高速公路交安设施工程设计优化与评价研究

摘要 随着高速公路交通量的不断增加，交通安全设施的有效性显得尤为重要。目前高速公路在设计、施工和维护中存在诸如护栏防撞能力不足、交通标志反光效果差和标线老化等问题。为此，该文提出了一系列优化措施，包括提升护栏高度、更新交通标志、改善标线质量以及完善其他安全设施。此外，结合错觉原理、景观设计、智能技术和高性能反光膜相关设计，用以增强驾驶员警觉性和夜间可见性。该文通过引入BIM（建筑信息模型）技术，总结了其在交通安全设施评价中的优势，并通过贵州剑黎高速公路案例，验证了基于BIM的交通安全设施评价方法的有效性与准确性，为提升高速公路安全性提供了科学且系统的管理依据。

关键词 高速公路；交安设施；设计优化；评价

中图分类号 U442 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）23-0109-03

0 引言

21世纪以来，中国汽车数量激增，2023年比十年前增加超过1亿辆，伴随而来的是新手驾驶员的迅速增加。然而，尽管交通情况有所改善，交通事故死亡人数却显著上升，已成为严重的社会问题。造成交通事故的因素比较复杂，其主要源于不良的交通环境。发达国家通过综合措施改善交通安全，而发展中国家因基础设施不完善而面临更高的死亡率。因此，提高道路安全设施的设计和施工质量，尤其在高流量、高速度的情况下，变得尤为重要。新工艺、新材料的发展以及BIM技术的应用为交通安全设施的科学管理提供了新的可能，相关部门应关注这些变化，以提升交通管理水平，增强行业竞争力。

1 高速公路交通安全设施优化

1.1 高速公路安全设施现状分析

当前高速公路交通安全设施存在多种隐患，这些隐患主要由设计、施工和维护等方面的不足所引起。许多高速公路仍沿用早期建设规范，而相关标准近年来不断更新，导致部分设施无法适应现有道路条件。此外，交通安全设施的设计缺乏对“人－车－路”综合系统的整体考虑，导致安全保障效果不佳。具体问题包括护栏的防撞能力不足，侧向净距和横向间距不够，过渡段护栏不连续等；交通标志存在反光效果差、信息不清晰和标志内容过多等问题；交通标线普遍老化、磨损严重，且反光效果差；其他安全设施如防眩设施、视线诱导设施、缓冲设施和隔离设施缺失或布局不合理，影响整体安全性能。

1.2 高速公路安全设施优化分析

该文通过对省高速公路的交通安全设施现状的综合分析，从设施类型——护栏、交通标志、交通标线、其他安全设施四个方面，提出优化方案[1]。具体优化措施如表1所示。

1.3 安全设施完善性细节优化

为提升安全设施的完善性，从以下四方面进行优化：应用错觉原理、采用景观化新设计理念、推动安全设施的智能化与反光膜应用[2]。优化细节如表2所示。

2 安全设施施工管理要点和质量控制

2.1 施工要点

标线和标志施工要点：标线施工前需制订计划，准备设备和涂料，并用警示桩隔离施工区域确保安全。施工时先进行预标线并涂底漆增强黏结力，涂线后检查均匀性和反光效果。标志施工前勘查现场，确定位置并排除障碍物，确保基坑排水系统完善，安装时避免破坏周边设施，面板垂直，混凝土强度达到80%时再安装标志。

护栏和隔离设施施工要点：护栏施工前使用全站仪或经纬仪确保线形准确，检查立柱与构筑物冲突，严格控制高程，进行防锈处理并分层浇筑混凝土。隔离设施施工前，监理检查立柱、网和障碍物，确保基坑等距设置，立柱稳固后安装隔离网，确保连接无缺口。

防眩与视线诱导设施施工要点：防眩设施施工前应清除障碍物并检查预埋件，混凝土强度达到70%时安装，确保角度和距离符合设计要求。视线诱导设施施工前检查反射器质量，设置标志并在必要时暂停交通，确保诱导标志高度统一，提升交通安全性。

2.2 安全设施施工管理中的质量控制

随着我国高等级公路网络扩展，安全设施要求不断提高，但由于中小企业主导市场，施工质量参差不齐，尤其在养护方面存在提升空间。因此，质量控制在施工管理中至关重要，建设各方需要在质量、进度、费用之间找到平衡。质量控制的核心原则是“质量第一，用户至上”“以预防为主”和“数据驱动决策”。施工过程中，必须以质量为核心，确保设施长期可靠性，监理部门应提前介入，定期检查施工质量，预防潜在问题。同时，通过科学评估标准和数据分析提高控制的客观性。具体措施包括对施工人员进行专业培训，严格控制进场材料和设备，落实“每人一机”责任制，制定合理施工方案，质量验收由业主和监理共同完成，确保工程符合质量标准和投标要求。

3 基于BIM技术的高速公路交安设施安全评价

3.1 基于BIM技术的交安设施安全评价方法

BIM技术在道路工程中具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等五大核心优势，贯穿工程全生命周期，尤其在交通安全评价中得到了有效支持。基于BIM的交通安全设施评价方法，首先应建立完整的BIM模型，通过评价系统自动核算定量和定性指标。该系统基于BIM平台和Visual Studio开发环境，采用C#语言实现，内置物元模型评价方法。定量指标由BIM模型自动审核，定性指标通过人机交互式评价，结果具有良好可视化效果。

3.2 交安设施安全评价系统开发

3.2.1 交安设施评价系统功能架构设计

该交通安全设施评价系统由人机交互模块和计算评价模块组成。人机交互模块支持评估者登录、数据输入与修改，并与BIM软件联动，展示三维效果，帮助评估者直观识别合规与不合规部分，简化审查与修改过程。计算评价模块通过BIM模型进行现状分析与综合计算评价，首先基于交通安全设施设计规范进行自动合规审查，并反馈不合规部分，随后专家对定性指标进行合理性评估。

3.2.2 系统功能模块分类

系统包括四类功能模块：系统管理模块、数据管理模块、评估功能模块、可视化功能模块[4]。具体功能和细节如表3所示。

3.3 案例分析

3.3.1 工程概况

贵州剑黎高速公路JA-1标项目位于贵州省黔东南州，起点为剑河县柳川镇台格溪，终点位于黎平县北部的八舟河。项目合同段起止里程为K0+000～K74+080.425，全长74.754 km。施工内容包括12 018 m混凝土护栏、101 450 m波形梁护栏、73 099 m隔离栅、1 676套道路交通标志、127 332 m2道路标线、534 m声屏障、5 606 m防眩网、12 748块防眩板及其他附属交通安全设施。

3.3.2 交安设施BIM核心模型建立

结合BIM平台和Civil 3D软件，交通安全设施建模过程分为四个阶段：首先，通过三角网或栅格曲面生成地形；其次，利用单元法创建平面线形，并通过纵横断面展示地形起伏，按标准设计文档在Civil 3D中配置横断面；然后，使用Revit建模交通标志、标线和护栏，并导入Civil 3D进行布局，确保与地形和线形的精准对接，特别是护栏类型的处理；最后，隔离设施和防撞垫建模较为简单，隔离栅用于道路运营，防撞垫设置于交通分流端，完成后在Revit中建模并导入Civil 3D进行布置。通过此过程，可以基于设计文件直接提取并展示如路侧护栏宽度等定量指标的合规性。

3.3.3 交安设施评价指标体系

建立的评价指标体系，包括定性指标和定量指标。为提高效率，本评价系统将定量指标的审查基于所建立的BIM模型实现自动化。指标体系如表4所示。

3.3.4 结果分析

用户在点击评价管理选项卡后，可通过BIM模型选择相应子系统并依次进行定量指标的自动合规检查，系统将直接生成评估结果。定性指标的扣分值由专家调查法确定，录入时需根据构件分类及参数（包括系统编码和指标编码）进行输入。系统包括五个子系统——护栏、交通标志、交通标线、隔离设施和防眩设施，通过输入相应编码来明确具体评价指标。权重计算采用对比矩阵法，根据各指标的重要性进行排序，最终确定各指标的权重值。完成定量、定性指标的权重计算、自动合规检查和专家评分后，系统将统计并展示各子系统的分数和整体评价结果，同时通过关联函数K（X）计算最终评价等级，确保评估过程的全面性和准确性。评价结果如图2所示。

基于BIM的交通安全设施评价系统的最终评估结果与现场评价基本一致，均为一级安全性等级。系统保留了各子系统及整体的综合评分，体现了BIM在数据存储与应用方面的优势。这表明基于BIM平台开发的评价系统不仅准确有效，还能够存储和利用大量数据，展示了BIM技术在交通安全设施评估中的信息化优势。

4 结论

当前，高速公路交通安全设施存在护栏防撞能力不足和交通标志反光效果差等问题。为此，文章提出相应的优化措施，如提升护栏高度、更新标志、改善标线，并结合错觉原理、景观设计、智能技术和高性能反光膜等设计，提升驾驶员警觉性和夜间可见性。BIM技术在交通安全设施评价中通过可视化和高效数据管理，支持工程生命周期的设计与维护，结合定量与定性指标提高评价的准确性和透明度。经贵州剑黎高速公路案例验证，开发的安全评价系统与工程现场评价结果一致，证明其具备高效评估能力，可为未来交通安全管理和设施优化提供有效支持。

参考文献

[1]王润泽.基于BIM技术的道路工程交安设施安全评价应用研究[D].宁夏：宁夏大学， 2021.

[2]龚伟，朱炎.高速路面养护与交安设施协调优化[J].中国公路， 2024（17）：954-56.

[3]杜苗苗.基于可靠性评价的交安设施改进优化措施研究[J].山西交通科技， 2022（2）：97-99.

[4]卢磊磊.浅析山区高速公路的交安设计策略[J].黑龙江交通科技， 2021（1）：40-41.