基于civil3d的智能交通設(shè)施精細(xì)化建模研究

基于civil3d的智能交通設(shè)施精細(xì)化建模研究

1《東南角》：“一部分”是《東北部高速公路網(wǎng)》重要的組成部分雙遼至儒南段高速公路是國家高速公路網(wǎng)絡(luò)省大慶至廣州高速公路（g45）和雙遼至臨江高速公路（g4512）的一部分。此外，它也是吉林省高速公路網(wǎng)的重要組成部分。雙遼至洮南段高速公路主線長187.203km，采用設(shè)計(jì)速度120km/h四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度27.0m。協(xié)力互通立交的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了本項(xiàng)目、大廣高速公路以及東雙高速公路之間快速交通轉(zhuǎn)換，互通型式為半定向+環(huán)圈樞紐型(變異苜蓿葉型)，主線上跨大廣高速。2bim模型的應(yīng)用BIM是貫穿于項(xiàng)目全壽命期的一種技術(shù)，應(yīng)用于項(xiàng)目規(guī)劃階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)營維護(hù)各階段。在規(guī)劃階段，對模型精度要求低，設(shè)計(jì)階段中的方案設(shè)計(jì)時，對模型精度的要求也不高。但在設(shè)計(jì)階段后期，為保證施工管理平臺的有效運(yùn)行，則要求從設(shè)計(jì)階段后期，模型應(yīng)具備較高的精度。高精度的BIM模型，是準(zhǔn)確計(jì)算工程量的基礎(chǔ)，是項(xiàng)目施工及后期運(yùn)維的保障，是提高工程質(zhì)量的前提，也是降低工程造價的關(guān)鍵。BIM的優(yōu)勢就在于將三維模型與信息結(jié)合在一起，正如東南大學(xué)的丁幼亮教授說過:沒有信息的BIM就是CAD，沒有模型的BIM就是Excel。若要充分發(fā)揮BIM技術(shù)在項(xiàng)目中的作用，精細(xì)化建模就顯得尤為重要。3系統(tǒng)平臺的選擇通過綜合比較各平臺的優(yōu)缺點(diǎn)及各平臺的推廣程度，最終選定Autodesk作為BIM建模的基礎(chǔ)平臺，用到的是Civil3D軟件及其內(nèi)部的部件編輯器為工具進(jìn)行道路BIM精細(xì)化建模。3.1全球建模過程基于Civil3D的建模過程可大致用下列流程圖表示:3.2模型精細(xì)度地形曲面是Civil3D建模及分析的基礎(chǔ)，曲面的精細(xì)程度將在很大程度上影響模型的精度。在此為使模型有較高的精度，采用點(diǎn)云文件作為原始數(shù)據(jù)來創(chuàng)建地形曲面，結(jié)果如圖2所示。3.3單元法創(chuàng)建平面線形同常規(guī)的二維設(shè)計(jì)，Civil3D也提供了交點(diǎn)法與單元法兩種創(chuàng)建平面線形的方法，本文對協(xié)力樞紐互通主線采用交點(diǎn)法創(chuàng)建，利用單元法創(chuàng)建各匝道的平面線形。協(xié)力樞紐互通主線及各匝道的平面及縱斷如圖3所示。3.4中小企業(yè)整體裝配裝配即道路橫斷面，Civil3D提供了一種新的橫斷面設(shè)計(jì)方法，即通過裝配將各部件連接成整體。Civil3D在工具選項(xiàng)板中預(yù)定義了多種部件，但這些預(yù)定義部件難以滿足實(shí)際的工程需要。在此建議采用部件編輯器來創(chuàng)建橫斷面部件，一方面可以滿足工程實(shí)際需要，最主要是對于精細(xì)化建模大有裨益。3.5超高設(shè)置工藝對于精細(xì)化建模來講，超高是必不可少的一部分，特別是互通立交內(nèi)部的超高。通過超高向?qū)нx擇超高類型、車道寬度等參數(shù)完成超高的設(shè)置。此方法創(chuàng)建的超高往往與實(shí)際有些出入，需要我們通過計(jì)算后，手動做些調(diào)整，可以打開表格編輯器對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行修改。3.6建立道路模型在創(chuàng)建好平面、縱斷、橫斷及超高后，即可創(chuàng)建道路模型。通過對不同斷面的段落設(shè)置不同的裝配，可實(shí)現(xiàn)一個模型包含不同橫斷面的道路模型。協(xié)力樞紐互通道路路基模型見圖4所示4精細(xì)化建模方法對于互通立交、服務(wù)區(qū)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的道路模型來講，以上的建模是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，并未達(dá)到精細(xì)化建模的要求，仍需要對模型的細(xì)部做些處理。本文通過對公路設(shè)計(jì)及Civil3D軟件的深入研究，結(jié)合目前BIM軟件的發(fā)展?fàn)顩r，得出一些精細(xì)化建模的方法，這也是本文的亮點(diǎn)所在。下面分別就互通連接部、分離式路基邊坡交叉、斜橋橋頭路基、互通內(nèi)部標(biāo)線等結(jié)構(gòu)的建模進(jìn)行詳細(xì)介紹。4.1創(chuàng)建道路模型互通連接部的建模是整個互通建模的難點(diǎn)之一，由于Civil3D未提供剪切道路模型的功能，所以通過對模型的簡單編輯來實(shí)現(xiàn)是行不通的。為此本文利用部件編輯器，通過對主線及相鄰匝道分別創(chuàng)建道路模型，對部件中的路面、路肩設(shè)置寬度的邏輯目標(biāo)，在Civil3D中指定目標(biāo)線，并將生成模型時的步長調(diào)整到合適數(shù)值，即可實(shí)現(xiàn)連接部的模型創(chuàng)建。利用同樣的方法可實(shí)現(xiàn)分離式路基邊坡交叉的處理。具體如圖5所示。4.2橋孔線建模結(jié)果斜橋橋頭路基建模的原理是:利用部件編輯器，通過設(shè)置橋孔線這一邏輯目標(biāo)，以橋孔線為截?cái)嗑€，通過一系列的條件判定，以截?cái)喑Ｒ?guī)橋頭路基多余的部分，建模結(jié)果見圖6。4.3在civil3中的應(yīng)用隨著道路模型建立逐漸的精細(xì)化，作為道路安全設(shè)施中的重要組成部分，不管是從建模本身還是模型效果展示方面考慮，標(biāo)線的建模都有著重要意義。不同于路基斷面的連續(xù)性，標(biāo)線模型在橫向和縱向上的變化更加復(fù)雜，尤其是互通標(biāo)線?；ネ?biāo)線種類繁多、變化多樣，頻繁出現(xiàn)寬度變化、車道變換等情況，其設(shè)置的原則也較為復(fù)雜，這也給標(biāo)線的建模帶來了極大困難。而且國內(nèi)很少有單位利用Autodesk平臺的來創(chuàng)建標(biāo)線模型。為此我院基于Civil3D的部件編輯器自主創(chuàng)建了標(biāo)線建模組件，可實(shí)現(xiàn)在Civil3D中進(jìn)行復(fù)雜互通標(biāo)線的建模、導(dǎo)出及展示，而且具有一定的通用性，對于不同形式的互通，只需修改簡單參數(shù)即可完成標(biāo)線模型的創(chuàng)建。這也是本文的一大創(chuàng)新之處。標(biāo)線建模的原理為:首先將標(biāo)線從建模的角度分為縱向?qū)嵕€、縱向虛線、橫向標(biāo)線、箭頭及斜向標(biāo)線幾類，并分別尋找模型與路線樁號之間的對應(yīng)關(guān)系，再通過將功能模塊組合形成適用于不同匝道、不同位置的標(biāo)線組件，最終將標(biāo)線創(chuàng)建成道路模型。標(biāo)線部件及模型見圖7～圖9所示。5bim技術(shù)應(yīng)用前景本文詳細(xì)研究了利用Civil3D創(chuàng)建道路BIM模型的過程，主要是對模型后期的精細(xì)化處理進(jìn)行了一些深入研究。就目前BIM行業(yè)及軟件的發(fā)展看，文中提到的方法可行，且能夠較好地處理模型精度低的問題，為廣大BIM技術(shù)人員提供解決辦法。筆者相信隨著BIM軟件的逐漸完善，將來能夠創(chuàng)建出接近實(shí)際、更高精度的模型。如今BIM技術(shù)已在交通行業(yè)占據(jù)了十分重要的地位，但BIM技術(shù)的發(fā)展卻沒有達(dá)到令人滿意的程度，可以說BIM技術(shù)仍處于發(fā)展的初級階段。雖然國內(nèi)眾多企事業(yè)技術(shù)人員付出諸多努力來積極推廣BIM技術(shù)，對于BIM技術(shù)落地卻仍然是杯水車薪。筆者認(rèn)為，任何一項(xiàng)