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user: 3. 基于BIM技术的交通疏解动态模型 3.1. 拟建工程及周围环境模型建模 BIM技术在交通疏解方案运用，采集对工程范围及周边环境数据，包括构筑物分布情况和原有道路情况进行分析和调查。沿主干路车行道范围为新建高架桥施工范围。采用Revit软件对交通疏解模型搭建，根据交通状况和施工场地布置，从Revit明细表功能导出需要的模型数量、类别。该次交通疏解模型共8类，分别为交通道路模型、施工场地布置模型、周边构筑物模型、围挡、交通指示牌、广告牌、信号灯、车辆模型，根据模拟的需要，并对模型的精度进行划分 [ 4 ] 。见表1拟建工程及周围环境模型建模。 Table 1 Modeling of proposed engineering and surrounding environmen 序号 模型名称 类型 模型数量 模型精度 建模类别 备注 1 交通道路 道路 1 LOD200 体量模型 路面、箭头 2 施工场地布置 场布 2 LOD300 常规模型 3 周边构筑物 住宅、办公楼 4 LOD200 常规模型 建筑物、树 4 围挡 2.5 m × 4 m × 0.2 m 422 LOD300 常规模型 5 交通指示牌 指路标 19 LOD300 常规模型 6 广告牌 既有广告牌 2 LOD300 常规模型 7 信号灯 红绿灯 4 LOD300 模型组 8 车辆模型 4082 × 1288 mm 32 LOD200 模型组 多种车型 表1. 拟建工程及周围环境模型建模 3.2. 交通疏解车流量分析 3.2.1. 交通疏解道路现状 光谷大道施工期间交通组织采用分段实施，尽量保证施工路段有双向4~6车道通行。主线施工总体分两期进行。 一期施工打围道路中央长2800米宽17米范围，在道路中央进行迁改、桩基、承台墩身施工，本次施工需同步将光谷大道东西侧绿化带进行硬化，然后将车辆引导至东西两侧双向四车道辅路，对道路中央进行施工打围。 光谷大道现状为城市主干道，施工范围为四块板路面，双向6车道 + 4车道，红线宽度65米。该大道现状标准横断面和设计标准横断面见图3、图4。 图3. 光谷大道现状标准横断面 图4. 光谷大道设计标准横断面 根据现场调查，光谷大道二标段交通现状为：双向6车道 + 4车道，车辆沿南北方向行驶，光谷大道西侧有架空高压电线，道路两侧均有绿化带及非机动车道；东侧设有四个公交车站，；西侧设有五个公交车站。 3.2.2. 车流量统计分析 车辆通行能力(traffic capacity)指的在一定的道路条件、交通条件、控制条件、环境条件下，道路断面在一定的时间内能够通过的最大车辆数。 美国将道路交通状态分为六个等级，分为A、B、C、D、E、F；中国将道路交通状态分为4个等级，分为一级、二级、三级、四级，并称之为服务水平。其对应的服务水平之γ值(γ ＝ N m /N p ，即：设计通行能力与可能通行能力之比)见表2。 Table 2 Urban road service levels in the United States and Chin 国家 服务水平 交通状态 平均速度(km/h) γ 美国(六级服务水平) A 自由流(相当自由的) ≥50 ≤0.6 B 稳定流(稍有阻滞) ≥40 ≤0.7 C 稳定流(有阻滞、可接受) ≥33 ≤0.8 D 接近非稳定流(严重阻滞) ≥25 ≤0.9 E 非稳定流(阻塞、严重阻滞) 接近25 ≤1.0 F 强制流(阻塞) <25 无意义(超负荷) 中国(四级服务水平) 一级 道路交通顺畅、服务水平好 0~0.6 二级 道路稍有拥堵，服务水平较高 0.6~0.8 三级 道路拥堵，服务水平较差 0.8~1 四级 道路严重拥堵，服务水平极差 ≥1 表2. 美国和中国城市道路服务水平 根据我国城市道路的特点，服务水平宜在一级到三级之间。参照《城市道路设计规范》建议：机动车道的道路分类系数分别为：快速路为0.75；主干路为0.80；次干路为0.85；支路为0.90，主干路服务水平取0.8； 采用《城市道路设计规范》建议的一条车道理论通行能力见表3。 Table 3 Single lane theoretical capacit 指标 城市道路规范建议值 计算行车速度(Km/h) 60 50 40 30 20 可能通行能力(pcu/h) 1800 1690 1640 1550 1380 表3. 单车道理论通行能力 该项目道路属于干线性城市主干道，交通疏解打围后，其通行能力应考虑平面交叉设置、绿信比、交叉口间距、车道宽度、车道数以及自行车等自行车影响修正系数。因此，路段设计通行能力计算如下： N m = N p ⋅ a c ⋅ a m ⋅ a n N m 为单向道路设计通行能力(pcu/h)； N p 为一条车道的理论通行能力(pcu/h)； a c ，机动车道的道路分类系数； a m ，通行能力车道折减系数； a n ，交叉口影响修正系数。 该项目为主干道，根据《城市道路设计手册》道路分类系数指标确定：a c = 0.8；通行能力车道折减系数a m 一般采用：车道数/修正系数为2/1.9、3/2.75、4/3.50；交叉口影响修正系数a n ，根据交叉口间距，并参考《城市道路设计手册》及有关资料，计算得a n = 0.80。见表4。 Table 4 Calculation table for unidirectional design capacity of road sections (pcu/h 路段车道数 2 3 4 计算行车速度 20 km/h 1678 2429 3091 30 km/h 1885 2728 3472 40 km/h 2006 2904 3696 50 km/h 2067 2992 3808 60 km/h 2189 3168 4032 表4. 道路路段单向设计通行能力计算表(pcu/h) [注]数据计算结果采用四舍五入取整。 3.3. 基于BIM技术的交通疏解动态模型构建 研究基于BIM技术的交通疏解动态模型主要目的不仅是计算施工期间通行能力最大值，同时，要优化施工场地布置围挡合理布置。分析通行能力与施工环境因素之间互相影响关系，确定最大通行能力与施工环境因素之间临界点，依据实际施工情况对施工方案分析，确定尽量影响较小的交通疏解方案和难易程度小、成本低、工期短等的施工方案 [ 5 ] 。例如根据施工方案设置施工围挡不影响正常施工和能接受范围内服务水平的通行能力时，通行能力最优值。原道路的设计通行能力和可能通行能力受到车道数、机动车道的道路分类系数、通行能力车道折减系数、交叉口折减系数等影响，施工期间道路的设计通行能力和可能通行能力还受到施工环境因素的影响。由于道路施工使原道路交通容量减少，导致阻塞消除时刻延长。通过计算现状交通量与原道路能力之比，现状交通量与设置施工围挡后道路容量之比，分析原道路服务水平与施工时道路饱和度之间差值，该处实际车流量取交通高峰期的测值 [ 6 ] 。见表5原道路与施工期间道路通行能力差异。 Table 5 Differences in road capacity between the original road and the construction perio 优化前 类型 车道数 通行能力 现状车流量 饱和度 服务水平 未调整围挡时 原道路 6 + 4 9226 2925 0.317 1级 围挡后道路 1 + 3 3720 2925 0.786 2级 容量缩小率 60% 55.4% 调整围挡后 围挡后道路 2 + 3 4613 2925 0.634 2级 容量缩小率 50% 50% 表5. 原道路与施工期间道路通行能力差异 由表5，可见在调整围挡后，施工现场布置围挡设置直接影响车道数，从而影响到设计通行能力，使设计通行能力提高，也降低了交通量饱和度。令现场车流量为N a ，车道数为 n 原 ， n 施 ；设计通行能力为N m ，一条车道的理论通行能力为N p ，饱和度为 γ 现 ，施工环境影响系数 n 施 n 原 ； (1) N m = N p ⋅ a c ⋅ a m ⋅ a n ⋅ n 施 n 原 (2) 由(1)，(2)式子，得 (3) 我国一般根据饱和度值将道路拥挤程度、服务水平分为如下四级：一级服务水平：道路交通顺畅、服务水平好，V/C介于0至0.6之间；二级服务水平：道路稍有拥堵，服务水平较高，V/C介于0.6至0.8之间；三级服务水平：道路拥堵，服务水平较差，V/C介于0.8至1.0之间；四级服务水平：V/C > 1.0，道路严重拥堵，服务水平极差。由图5所示，在速度越低时，车流量越大，V/C越大，服务水平越差。用上述模型，可以确定本区段施工期间可能达到的最佳服务水平时限速要求。 图5. 施工期间主干路车流量-速度模型