高速公路交安設(shè)施工程設(shè)計(jì)優(yōu)化與評(píng)價(jià)研究

摘要 隨著高速公路交通量的不斷增加，交通安全設(shè)施的有效性顯得尤為重要。目前高速公路在設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)中存在諸如護(hù)欄防撞能力不足、交通標(biāo)志反光效果差和標(biāo)線老化等問題。為此，該文提出了一系列優(yōu)化措施，包括提升護(hù)欄高度、更新交通標(biāo)志、改善標(biāo)線質(zhì)量以及完善其他安全設(shè)施。此外，結(jié)合錯(cuò)覺原理、景觀設(shè)計(jì)、智能技術(shù)和高性能反光膜相關(guān)設(shè)計(jì)，用以增強(qiáng)駕駛員警覺性和夜間可見性。該文通過引入BIM（建筑信息模型）技術(shù)，總結(jié)了其在交通安全設(shè)施評(píng)價(jià)中的優(yōu)勢(shì)，并通過貴州劍黎高速公路案例，驗(yàn)證了基于BIM的交通安全設(shè)施評(píng)價(jià)方法的有效性與準(zhǔn)確性，為提升高速公路安全性提供了科學(xué)且系統(tǒng)的管理依據(jù)。

關(guān)鍵詞 高速公路；交安設(shè)施；設(shè)計(jì)優(yōu)化；評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào) U442 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）23-0109-03

0 引言

21世紀(jì)以來，中國(guó)汽車數(shù)量激增，2023年比十年前增加超過1億輛，伴隨而來的是新手駕駛員的迅速增加。然而，盡管交通情況有所改善，交通事故死亡人數(shù)卻顯著上升，已成為嚴(yán)重的社會(huì)問題。造成交通事故的因素比較復(fù)雜，其主要源于不良的交通環(huán)境。發(fā)達(dá)國(guó)家通過綜合措施改善交通安全，而發(fā)展中國(guó)家因基礎(chǔ)設(shè)施不完善而面臨更高的死亡率。因此，提高道路安全設(shè)施的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，尤其在高流量、高速度的情況下，變得尤為重要。新工藝、新材料的發(fā)展以及BIM技術(shù)的應(yīng)用為交通安全設(shè)施的科學(xué)管理提供了新的可能，相關(guān)部門應(yīng)關(guān)注這些變化，以提升交通管理水平，增強(qiáng)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 高速公路交通安全設(shè)施優(yōu)化

1.1 高速公路安全設(shè)施現(xiàn)狀分析

當(dāng)前高速公路交通安全設(shè)施存在多種隱患，這些隱患主要由設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)等方面的不足所引起。許多高速公路仍沿用早期建設(shè)規(guī)范，而相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)近年來不斷更新，導(dǎo)致部分設(shè)施無法適應(yīng)現(xiàn)有道路條件。此外，交通安全設(shè)施的設(shè)計(jì)缺乏對(duì)“人－車－路”綜合系統(tǒng)的整體考慮，導(dǎo)致安全保障效果不佳。具體問題包括護(hù)欄的防撞能力不足，側(cè)向凈距和橫向間距不夠，過渡段護(hù)欄不連續(xù)等；交通標(biāo)志存在反光效果差、信息不清晰和標(biāo)志內(nèi)容過多等問題；交通標(biāo)線普遍老化、磨損嚴(yán)重，且反光效果差；其他安全設(shè)施如防眩設(shè)施、視線誘導(dǎo)設(shè)施、緩沖設(shè)施和隔離設(shè)施缺失或布局不合理，影響整體安全性能。

1.2 高速公路安全設(shè)施優(yōu)化分析

該文通過對(duì)省高速公路的交通安全設(shè)施現(xiàn)狀的綜合分析，從設(shè)施類型——護(hù)欄、交通標(biāo)志、交通標(biāo)線、其他安全設(shè)施四個(gè)方面，提出優(yōu)化方案[1]。具體優(yōu)化措施如表1所示。

1.3 安全設(shè)施完善性細(xì)節(jié)優(yōu)化

為提升安全設(shè)施的完善性，從以下四方面進(jìn)行優(yōu)化：應(yīng)用錯(cuò)覺原理、采用景觀化新設(shè)計(jì)理念、推動(dòng)安全設(shè)施的智能化與反光膜應(yīng)用[2]。優(yōu)化細(xì)節(jié)如表2所示。

2 安全設(shè)施施工管理要點(diǎn)和質(zhì)量控制

2.1 施工要點(diǎn)

標(biāo)線和標(biāo)志施工要點(diǎn)：標(biāo)線施工前需制訂計(jì)劃，準(zhǔn)備設(shè)備和涂料，并用警示樁隔離施工區(qū)域確保安全。施工時(shí)先進(jìn)行預(yù)標(biāo)線并涂底漆增強(qiáng)黏結(jié)力，涂線后檢查均勻性和反光效果。標(biāo)志施工前勘查現(xiàn)場(chǎng)，確定位置并排除障礙物，確?；优潘到y(tǒng)完善，安裝時(shí)避免破壞周邊設(shè)施，面板垂直，混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%時(shí)再安裝標(biāo)志。

護(hù)欄和隔離設(shè)施施工要點(diǎn)：護(hù)欄施工前使用全站儀或經(jīng)緯儀確保線形準(zhǔn)確，檢查立柱與構(gòu)筑物沖突，嚴(yán)格控制高程，進(jìn)行防銹處理并分層澆筑混凝土。隔離設(shè)施施工前，監(jiān)理檢查立柱、網(wǎng)和障礙物，確保基坑等距設(shè)置，立柱穩(wěn)固后安裝隔離網(wǎng)，確保連接無缺口。

防眩與視線誘導(dǎo)設(shè)施施工要點(diǎn)：防眩設(shè)施施工前應(yīng)清除障礙物并檢查預(yù)埋件，混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%時(shí)安裝，確保角度和距離符合設(shè)計(jì)要求。視線誘導(dǎo)設(shè)施施工前檢查反射器質(zhì)量，設(shè)置標(biāo)志并在必要時(shí)暫停交通，確保誘導(dǎo)標(biāo)志高度統(tǒng)一，提升交通安全性。

2.2 安全設(shè)施施工管理中的質(zhì)量控制

隨著我國(guó)高等級(jí)公路網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，安全設(shè)施要求不斷提高，但由于中小企業(yè)主導(dǎo)市場(chǎng)，施工質(zhì)量參差不齊，尤其在養(yǎng)護(hù)方面存在提升空間。因此，質(zhì)量控制在施工管理中至關(guān)重要，建設(shè)各方需要在質(zhì)量、進(jìn)度、費(fèi)用之間找到平衡。質(zhì)量控制的核心原則是“質(zhì)量第一，用戶至上”“以預(yù)防為主”和“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策”。施工過程中，必須以質(zhì)量為核心，確保設(shè)施長(zhǎng)期可靠性，監(jiān)理部門應(yīng)提前介入，定期檢查施工質(zhì)量，預(yù)防潛在問題。同時(shí)，通過科學(xué)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)分析提高控制的客觀性。具體措施包括對(duì)施工人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，嚴(yán)格控制進(jìn)場(chǎng)材料和設(shè)備，落實(shí)“每人一機(jī)”責(zé)任制，制定合理施工方案，質(zhì)量驗(yàn)收由業(yè)主和監(jiān)理共同完成，確保工程符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和投標(biāo)要求。

3 基于BIM技術(shù)的高速公路交安設(shè)施安全評(píng)價(jià)

3.1 基于BIM技術(shù)的交安設(shè)施安全評(píng)價(jià)方法

BIM技術(shù)在道路工程中具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等五大核心優(yōu)勢(shì)，貫穿工程全生命周期，尤其在交通安全評(píng)價(jià)中得到了有效支持。基于BIM的交通安全設(shè)施評(píng)價(jià)方法，首先應(yīng)建立完整的BIM模型，通過評(píng)價(jià)系統(tǒng)自動(dòng)核算定量和定性指標(biāo)。該系統(tǒng)基于BIM平臺(tái)和Visual Studio開發(fā)環(huán)境，采用C#語言實(shí)現(xiàn)，內(nèi)置物元模型評(píng)價(jià)方法。定量指標(biāo)由BIM模型自動(dòng)審核，定性指標(biāo)通過人機(jī)交互式評(píng)價(jià)，結(jié)果具有良好可視化效果。

3.2 交安設(shè)施安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)開發(fā)

3.2.1 交安設(shè)施評(píng)價(jià)系統(tǒng)功能架構(gòu)設(shè)計(jì)

該交通安全設(shè)施評(píng)價(jià)系統(tǒng)由人機(jī)交互模塊和計(jì)算評(píng)價(jià)模塊組成。人機(jī)交互模塊支持評(píng)估者登錄、數(shù)據(jù)輸入與修改，并與BIM軟件聯(lián)動(dòng)，展示三維效果，幫助評(píng)估者直觀識(shí)別合規(guī)與不合規(guī)部分，簡(jiǎn)化審查與修改過程。計(jì)算評(píng)價(jià)模塊通過BIM模型進(jìn)行現(xiàn)狀分析與綜合計(jì)算評(píng)價(jià)，首先基于交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行自動(dòng)合規(guī)審查，并反饋不合規(guī)部分，隨后專家對(duì)定性指標(biāo)進(jìn)行合理性評(píng)估。

3.2.2 系統(tǒng)功能模塊分類

系統(tǒng)包括四類功能模塊：系統(tǒng)管理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、評(píng)估功能模塊、可視化功能模塊[4]。具體功能和細(xì)節(jié)如表3所示。

3.3 案例分析

3.3.1 工程概況

貴州劍黎高速公路JA-1標(biāo)項(xiàng)目位于貴州省黔東南州，起點(diǎn)為劍河縣柳川鎮(zhèn)臺(tái)格溪，終點(diǎn)位于黎平縣北部的八舟河。項(xiàng)目合同段起止里程為K0+000～K74+080.425，全長(zhǎng)74.754 km。施工內(nèi)容包括12 018 m混凝土護(hù)欄、101 450 m波形梁護(hù)欄、73 099 m隔離柵、1 676套道路交通標(biāo)志、127 332 m2道路標(biāo)線、534 m聲屏障、5 606 m防眩網(wǎng)、12 748塊防眩板及其他附屬交通安全設(shè)施。

3.3.2 交安設(shè)施BIM核心模型建立

結(jié)合BIM平臺(tái)和Civil 3D軟件，交通安全設(shè)施建模過程分為四個(gè)階段：首先，通過三角網(wǎng)或柵格曲面生成地形；其次，利用單元法創(chuàng)建平面線形，并通過縱橫斷面展示地形起伏，按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)文檔在Civil 3D中配置橫斷面；然后，使用Revit建模交通標(biāo)志、標(biāo)線和護(hù)欄，并導(dǎo)入Civil 3D進(jìn)行布局，確保與地形和線形的精準(zhǔn)對(duì)接，特別是護(hù)欄類型的處理；最后，隔離設(shè)施和防撞墊建模較為簡(jiǎn)單，隔離柵用于道路運(yùn)營(yíng)，防撞墊設(shè)置于交通分流端，完成后在Revit中建模并導(dǎo)入Civil 3D進(jìn)行布置。通過此過程，可以基于設(shè)計(jì)文件直接提取并展示如路側(cè)護(hù)欄寬度等定量指標(biāo)的合規(guī)性。

3.3.3 交安設(shè)施評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，包括定性指標(biāo)和定量指標(biāo)。為提高效率，本評(píng)價(jià)系統(tǒng)將定量指標(biāo)的審查基于所建立的BIM模型實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。指標(biāo)體系如表4所示。

3.3.4 結(jié)果分析

用戶在點(diǎn)擊評(píng)價(jià)管理選項(xiàng)卡后，可通過BIM模型選擇相應(yīng)子系統(tǒng)并依次進(jìn)行定量指標(biāo)的自動(dòng)合規(guī)檢查，系統(tǒng)將直接生成評(píng)估結(jié)果。定性指標(biāo)的扣分值由專家調(diào)查法確定，錄入時(shí)需根據(jù)構(gòu)件分類及參數(shù)（包括系統(tǒng)編碼和指標(biāo)編碼）進(jìn)行輸入。系統(tǒng)包括五個(gè)子系統(tǒng)——護(hù)欄、交通標(biāo)志、交通標(biāo)線、隔離設(shè)施和防眩設(shè)施，通過輸入相應(yīng)編碼來明確具體評(píng)價(jià)指標(biāo)。權(quán)重計(jì)算采用對(duì)比矩陣法，根據(jù)各指標(biāo)的重要性進(jìn)行排序，最終確定各指標(biāo)的權(quán)重值。完成定量、定性指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算、自動(dòng)合規(guī)檢查和專家評(píng)分后，系統(tǒng)將統(tǒng)計(jì)并展示各子系統(tǒng)的分?jǐn)?shù)和整體評(píng)價(jià)結(jié)果，同時(shí)通過關(guān)聯(lián)函數(shù)K（X）計(jì)算最終評(píng)價(jià)等級(jí)，確保評(píng)估過程的全面性和準(zhǔn)確性。評(píng)價(jià)結(jié)果如圖2所示。

基于BIM的交通安全設(shè)施評(píng)價(jià)系統(tǒng)的最終評(píng)估結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)基本一致，均為一級(jí)安全性等級(jí)。系統(tǒng)保留了各子系統(tǒng)及整體的綜合評(píng)分，體現(xiàn)了BIM在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)。這表明基于BIM平臺(tái)開發(fā)的評(píng)價(jià)系統(tǒng)不僅準(zhǔn)確有效，還能夠存儲(chǔ)和利用大量數(shù)據(jù)，展示了BIM技術(shù)在交通安全設(shè)施評(píng)估中的信息化優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

當(dāng)前，高速公路交通安全設(shè)施存在護(hù)欄防撞能力不足和交通標(biāo)志反光效果差等問題。為此，文章提出相應(yīng)的優(yōu)化措施，如提升護(hù)欄高度、更新標(biāo)志、改善標(biāo)線，并結(jié)合錯(cuò)覺原理、景觀設(shè)計(jì)、智能技術(shù)和高性能反光膜等設(shè)計(jì)，提升駕駛員警覺性和夜間可見性。BIM技術(shù)在交通安全設(shè)施評(píng)價(jià)中通過可視化和高效數(shù)據(jù)管理，支持工程生命周期的設(shè)計(jì)與維護(hù)，結(jié)合定量與定性指標(biāo)提高評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和透明度。經(jīng)貴州劍黎高速公路案例驗(yàn)證，開發(fā)的安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)與工程現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)結(jié)果一致，證明其具備高效評(píng)估能力，可為未來交通安全管理和設(shè)施優(yōu)化提供有效支持。

參考文獻(xiàn)

[1]王潤(rùn)澤.基于BIM技術(shù)的道路工程交安設(shè)施安全評(píng)價(jià)應(yīng)用研究[D].寧夏：寧夏大學(xué)， 2021.

[2]龔偉，朱炎.高速路面養(yǎng)護(hù)與交安設(shè)施協(xié)調(diào)優(yōu)化[J].中國(guó)公路， 2024（17）：954-56.

[3]杜苗苗.基于可靠性評(píng)價(jià)的交安設(shè)施改進(jìn)優(yōu)化措施研究[J].山西交通科技， 2022（2）：97-99.

[4]盧磊磊.淺析山區(qū)高速公路的交安設(shè)計(jì)策略[J].黑龍江交通科技， 2021（1）：40-41.