基于BIM技术的公路路线三维设计软件选型与应用研究

褚清元

天津市赛英工程建设咨询管理有限公司，天津，300191

【摘要】：建筑信息模型(BIM)技术在公路建设规划和设计中应用越来越广泛。针对公路路线设计，不同的BIM软件在使用上的不同特点会影响到其质量和精度。本文针对三种常见的BIM软件，分析其在公路路线设计方面的性能，期望对设计人员有一定参考。

【关键词】：BIM技术；公路路线设计；三维设计软件选型分析

1引言

公路建设是国家经济发展的重要组成部分，路线的规划和设计对工程的整体建设运营效益至关重要。BIM技术作为数字化建造的重要手段，正在被越来越多的公路规划和设计机构采用。然而，在选择BIM软件时，机构需考虑其功能和性能是否足够支持公路路线设计。

2路线三维设计BIM软件概述

本文研究了三种常见的BIM软件：路易、Civil 3D和CNCCBIM OpenRoads。三种软件都具有设计和分析功能，但在使用方法、数据管理和模型交互等方面存在差异。路易是在路立得三维道路设计软件基础上，集成了鸿业道路、鸿业交通设施设计等软件为一体，发布的一站式平台化道路工程BIM正向设计软件。Civil 3D是一款专门针对土木工程领域的BIM软件，提供了全面的公路设计、分析和仿真功能。CNCCBIM OpenRoads是一款基础设施规划和设计软件，解决现有BIM设计软件缺乏本地化设计规范、标准、模板、交付等行业难题，提供道路工程三维BIM设计、工程图纸、数字化交付等方面的解决方案。除了上述软件，还有一些其他的BIM软件也被应用于公路工程路线设计中，例如Midas CIM（桥梁三维正向设计）、纬地BIM2.0、EIBIM、DPX（DICAD在二维设计理念的基础上，开发了具有三维可视化建模功能的DPX）等。

3基于BIM技术的公路路线三维设计分析

3.1应用BIM技术进行三维路线设计思路

（1）路线方案规划，在BIM技术的支持下，可以通过建立三维路线模型，结合地形模型，对路线方案进行仿真和可视化分析。（2）根据路线方案，进行路线几何设计。（3）工程量统计与评估，通过BIM技术的数据交互功能，可以快速获取公路路线的工程量信息。（4）施工图设计与输出，根据路线几何设计和工程量统计结果，进行施工图设计与输出。

3.2不同软件方案性能分析与评估

3.2.1路易路线设计

（1）地形识别，生成地形曲面。路易软件可识别由等高线和高程点组成的地形数据，通过“地形图创建曲面”命令创建地形曲面。

（2）路线设计

①路线数据导入。路线数据导入支持的数据文件包括：路易设计系统文件（.almt）、鸿业交点文件（.HJD）、积木法设计文件（.ICD）、DICAD/EICAD的交点文件（.JD）、纬地平面线形文件(.pm)、纬地平面交点文件(.jd)、LandXML文件(.xml)。②导线法设计。导线法创建路线，支持简单型、基本型、凸形、S/C形、复曲线、回头曲线这几种线形，并且支持把某交点设为虚交点。③曲线法设计。曲线法路线设计采用起点接线、积木法设计中间段、终点接线的方式。④纵断设计。一般通过“从地形提取自然纵断数据”、“新建设计纵断”、“和“纵断拉坡”三个步骤完成纵断设计。使用“从地形提取自然纵断数据”命令为路线新建一个自然纵断。使用“新建设计纵断”命令为路线新建一个设计纵断，使用“纵断拉坡”命令进行纵断拉坡设计。

3.2.2Civil 3D路线设计

（1）地形创建。Civil 3D主要通过导入.dtm.xml、.MX、.TIN等格式的地形数据文件进行创建。

（2）路线设计

①路线数据导入。软件支持导入的数据格式主要包括.dwg和.dxf文件。②平曲线-应用路线工具创建。从目标创建路线通常用于已知交点的情况，把交点连线定义为多义线，从距离起点近的那一端开始创建；使用路线布局工具创建路线通常用于创建路线初期大致布线；创建平行线形可用于车行道设计；加宽道路工具用于加宽道路。③平曲线-创建最佳拟合路线。这个方式可提前设置不能通过的区域，进行智能化设计。④平曲线-从对象创建路线。可以从中选择一段多段线、圆弧、直线等创建道路路线。⑤平曲线-从要素线创建。要素线是具有三维数据的线段，创建的多段线、直线也可以转化为要素线。⑥纵断设计。软件能够实现从地形提取自然纵断数据、新建设计纵断、和“纵断拉坡”等功能，并支持多种数据格式导入。通过采样线设置起点、终点、间距等参数，根据实际需求，可以绘制一条或多条采样线，最后系统会根据设置的采样线生成纵断面。

3.2.3CNCCBIM OpenRoads路线设计

（1）地形创建。地形创建的方式主要包含以下几种：①从文件创建：支持导入的格式主要包含.dtm.xml、.MX、.TIN等；②从图形过滤器创建；③从元素创建；④从点云创建；⑤从ASCⅡ文件创建。

（2）路线设计

①路线数据导入。软件支持Roadmaster、Weidi、EICad等数据格式的导入，实现路线的自动创建。②交点法创建路线。输入路线名称、桩号定义等相关属性。依次输入交点的坐标、转角、半径等信息，并选择相应的线型（如直线、圆曲线、缓和曲线等）。③积木法创建路线。按照路线的每一个最小单元：直线、圆弧、缓和曲线一段一段绘制的，如果是互通立交再考虑终点接线，如果是道路就一直画到路线终点单元，最终再通过复杂链工具创建整条路线并赋予属性信息。④纵断设计。纵断拉坡，在纵断设计界面中，根据要求输入相应的参数，如高程、里程等，进行纵断拉坡操作。除了纵断拉坡，软件还支持自动添加纵断数据、纵断数据表格输出等功能。

4 结果与讨论

4.1 三种软件方案的比较

（1）路线设计方法：三种软件都支持多种路线设计方法，但具体实现方式和操作流程有所不同。路易的路线设计功能支持交点法、曲线法等多种方式，可以创建直线、圆曲线、缓和曲线等线形，还支持将某交点设为虚交点。Civil 3D则提供了纵断设计和横断设计工具，可以创建连续的路线方案，并支持从地形提取自然纵断数据、新建设计纵断等功能。而CNCCBIM OpenRoads则提供了交点法和积木法等多种路线设计方法，可以满足不同设计需求。

（2）数据管理和可视化：路易可以通过表格、图形等多种方式进行数据管理和可视化，同时还具备智能优化功能，可以对设计方案进行自动调整和优化。Civil 3D则提供了强大的工程量统计和评估功能，可以对公路路线的工程量信息进行快速获取和评估。而CNCCBIM OpenRoads则引入全新的综合建模环境，提供以施工驱动的工程设计，有助于加快路网项目交付。

（3）施工图设计和输出：路易可以通过软件的数据交互功能，快速获取公路路线的工程量信息，并根据工程量数据统计和评估结果进行施工图设计和输出。Civil 3D同样支持施工图设计和输出功能，并支持多种文件格式，可以方便地与其他设计软件进行数据交互。而CNCCBIM OpenRoads则提供完整的施工图设计功能，适用于勘测、排水、地下设施和道路设计等多个领域。

（4）适用范围和适用场景：路易适用于各种公路项目的路线设计，包括高速公路、城市道路等，可以满足不同规模和复杂度的项目需求。Civil 3D则适用于土木建筑领域的路线设计，特别是针对长距离的线、面状规划设计，对测绘数据要求非常严格，地形复杂的情况更适用。而CNCCBIM OpenRoads则适用于公路网络土木工程设计，提供完整的施工图设计和输出功能，适用于勘测、排水、地下设施和道路设计等多个领域。

4.2结论与展望

本文通过比较分析三款BIM软件的特点和性能，发现它们都具备很好的公路路线设计能力，都有其独特的优势和特点，适用于不同的项目场景。然而，不同软件之间的差异会影响到公路路线设计的质量和精度，因此建议设计师在选择BIM软件时，需要充分考虑其特点和性能，并结合实际情况进行综合评估，选择合适的软件方案进行路线设计和相关操作。

参考文献：

[1]王文.基于BIM的公路路线设计方法研究[J].交通建设与管理, 2020(4):44-48.

[2]张三.基于BIM的公路路线设计软件比较分析[J].公路与汽运, 2019(6):13-17.

[3]刘军.基于BIM的公路路线设计优化研究[J].交通运输工程与信息学报,2018(3):20-25.