基于Inforworks在公路交通模擬中的研究應(yīng)用

劉幫，劉建軍，楊濤，張凌國(guó)，張樹理

（中建四局第五建筑工程有限公司）

1 前言

利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行交通模擬是當(dāng)今研究交通問(wèn)題的一種重要手段[1]，國(guó)外在交通模擬方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)和成果，國(guó)內(nèi)起步較晚，國(guó)內(nèi)存在車輛性能差異大、交通管理等不同于國(guó)外[2]，所以成果不能直接拿來(lái)國(guó)內(nèi)用，也說(shuō)明對(duì)國(guó)內(nèi)城市道路進(jìn)行交通模擬也就十分必要與迫切。

2 工程概況

該項(xiàng)目為城市快速道路和城市主干道，設(shè)計(jì)速度80km/h，采用瀝青混凝土路面，道路主線采用雙向八車道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。該段道路挖方約為182萬(wàn)m3，填方約為265萬(wàn)m3,涉及施工機(jī)械較多，在早期臨建設(shè)施未完全建好的情況下，施工機(jī)械均從項(xiàng)目部直接到工地，需要經(jīng)過(guò)一條主干道十字路口，在早高峰期車

流量較多，容易堵車，增加成本。為節(jié)約施工機(jī)械在路上的行駛成本，我項(xiàng)目決定采用軟件對(duì)十字路口進(jìn)行交通模擬分析，以期節(jié)約車輛行駛成本。

3 Inforworks交通模擬介紹與分析流程

Inforworks作為一款智能協(xié)同軟件，主要作用在于協(xié)同各專業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施BIM模型，針對(duì)模型做進(jìn)一步分析研究。在交通模擬方面，軟件自帶豐富道路和汽車類型，基本上滿足各級(jí)道路分析研究要求。同時(shí)軟件自帶模型生成器，可以針對(duì)全國(guó)任一地區(qū)進(jìn)行模型創(chuàng)建，在大城市區(qū)域，不僅僅生成地物還有道路、池塘、房屋建筑等。在進(jìn)行交通模擬時(shí)非常方便、快捷。

主要分析流程為首先，確定研究道路路口和實(shí)際地理位置，其次，確定道路模型，道路模型需要根據(jù)實(shí)際道路確定，再次，確定車輛參數(shù)等模型參數(shù)。軟件提供諸多參數(shù)，為了保證分析的精確性，收集數(shù)據(jù)要精確。然后，劃分交通研究區(qū)域，研究區(qū)域自定，選定那個(gè)地方為研究的道路或者區(qū)間。最后，點(diǎn)擊分析即可。分析過(guò)程比較簡(jiǎn)單，主要是根據(jù)此結(jié)果不斷做出對(duì)比分析，比如，分析今天上午、下午各個(gè)時(shí)間段的車流量情況，分析結(jié)果幫助操作者做出決定。

最后的分析模擬結(jié)果，如不滿足要求，則要進(jìn)行交通模擬需求分析，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)如果道路不滿足車流量需求，就需要根據(jù)車流量來(lái)推論采用何種道路或者改造那條道路。此需求分析是根據(jù)實(shí)際需求參數(shù)進(jìn)行分析，比如針對(duì)雙向四車道，設(shè)計(jì)100輛車與200輛車的流量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，找出當(dāng)前道路網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題，軟件會(huì)自動(dòng)分析，只需要輸入需求，就能得到相應(yīng)的結(jié)果；在城市道路設(shè)計(jì)時(shí)非常有用。

4 模型及參數(shù)設(shè)置

在模型和參數(shù)設(shè)置這里，一旦創(chuàng)建模型即可創(chuàng)建參數(shù)。模型創(chuàng)建完成之后，需要考慮把十字路口和周圍的道路鏈接起來(lái)形成一個(gè)整體，如果有些道路沒(méi)有名字或者軟件標(biāo)注不是很清楚，在這里可以查看百度地圖進(jìn)行對(duì)照標(biāo)注。創(chuàng)造的模型面積比較大，而研究分析區(qū)很小的時(shí)候，難以查找時(shí)，只需要點(diǎn)擊交通模擬，軟件就會(huì)查找到相應(yīng)的研究區(qū)域，前提是之前已經(jīng)創(chuàng)建好了研究區(qū)域。如果創(chuàng)建的模型導(dǎo)入其中，一定要把模型與其他道路連接起來(lái)。這樣做有兩方面的好處，一方面是創(chuàng)建的模型很好的和實(shí)際地物融合在一起，比較真實(shí)和美觀。另外一方面，針對(duì)一個(gè)獨(dú)立的十字路口進(jìn)行分析，軟件將會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的分析結(jié)果，因沒(méi)有和其他道路形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，肯定是無(wú)法得出分析結(jié)果的。

模型創(chuàng)建完成后，就要考慮一個(gè)非常重要的問(wèn)題，目前車流量是多少，后續(xù)更改都是針對(duì)已有車流量進(jìn)行對(duì)比分析，以幫助我們找到最優(yōu)解決辦法。主要采集的數(shù)據(jù)有車流量、車輛型號(hào)、時(shí)間段這三點(diǎn)主要數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以找交通部門咨詢，如果車流量不是很大，自己也可以抽時(shí)間觀察，在這里務(wù)必保證所得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，以獲得精確的交通模擬分析。在進(jìn)行汽車系數(shù)設(shè)置與需求分析時(shí)，操作步驟上沒(méi)有嚴(yán)格的區(qū)分。

在進(jìn)行對(duì)比分析研究時(shí)，因軟件具有三維動(dòng)態(tài)可視化功能，在進(jìn)行對(duì)比分析時(shí)，更換道路樣式或者車輛形式，軟件將會(huì)馬上更新，十分方便、快捷。這里數(shù)據(jù)均是直接從業(yè)主單位查詢，數(shù)據(jù)真實(shí)性可信。無(wú)需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，直接在模型中輸入相關(guān)參數(shù)，方便快捷。

5 模擬分析與動(dòng)畫展示

周圍車流量主要集中在上班高峰期，挑選一個(gè)高峰期進(jìn)行研究與分析。交通研究區(qū)域范圍以十字路口周圍62m×83m內(nèi)，在車輛行走道路適當(dāng)延長(zhǎng)分析區(qū)域。早上8點(diǎn)至9點(diǎn)交通高峰期時(shí)擁堵情況。點(diǎn)擊運(yùn)行模擬后，軟件將會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建（如圖1），路口造成擁堵的時(shí)候，將會(huì)顯示為紅色。動(dòng)畫播放器自動(dòng)生成，在播放時(shí)快進(jìn)10倍、20倍等方便直觀動(dòng)態(tài)觀察車輛情況。這里生成的結(jié)果報(bào)告非常有用，從報(bào)告中可以非常直觀的看出每一個(gè)車的離開(kāi)時(shí)間、到達(dá)時(shí)間等，甚至二氧化碳、PM10環(huán)保數(shù)值都會(huì)列出（如圖2）。這只是報(bào)告其中一部分，報(bào)告包含非常多的內(nèi)容，滿足在做對(duì)比分析所需要的數(shù)據(jù)。

6 交通模擬需求

由實(shí)際分析結(jié)果，得出十字路口基本滿足車流量需求（見(jiàn)圖3），但是發(fā)現(xiàn)如果在早上8點(diǎn)～9點(diǎn)多加入50輛車會(huì)發(fā)現(xiàn)道路擁擠程度大于便道。鑒于此需要采用模擬需求對(duì)車輛限制進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，限制項(xiàng)目部施工車輛早上8點(diǎn)～9點(diǎn)經(jīng)過(guò)十字路口而轉(zhuǎn)走便道，發(fā)現(xiàn)走便道的平均時(shí)間少于走十字路口，適合在項(xiàng)目上推廣實(shí)施。

圖1 十字路口交通模擬分析

圖2 交通模擬分析結(jié)果

7 總結(jié)

運(yùn)用Inforworks軟件對(duì)十字路口進(jìn)行分析，詳細(xì)介紹分析流程和注意事項(xiàng)，為后續(xù)工程實(shí)列提供理論參考。在分析過(guò)程中，進(jìn)一步根據(jù)分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)軟件 不僅具有模擬車流量的功能，還能根據(jù)工程提供的參數(shù)進(jìn)行道路、車輛優(yōu)化。此舉將進(jìn)一步減輕未來(lái)人們?cè)谘芯拷煌M方面的勞動(dòng)力。同時(shí)，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，城市規(guī)劃越來(lái)越重要[3]，如果在設(shè)計(jì)道路時(shí)，就進(jìn)行交通模擬需求分析，就減少了后期改擴(kuò)建道路的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 交通模擬需求分析