基于BIM對合肥徽州大道與水陽江路交叉口優(yōu)化與交通評價研究

劉 沛, 劉雪飛

(中鐵四局集團有限公司設(shè)計研究院，安徽 合肥 230051)

0 引 言

現(xiàn)狀路網(wǎng)中城市快速路與支道組成的交叉口是城市交通的重要組成部分，交叉口順暢與否和區(qū)域交通的通行效率情況緊密相連[1]。隨著整體交通量增長，部分平面交叉口擁堵情況逐漸加重。因此，如何快速有效地優(yōu)化擁堵交叉口，高效解決區(qū)域交通問題，已成為現(xiàn)代交通設(shè)施改造迫切需要解決的問題之一[2]。

BIM技術(shù)即建筑信息模型技術(shù)，是三維數(shù)據(jù)技術(shù)和建筑專業(yè)知識相融合的新型理念。BIM作為設(shè)計領(lǐng)域高新技術(shù)，在工程實施的各階段都可對項目進行實時優(yōu)化。通過項目人員對項目數(shù)據(jù)收集，BIM技術(shù)能將信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為不同信息組塊，供項目人員及時調(diào)用，在信息分析的基礎(chǔ)上對項目工程進行一定的優(yōu)化，使項目工程能夠更加高質(zhì)量、高效率的完成[3]。

應(yīng)用BIM技術(shù)對城市交叉口優(yōu)化及交通評價，能夠在很大程度上實現(xiàn)三維的模擬，如圖1所示。這種新型的模擬技術(shù)能夠讓相關(guān)的工作人員對交叉口優(yōu)化方案相關(guān)信息有直觀的了解[4]。

圖1 結(jié)合BIM技術(shù)對交叉口改造優(yōu)化流程圖

1 現(xiàn)狀交叉口調(diào)查分析

1.1 工程概況

徽州大道與水陽江路交叉口位于合肥市包河區(qū)，此交叉口為徽州大道高架(濱湖新區(qū)至市區(qū)方向)落地的第一個交口，現(xiàn)狀交叉口附近有學校、居住區(qū)、商業(yè)街等人口密集設(shè)施，使人流量、車流量聚集嚴重。

如圖2所示，徽州大道為南北向城市快速路設(shè)計速度為60 km/h，現(xiàn)狀北側(cè)路幅寬為48 m，雙向9車道(包含兩條公交專用車道)，南側(cè)路幅寬51 m，雙向11車道(包含兩條公交專用車道)?，F(xiàn)狀徽州大道設(shè)置有行人過街天橋，減少了現(xiàn)狀人流與車流的沖突點。水陽江路為東西向城市支路設(shè)計速度為30 km/h，現(xiàn)狀路幅寬度為24 m，雙向4車道。

圖2 現(xiàn)狀交叉口設(shè)置情況

1.2 現(xiàn)狀交叉口交通量調(diào)查

徽州大道交通量較大，通過對晚高峰17∶30-18∶30時段進行交通量調(diào)查，得出各流向的交通量,見表1，如圖3所示。

表1 徽州大道-水陽江路交口交通量流向調(diào)查表

圖3 交通流量流向圖

1.3 現(xiàn)狀交叉口車道劃分

現(xiàn)狀徽州大道與水陽江路交叉口車道劃分情況見表2。

表2 徽州大道-水陽江路交叉口進口車道數(shù)調(diào)查表

2 影響交叉口擁堵因素

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，徽州大道北側(cè)進口直行車道高峰小時交通量較大為1 585 pcu/h，現(xiàn)狀2條進口直行車道不能滿足日益增長的交通需求，是北側(cè)進口直行交通擁堵的重要因素之一。

現(xiàn)狀南、北側(cè)直行綠燈配時均為45 s，南北側(cè)進口直行交通量較大，信號燈時長不能適應(yīng)其對應(yīng)的交通量，直行信號燈配時較短成為導致交叉口擁堵的重要因素。

3 優(yōu)化方案考慮

現(xiàn)狀徽州大道上設(shè)置有人行天橋，避免了行人與機動車的沖突點。因此，交叉口優(yōu)化著重考慮提升徽州大道南、北側(cè)進口機動車的通行效率問題。具體思路：通過交叉口渠化改進及信號燈配時優(yōu)化。

以達到減少交叉口處車輛延誤時間，提升交叉口通行質(zhì)量的目標。

3.1 交叉口渠化方案改進

北進口直行車道交通量較大，交通延誤率高，高峰時段車輛聚集快，直行車輛排隊情況嚴重。根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查測量北進口有拓寬出直行車道的空間，可通過壓縮側(cè)分帶及已有車道寬度，達到增加1條直行車道的目的，重新施劃車道交通標線。優(yōu)化后交叉口平面及車道功能劃分如圖4所示。

圖4 交叉口渠化后布置圖

3.2 信號燈配時優(yōu)化

依據(jù)BIM建立徽州大道與水陽江路交叉口模型，結(jié)合現(xiàn)狀交叉口信號燈配時，進行配時優(yōu)化，具體操作流程如下：

(1)依據(jù)各車道行車路徑，設(shè)置交通流線。

(2)布置交叉口信號燈，確定合理的交叉口配時方案。

(3)交通流線與信號燈相位關(guān)聯(lián)。

(4)依據(jù)現(xiàn)狀車輛組成及車輛密度設(shè)置交通參數(shù)模擬交通流。

(5)三維模型實時查看，對一個信號燈周期內(nèi)交口排隊長度情況進行分析。

經(jīng)反復調(diào)試配時并對比車輛的延誤時間和排隊長度，得出優(yōu)化后配時,見表3，如圖5所示。

表3 徽州大道-水陽江路交叉口進口綠燈配時優(yōu)化表

圖5 交叉口改造前后各相位信號燈配時圖

利用現(xiàn)狀交叉口優(yōu)化改造條件，合理地優(yōu)化信號燈配時，能有效地提升道路通行效率，減小交通延誤率,保證大部分車流有序地在一個信號周期通過。

如圖6所示，通過BIM技術(shù)建立交叉口模型，相較于改造之前交叉口通行情況得到大幅度提升，南北側(cè)進口直行道排隊長度較優(yōu)化前明顯降低(較改造前排隊長度約減少了25%)。交叉口中車輛占用其他轉(zhuǎn)向車道的現(xiàn)象也得到明顯改善，提升了各向車道的通行效率。

圖6 徽州大道與水陽江路交叉口改造前后排隊長度比較圖

目前，優(yōu)化方案已經(jīng)付諸實施，模型在實際中得到了有效的驗證，徽州大道南、北側(cè)進口直行車道排對長度有效降低，與改造前排隊長度減少了約19%。

4 結(jié) 論

(1)BIM技術(shù)具有高效準確的三維建模仿真能力。基于BIM技術(shù)建立的徽州大道與水陽江路交叉口三維模型與實際狀況相結(jié)合，可以準確地模擬交叉口優(yōu)化后通行能力的改善情況，為道路交叉口改造提供了一種新的直觀可靠的方法。

(2)BIM作為新的設(shè)計手段，使傳統(tǒng)的二維設(shè)計上升至三維層面，較好地展現(xiàn)了設(shè)計意圖，有利于設(shè)計方案的優(yōu)化，使得對于現(xiàn)狀交叉口改造工程及類似工程設(shè)計將更加科學，貼合實際。此外，也可進一步推廣BIM技術(shù)在道路工程其他方面的應(yīng)用研究。