（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063）

隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，BIM概念也逐漸從建筑行業(yè)延伸至交通運(yùn)輸領(lǐng)域，交通運(yùn)輸部辦公廳印發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)公路水運(yùn)工程BIM技術(shù)應(yīng)用的指導(dǎo)意見》要求，工程設(shè)計(jì)單位應(yīng)加強(qiáng)BIM技術(shù)研發(fā)和技術(shù)培訓(xùn)，鼓勵設(shè)計(jì)人員廣泛應(yīng)用BIM技術(shù)，提升BIM技術(shù)軟硬件開發(fā)應(yīng)用水平，加快形成以BIM數(shù)據(jù)方式提交設(shè)計(jì)成果的能力。本文結(jié)合工程設(shè)計(jì)和軟件技術(shù)研究工作，提出基于BIM技術(shù)的道路三維聯(lián)動設(shè)計(jì)方法。

一、基于BIM技術(shù)的道路三維聯(lián)動設(shè)計(jì)技術(shù)路線

圖1 基于BIM技術(shù)的道路三維聯(lián)動設(shè)計(jì)思路

基于道路工程具有線形工程及與地形密切關(guān)聯(lián)的特點(diǎn)，緊密結(jié)合設(shè)計(jì)師傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)習(xí)慣，基于BIM的設(shè)計(jì)思想，將道路幾何設(shè)計(jì)過程演變成為一個道路三維建模的過程。具體思路為基于數(shù)字地面模型創(chuàng)建一系列包含智能動態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)體對象，例如：“道路中線”實(shí)體、“拉坡圖”實(shí)體、“豎曲線”實(shí)體、“路基模板”和“邊坡模板”實(shí)體等。通過設(shè)定這些智能實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)，使得方案改動之后自動更新，同時快速有效地同步生成三維可視化的模型視圖，最終實(shí)現(xiàn)自動生成道路模型實(shí)體，并且方便的輸出符合各項(xiàng)規(guī)范的二維圖紙，實(shí)現(xiàn)道路二維出圖與三維模型生成的統(tǒng)一，基于BIM技術(shù)的道路三維聯(lián)動設(shè)計(jì)思路，如圖1所示。

二、基于BIM技術(shù)的道路平縱橫三維聯(lián)動設(shè)計(jì)方法

針對線路工程特點(diǎn)，以路基為工程實(shí)體單元，通過道路平面、縱斷面、橫斷面參數(shù)化分解，進(jìn)行道路三維參數(shù)化設(shè)計(jì)，并建立道路設(shè)計(jì)要素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)三維聯(lián)動設(shè)計(jì)，構(gòu)建道路信息模型。

（一）智能化“道路中線”實(shí)體

基于智能化的“道路中線”自定義實(shí)體，設(shè)計(jì)師可以直接拖拽道路中線實(shí)體上的各個夾點(diǎn)，以修改交點(diǎn)位置、圓曲線半徑、緩和曲線長度、切線長和外距等設(shè)計(jì)參數(shù)，操作過程所見即所得?！暗缆分芯€”實(shí)體修改完成后，系統(tǒng)會按指定的起點(diǎn)樁號，自動進(jìn)行樁號推算，更新樁號標(biāo)注、平曲線特征點(diǎn)和設(shè)計(jì)參數(shù)的標(biāo)注，無需另行標(biāo)注路線。設(shè)計(jì)者可以為“道路中線”實(shí)體指定一個數(shù)模，在平面設(shè)計(jì)修改的過程中，系統(tǒng)能夠?qū)崟r聯(lián)動地切割數(shù)模，以及時檢查道路縱地線和橫地線的情況。

（二）智能化“拉坡圖”實(shí)體與“豎曲線”實(shí)體

縱斷面設(shè)計(jì)基于“拉坡圖”和“豎曲線”兩個自定義實(shí)體完成?！袄聢D”實(shí)體中包含了縱斷面地面線、拉坡控制點(diǎn)、平曲線示意圖、高程標(biāo)尺等內(nèi)容；“豎曲線”實(shí)體包含了變坡點(diǎn)、直坡線、豎曲線、監(jiān)視斷面和參數(shù)標(biāo)注等內(nèi)容，如圖2所示。

圖2 智能“拉坡圖”實(shí)體與“豎曲線”實(shí)體

“拉坡圖”實(shí)體與數(shù)模關(guān)聯(lián)，實(shí)時進(jìn)行縱地線切割和更新?！袄聢D”中的平曲線示意圖實(shí)時與“道路中線”關(guān)聯(lián)，一旦道路中線發(fā)生修改，平曲線示意圖會立即更新。

設(shè)計(jì)師基于“拉坡圖”進(jìn)行豎曲線設(shè)計(jì)。在各控制點(diǎn)的約束下，動態(tài)布設(shè)豎曲線。

（三）智能化“路基模板”實(shí)體與“邊坡模板”實(shí)體

靈活多變的“路基模板”實(shí)體與“邊坡模板”實(shí)體是橫斷面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)?！奥坊０濉庇梢唤M彼此相連的路基部件組成，基本的路基部件包括分隔帶、行車道、硬路肩、土路肩、非機(jī)動車道、人行道等。用戶也可以自行定義和拓展路基部件。

圖3 “邊坡模板”實(shí)體的可視化編輯

程序采用“邊坡模板”控制橫斷面的邊坡戴帽設(shè)計(jì)?！斑吰履０濉睂?shí)體由一組彼此相連的邊坡線段組成，基本的邊坡段包括：填方邊坡、挖方邊坡、護(hù)坡道、碎落臺和邊溝等，如圖3所示?！斑吰履０濉钡慕K點(diǎn)控制條件能夠開展更為智能和更加復(fù)雜的邏輯判斷，從而大大減少戴帽所需的模板數(shù)量。

（四）道路信息模型實(shí)體

利用各類智能實(shí)體功能，通過數(shù)字地面模型模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)提取和導(dǎo)入及高速構(gòu)網(wǎng)，為設(shè)計(jì)提供一個數(shù)字化三維地形平臺，實(shí)現(xiàn)能夠沿道路縱向、橫向和任意斜向，剖切地形。然后按照線路工程特點(diǎn)，創(chuàng)建路中線、縱斷面信息智能實(shí)體，與數(shù)字地面模型無縫銜接，實(shí)現(xiàn)道路中線平縱聯(lián)動設(shè)計(jì)，創(chuàng)建道路中線立體線形實(shí)體。最后基于“道路中線”實(shí)體，裝配路基和邊坡裝配模板等智能化實(shí)體，建立可視化的道路信息模型智能實(shí)體，這些智能實(shí)體從不同維度描述和記錄設(shè)計(jì)方案所包含的信息，集成和裝配為一個道路信息模型三維實(shí)體。如圖4所示。由于道路信息模型信息之間的關(guān)聯(lián)性，設(shè)計(jì)者可以快速地完成方案設(shè)計(jì)修改和自動更新，所有的設(shè)計(jì)信息保存在“道路信息模型”實(shí)體中，不依賴任何外部數(shù)據(jù)文件，實(shí)現(xiàn)將道路設(shè)計(jì)過程演變成為一個創(chuàng)建道路三維模型的過程，自動創(chuàng)建道路信息模型三維實(shí)體，實(shí)現(xiàn)道路路線專業(yè)自動出圖，同時為其他專業(yè)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)信息。

圖4 “道路信息模型”三維實(shí)體

三、結(jié)語

基于道路線形結(jié)構(gòu)物的特點(diǎn)及我國道路設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)習(xí)慣，本文提出了一種基于BIM技術(shù)的道路三維聯(lián)動設(shè)計(jì)方法，依據(jù)該方法在道路設(shè)計(jì)軟件中開發(fā)了相應(yīng)的功能模塊。通過軟件將設(shè)計(jì)繪圖過程變?yōu)槔L圖與創(chuàng)建道路信息模型同時完成，充分發(fā)揮了BIM技術(shù)的三維可視化、信息關(guān)聯(lián)性、可出圖性等特點(diǎn)，提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。