球范围内得到业界认可。国内对BIM相对一致的中文翻译为“建筑信息模型”。住房和城乡建设部在2016年发布的《建筑信息模型应用统一标准》中，将BIM定义为：“在建设工程及设施全生命周期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并依此设计、施工、运营的全过程和结果的总称”。

在各行业工程设计、建造的管理过程中，可将BIM作为数据化工具，以建筑信息为载体将各工程项目的各阶段工程信息、过程性分析和资源共享集中在同一个模型内，便于工程承建者、养护者、运维者、使用者进行数据交互与叠加，并在工作过程中对各种建筑信息作出正确认识和高效应对，为设计团队、建筑单位、运维单位等各方建设主体提供协同工作的基础，以达到生产效率提高、成本降低和工期缩短的效果。另外，BIM的应用还便于后期叠加上层业务，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）即办公自动化，是将信息化技术运用到传统办公方式，进而形成的一种新型办公方式。办公自动化利用现代化设备和信息化技术，代替办公人员传统的部分手动或重复性业务活动，优质而高效地处理办公事务和业务信息，实现对信息资源的高效利用，进而达到提高生产率、辅助决策的目的。

误区 BIM不等于OA

BIM的概念一经提出，便有大量“BIM”项目纷纷涌现。尤其是“十三五”以来，经过大量的建筑设计实践，我国的BIM技术突飞猛进，但其中大量的项目只是所谓的“BIM项目”，大多是为了BIM概念的噱头、为了招投标需求而将BIM纳入项目，或者是将BIM定义为三维模型应用等……这种项目实践、概念转换并没有将BIM的核心价值和应用能力体现出来，更无法获得BIM本应带来的真正价值。

马鞍山长江公路大桥

当前，只有小部分项目真正把BIM技术应用于工程的全流程，发挥其价值。尤其是在交通领域，BIM主要被集中应用在施工阶段，且以翻模为主，仅能将部分设计信息传递到施工阶段，缺乏合适的平台用以添加并集成设计、监测、管养、运维等信息，因此极大地限制了BIM在交通行业中的应用，使得BIM仅起到了像OA系统一样的作用。但是BIM绝不等于OA，BIM技术在交通行业推广的价值主要体现在实现项目的监测、预测和控制，以及全流程的信息共享，促进交通行业生产方式的改变及交通行业信息化的进一步发展。

现状 交通BIM的主要应用

近年来，由于交通严重拥堵、设备设施老化，道路地下管线存在碰撞、交叉等难题，导致相关部门在进行道路养护、基础设备设施维护时出现操作空间狭窄、施工困难、施工现场周边行人和车辆存在交通安全隐患等问题。

想要解决这些问题，可通过BIM结合GIS，对施工方案、养护方案、运维方案进行模型动态模拟，通过将不同时段的交通流量等参数输入模型得出结果，再根据模型输出结果对方案中各系数进行调优，使方案真正具备指导意义和可行性。同时，提高交通工程设计工作、管养工作、运维工作的科学性，提升交通行业的数字化、信息化水平，从而实现对整个交通行业的精细化管理。

BIM技术在工程设计领域的应用

BIM技术在公路工程设计领域的应用，表现为通过构建三维模型模拟呈现公路周边的地貌，反映待建区域的地质情况，为工程设计提供更全面、更精准的数据支撑。通过BIM技术还可在公路工程设计的总体规划基础上，着重体现桥梁、隧道、服务区等重点区域，给参建方的施工工作提供更合理、更直观的参考。

在总体设计方案确定后，通过BIM技术即可生成详细的三维模型，再结合该项工程的实际需求、建设目标和工程所在地的地貌环境等信息，从标准数据库中选取有关道路模型外观等的详细信息，使生成的模型更贴合实际设计方案，便于工程各参建方在设计、施工环节的沟通。

此外，在公路设计过程中，还要针对特殊路段或重点部位构建三维模型，以便突出细节，通过叠加BIM技术，可形成更好的对比与协同效果；通过在三维模型构建过程中增加公路路面铺装材料、路面施工工艺等属性信息，帮助负责工程生命周期内各个环节的团队获取更多信息，能够进一步完善设计方案，为后续的施工提供有力支持。

BIM技术在交通管养领域的应用

在交通领域，BIM技术应用虽然起步较晚但推广速度很快，原因主要在于交通行业特殊的运营管理模式对于推广BIM技术具有先天优势。

随着近几年交通行业信息化技术的发展，智能建养技术成为桥梁、隧道建养发展的必然趋势。目前，长大桥梁、隧道在勘察设计、施工建设、运营监测与养护等环节的信息相互独立，海量数据无法共享，存在严重的信息孤岛问题。要解决这一问题，就需融入BIM、云计算、物联网和大数据等前沿技术，推动桥梁、隧道在设计、施工、运维、养护全生命周期内的技术创新，实现全生命周期内的信息共享，进一步提升桥梁、隧道的管养一体化水平和协同管理水平。

图1.公路机电设施管养信息平台

针对桥梁、隧道等主体搭建管养信息平台，并确保管养模拟方案尽可能反映真实情况，通过对公路机电设施运行状态实时监控、对公路资产和设备加强养护管理，使平台能够自动预警故障设备、故障程度，并按《公路隧道养护技术规范》的规定分配设备及故障权重，自动评定机电设施技术状况；在隧道机电设施设备发生故障时，能够在线关联查询该设备的基本信息、拓扑信息，以及运行记录、故障记录和设备具体位置等相关信息，并及时联系相关单位进行维修，缩短维修处理时间；基于BIM与GIS技术相结合而成的电子地图、时间历史轴线、日程表，需以位置或区域为抓手，层层递进将隧道机电设施设备的在线运行状态、巡检过程记录及维修更换记录等，串成完整的数据链导入搜索引擎中，从而分类建立起隧道机电设施的垂直型内容引擎，方便公路隧道运营人员进行数据查询和统计。

例如北京市，为解决隧道交通安全问题，实现机电设备的可视可控，业务运营的安全、高效，创建了隧道信息化智能管理平台。平台以BIM为核心，通过三维建模，接入通风、照明、供配电、消防、监控设备系统，实现了交通管养部门对管辖范围内公路隧道相关机电设施的统一管养。该平台使用后，不但做到了数据分析和共享，完善了隧道的整体管理机制，降低了交通事故的发生率，还辅助规范了养护单位的运营能力，提升了应急事件的处置能力，在提高运维效率的同时，降低了维护成本。

图2.BIM应用于路网的运行监测机制

BIM技术在路网运行监测领域的应用

BIM技术不仅可以应用于桥梁、隧道管养方面，还可结合几何模型与车辆行为模型，尽可能真实地反映交通管制、不良气候、车辆特点等多种因素对交通仿真的影响，从而建立符合实际通行情况的动态交通组织模型，统计分析交通通行情况。

大面积的交通流仿真可快速直观地论证交通工程改扩建方案在宏观层面的可行性。在工程改扩建前进行交通动态仿真，可复现交通流的时空变化，深入分析车辆、驾驶员、行人、道路等交通特征，有效实施交通规划、交通组织与管理，实现交通能源节约与运输流量合理化。通过组织模拟路网中车辆的运行情况，不仅能够对某个交通点位是否拥堵进行科学预测，还可有针对性地提出相应的交通疏导分流措施。

在BIM平台的基础上，结合物联网、大数据、3S等多项技术，通过接入交通基础设施数据、外场设备数据、路网事件数据、设备及公路运行状况数据，基于交通“一张图”全面展示路网运行状态、监控公路运行异常、突发情况，可实现对国、省、市、县道路的动态监测、健康监测及道路技术状况的跟踪，以及对公路基础设施、动态信息资源的有效整合和直观展示，依托“面、线、点”实现从宏观到微观的全过程管理，预测公路运行异常、突发情况，及时预警，并根据事件分级生成相应的预警建议。

BIM技术在运维领域的应用

为加强运维工作的考核管理，保障公路应用系统和外场设备正常运转，搭建一套涵盖各类信息化项目的智能运维监管平台成为趋势。

智能运维监管平台基于BIM技术与地理信息技术，实现了对外场交调、视频、轴载、情报板、移动车辆等设备健康状况的立体化、直观化、自动化监测；实现了对外场设备在线率、完好率、数据及时率、在线时长比例等指标的智能化监控；对事件数据上报、设备维修变更、日常任务管理等进行流程化监管，实现了运维工作绩效评级指标体系的搭建。此外，平台还能够辅助整个省份运维管理水平的透明化监督考核，在收集用户需求的同时解决用户的使用问题，有效地保证了运维服务水平。

BIM技术在运维领域的应用可转变原有单一报障模式，实现在多级单位之间形成行之有效的运维管理机制，不仅以社会化方式为政府信息化建设提供了专业化服务，也可大幅降低信息化系统投入，减少工作人员在系统建设和运维等方面的工作量。

未来，BIM在交通工程领域，尤其是公路建设领域中的数字化应用将愈加成熟。随着应用技术的不断进步，BIM与GIS、物联网、云平台、大数据的协同应用，将为智慧交通、智慧运维提供更科学、更智能、更安全的应用支撑。虽然限于建设管理模式和软件技术水平，BIM受到方方面面的瓶颈制约，但只要在正确的发展路径上前行，BIM就会为交通工程企业的数字化转型带来更多发展空间。