BIM在道路設施養護中的應用需求與創新

文 / 賀新平

隨著國內公路通車里程數量的不斷增加，國內道路建設已經開始進入“建養并重”的局面，但是在養護過程中發現道路在設計和施工過程中的相關數據，在參數和標準方面無法達到統一，同時在以上環節中產生的數據無法被運營階段所使用，信息的共享水平比較差。運營單位在面臨大量老舊道路的過程中，需要借助一定的新技術來實現道路設計和施工過程中數據的共享，從而為長久運營提供技術職稱。

隨著BIM技術的不斷發展，目前此種技術已經逐步進入到道路建設和運營環節，初步實現了道路建養過程的信息化管控，為道路建設的發展提供了機遇。鑒于此，本文將對BIM技術在道路設施的養護過程中的應用進行研究。

BIM技術在道路養護中的應用現狀分析

現如今，BIM技術已經在道路設施設計和規劃中開展了初步應用，但是由于此種技術的價值體現周期比較長，相關的政策需求不準確，不同單位對于BIM技術的使用習慣存在差異，導致BIM技術在應用過程中問題較多，建設和養護階段仍然存在大量的數據壁壘，此種技術的價值未得到有效的發揮。

隨著機械化作業水平不斷提升，一系列系技術和新產品正在不斷被應用在道路養護工作中。道路運營過程中，許多單位越來越多的意識到BIM技術的重要性。目前，國內各大高校和科研單位已經以各類形式開展了相關基于BIM技術的應用探索，效果比較明顯，但是其具體應用仍然存在較多問題，例如BIM的原因需求梳理不明確，在養護過程中對于具體的應用內容分析仍然比較膚淺，缺乏道路養護中的具體應用場景，缺乏具體的應用規范。

在國外方面，BIM技術的應用比較廣泛，已經取得了一系列的經濟和社會效益。在標準和政策方面，以英國為例，部分歐洲國家已經相對比較完備，很大程度上提升了設計的效率，降低了項目的整體成本。老齡化程度相對嚴重的企業，還未制定相關的制度，在項目執行過程中，大多還是采用外包和勞務派遣方式實現。

在國內方面，不同地區對于BIM技術的應用水平不一。以北京市為例，已經以公聯公司等為試點單位，開展了BIM技術的探索和示范應用，但是對于此種技術的相關標準和指導意見相對比較少。上海市在BIM技術應用過程中，效果比較好，發展基礎處于各大省市前列。

對比國內和國外，我國在BIM技術的應用方面仍然處于初級階段，在標準制定、技術突破和創新應用方面和歐洲先進國家仍然存在一定的差距。在具體應用場景方面，歐洲和美國等國家已經存在較多的成熟案例，國內在具體應用場景方面仍然處于試點和研究階段，和發達國家仍然存在一定的差距。

道路設施養護過程中BIM的應用需求和目標分析

應用需求分析

本文通過調查問卷方式，對道路設施養護過程中BIM的應用需求進行了調研分析。具體調研結果如下。

在設備的管理方面，大部分企業重點關注設備的狀態信息獲取及管理，超過50%的企業認為對于設備的臺賬管理十分必要。此外，眾多受訪者還列舉了交通運行過程中的數據狀態分析和清掃運行等設備的管理中可以應用BIM技術的場景。

在具體養護工作執行過程中，受訪人員認為對于養護工程在具體施工過程中BIM可以大有所為，此外對于養護工程的成本分析和后期質量檢測等也可以采用BIM技術。

在其他業務管理方面，受訪人員認為對于設備的結構檢測、養護效果評價和應急處置等應用場景均可以采用BIM技術。對調研數據進行比例分析可知，關鍵設備的狀態獲取和日常巡檢需求占比分別達到93%和91%，設備的結構檢測和預防性維修次之，分別占比88%和86%。

應用目標分析

在道路養護設備項目管理過程中，BIM技術的應用，主要是立足養護工作的實際業務需求，從養護對象的本身特點出發，搭建BIM平臺，實現項目管理過程中的質量、成本、效率和計劃等各項管理指標的全面管控。BIM的應用，是以滿足實際業務需求為目標的，但是在應用過程中還要綜合考慮實際的業務投入的數額，實現具體的管理需求。另外，在具體應用過程中，應該站在技術角度實現基于BIM技術的全壽命周期數據集成，實現三維空間物體的可視化表達，以及三維實體定位信息和屬性信息的實時聯動。從基礎設備管理、養護管理、工程管理和安全運行等角度，實現BIM對道路養護項目的全面管控。

基于BIM的道路設施養護應用創新

為了進一步驗證BIM技術在道路設施養護過程中的具體應用場景，本文在調研的基礎上，結合多年的技術經驗，梳理了重點創新應用場景，具體應用場景如下。

基于BIM的數字沙盤

數字沙盤是一種將工程資產信息和BIM模型相結合的技術，數字沙盤能夠支持運營企業實現不同尺度的資產信息查看，是一個可配置性較高的信息化管理平臺。采用沙盤平臺，用戶能夠在項目執行過程中實現對資產數據的全面統籌管理，實時掌控資產信息的現狀，對資產的養護和中長期管理制定好工作計劃。采用沙盤平臺，能夠為用戶提供設備資產保養計劃的推演和評估，并與三維資產模型進行實時關聯，實現保養計劃的聯動仿真。

例如在道路運營過程中，可將橋梁、涵洞、立體交通以及附屬設備等結構進行三維模型管理，實現工程基礎設施和三維模型的統籌管理，支持以上設備和圖紙、視頻等信息的實時關聯，支持以上信息和三維地理位置信息的關聯，實現快速導航，支持沙盤的定位和縮放，基于場景可進行自由切換，有效的支撐了道路養護企業的養護工作開展。

病蟲害預防預測

采用BIM技術實現道路設施的建模，搭建道路車轍動態預測么性，然后將車轍數據錄入值系統中，通過系統程序設置自動生成預測模型，但是此種模型僅僅是曲面模型，距離實際預測還存在一段距離。輸出完成后的濕粒模型便能夠與系統中構建的道路模型完成嚙合，從而完成基于BIM模型的車轍模型預測。隨著系統應用數量的不斷增多，模型能夠根據所填入的信息實現模型的自動更新。隨著道路基礎設施典型參數的不斷優化，會使得路面病蟲害模型能夠快速形成。基于此種基礎，可以根據坐標劃分情況，構建三維全景和道路設施的不同構建以及其位置關系，進而實現設施模型和道路模型的強關聯。日常巡檢人員在應用過程中，對巡檢養護信息的詳細點位進行標注，然后對巡檢詳細信息進行錄入，從而實現巡檢數據的實時共享和比對，進而打造更加快速便捷的應用方案。

基于BIM移動軟件的巡檢

在日常巡檢過程中，僅僅采用線下手段，采用手工錄入表單的方式開展巡檢業務，然后對巡檢信息采用線下傳遞的方式，對巡檢任務進行閉環。為了解決巡檢任務無法實時監控和閉環的問題，在日常巡檢過程中，并且對巡檢點的位置進行快速定位。面對此種問題，巡檢人員急需要找到一種能夠對巡檢位置進行快速標準和定位，對巡檢內容進行實時監控的工具。

近年來，隨著移動應用技術的不斷發展，手機APP已經成為我們日常工作中必備的工具之一，結合BIM技術的不斷發展，將BIM和手機APP進行融合，建立日常巡檢的管理系統，實現巡檢過程中巡檢位置的快速定位，巡檢人員可通過系統對巡檢內容進行快速錄入，標注巡檢位置，從而有效的提升巡檢作業的錄入效率，精確定位巡檢位置，降低巡檢過程中人員所花費的時間，提升作業效率。在系統界面中，可實時對巡檢問題列表進行展示，結合部件的二維碼識別，可采用手機快速上傳巡檢問題部位，并且實現巡檢記錄的快速查詢。

基于BIM的增強現實技術

在完成道路項目交付之后，施工單位能夠將工程實體交付給甲方，并且將相關紙質資料交付給運營單位。

在后期運維過程中，如果出現問題，便需要對運維手冊進行查詢。大量的紙質材料，使得運維手冊查詢非常困難。采用BIM技術之后，可以將部件的具體三維模型和運維手冊進行關聯，手冊中還能夠包含大量的其他信息，如關鍵參數、內部信息、運維要求、注意事項等信息。采用BIM模型可以對工程運維過程中的相關數據進行集中交付，實現由施工階段想運營階段的傳遞。

結論

隨著公路通車里程的不斷發展，道路運維企業的日常運維工作量便變得十分巨大，耗費的人力和物力較大，造成了巨大的資源浪費。未來提升企業人員日常問題的解決效率，降低日常運維成本，本文提出了基于BIM技術的道路設施養護技術，在養護過程中，采用BIM技術，對日常運維流程進行優化，對運維過程中的信息進行快速實時的收集和共享，從而提升運維效率。

但是，BIM技術在道路設施養護過程中的應用仍然處于起步階段，對于三維模型的構件，關鍵技術的突破，統一標準的制定等方面仍然有大量的工作要開展。