定量分析在道路設計中的應用

謝勇

摘 要：車道劃分和交叉口入口通道化是道路設計的重中之重，合理性直接影響道路功能的性能。在老化道路的改建設計中，通常根據(jù)道路等級，紅線寬度和相關計劃結(jié)合定性分析和工作經(jīng)驗來確定車道數(shù)和通道的通道化，但是缺乏科學的定量分析過程。本文基于當前交通量調(diào)查，長期交通量預測，道路飽和度和路口延誤計算，指導車道劃分和交叉口入口通道化在舊路改造設計中的應用。

關鍵詞：定量分析;交通量調(diào)查;交通量預測;飽和度;延誤

1 城市道路設計過程中的主要問題

我國城市道路設計過程中最大的問題是大多數(shù)道路工程只是設計。道路設計沒有與其他職業(yè)，城市規(guī)劃，經(jīng)濟效益，運營和維護相結(jié)合，協(xié)調(diào)性不強。這些問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

對設計意圖的理解和表達有限。當前，大多數(shù)道路設計都是基于二維設計的，因此復雜的三維道路和城市空間無法得到充分體現(xiàn)，也無法適應人類的認知和思維習慣。在當前的項目建設過程中，設計師的思想和設計要點無法得到有效表達。大多數(shù)設計文檔都是平面顯示的，而一些輔助項目僅包含文字說明。對施工圖的主觀理解是不同的。特別地，在建筑單元的情況下，如果未詳細描述技術說明，則由于現(xiàn)場通信失敗而造成經(jīng)濟損失的可能性很高，并且由于不正確的圖紙而導致安全事故的可能性很高。

城市道路設計是一項非常復雜和系統(tǒng)的工作，需要設計實驗室內(nèi)各個領域之間的密切合作。目前，道路設計領域是根據(jù)自己的專業(yè)知識和軟件平臺進行設計的。有許多接口和設計過程。幾乎所有信息和數(shù)據(jù)都是手動傳遞的，很難實現(xiàn)信息的集成和自動傳輸。

統(tǒng)一。城市道路設計涉及許多信息管理任務，項目信息與專家之間存在差異。過去，道路項目管理過程僅需要對此信息進行簡單分析，而提取復雜信息則相對困難。在BIM技術的背景下，信息結(jié)構(gòu)格式是統(tǒng)一的，因此可以在相同的工程模式中重用，并且數(shù)據(jù)創(chuàng)建和修改相對簡單，道路的設計和建設有許多利益相關者，而且各種任務的性質(zhì)是相交的，因此難以管理。 BIM技術的優(yōu)勢在于它可以協(xié)調(diào)當?shù)氐缆讽椖恐械姆止ぃ瑴p少信息通信和存儲時間，并使工作更加方便。道路設計的參與者很多，信息經(jīng)常被傳遞，如果在此過程中協(xié)調(diào)各種任務，則共享項目信息會很有幫助[1]。借助BIM技術，您可以隨時發(fā)送和接收信息，并且可以通過首次發(fā)現(xiàn)道路設計中的漏洞和問題來積極響應?？蓧嚎s性。城市道路設計中的高信息含量使項目管理更加困難。 BIM技術使信息的合并和壓縮過程更加方便，信息通信的效率非常高。

2 交通量調(diào)查車型換算

在路段和交叉路口進行流量調(diào)查時，必須為每種模式分別繪制統(tǒng)計信息，并且必須根據(jù)CJJ? 37-2012（2016版）《城市道路工程設計規(guī)范》的規(guī)定，將小型汽車用作計算等價物。

3 交通預測

除了進行交通預測外，背景交通量（主要是指經(jīng)過的交通量，其中大部分是由汽車數(shù)量的增加引起的）也必須考慮誘發(fā)的交通量（由新的建設項目）。道路設計過程考慮了背景交通，并忽略了誘導交通。誘導的交通量主要與土地使用的性質(zhì)和建設項目的類型有關。根據(jù)CJJ/T? 141—2010 《建設項目交通影響評價技術標準》，住宅，商業(yè)，服務，辦公室，會場和花園，醫(yī)療，學校，交通和工業(yè)等各種類型的建設項目都具有相應的高峰小時行駛率。

4 節(jié)服務水平計算

路段的服務水平通常通過路段的實際流量和路段相對于路段設計能力的飽和度來評估。

4.1 確定車道校正因子[n']

在1條車道的情況下，車道號校正因子[n']為1，在2條車道的情況下，車道號校正因子[n']為1.87，在3條車道的情況下，車道號校正因子[n' ]是2.60，如果車道號校正因子[n']為3.20，則有24個車道。

4.2 路段飽和度計算與評估

截面飽和度=[實際通道截面設計能力]

有關將道路段的服務級別劃分為四個級別的標準，請參閱美國運輸研究委員會《道路通行能力手冊》。

5 路口服務水平

交叉路口的服務水平通常由兩個指標評估：交叉路口飽和度和每輛車的信號控制延遲。如果延遲和飽和的服務級別不匹配，則延遲的服務級別優(yōu)先。

5.1 飽和度計算

飽和度是實際每小時交通量與路口通行能力之比。

有關公式中每個參數(shù)的含義，請參閱美國運輸研究委員會《道路通行能力手冊》。

有關信號交叉口的汽車服務水平的分類標準，請參閱《建設項目交通影響評價技術標準》的表B.0.1，分為六個級別：A，B，C，D，E和F。

6 BIM技術設計理念在城市道路設計中的主要應用

6.1 處理原始地理信息

在大多數(shù)情況下，從設計部門收到的地形圖需要通過BIM軟件轉(zhuǎn)換為三維地面模式，作為二維測量和地圖，而設計師必須收集建筑物。在相關部門，結(jié)構(gòu)，管道和管道的項目區(qū)域。交通，景觀節(jié)點，氣象和水文學，地質(zhì)條件，規(guī)劃數(shù)據(jù)等多維信息將導入到BIM軟件中。有必要采用一種在系統(tǒng)中分離和合并元素的方法，并通過拼接和合并來實現(xiàn)模式。

6.2 道路模式的建立

輸入原始數(shù)據(jù)模式后，設計人員可以在BIM軟件中生成動態(tài)更新的交互式計劃，配置文件和交叉路模式?？梢栽贐IM軟件和內(nèi)置組件中及時查看設計結(jié)果。您可以根據(jù)常見的設計規(guī)范（包括駕駛道路，人行道，溝渠和復雜的車道組件）更快地設計回旋處，對交通標志和道路標記進行智能布局，或者根據(jù)設計標準創(chuàng)建獨特的組件。施工圖和注釋始終是最新的，因此設計師可以專注于設計優(yōu)化。

6.3 BIM模式分析

據(jù)我了解，目前大多數(shù)BIM軟件都在道路模式的系統(tǒng)仿真分析中基于路線使用3D漫游，并通過視線等因素確定路線設計的優(yōu)缺點。由于道路模式分析功能相對簡單，因此有必要通過更深入地分析道路的相關模塊并充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)來全面分析模式。

（1）地理和高程分析模塊。通過輸入和識別先前的海拔和地質(zhì)條件，BIM軟件會根據(jù)海拔閾值和地質(zhì)鉆孔測量數(shù)據(jù)自動設置顏色，從而實現(xiàn)地形和地質(zhì)的三維可視化。（2）道路模式與環(huán)境分析模塊。周圍的建筑物，水，軌道，管道和其他因素嚴重影響道路的路徑選擇和垂直設計。模式完成后，BIM軟件會自動檢測建筑物邊界，清除高度，土地拆除，管道碰撞檢查等。（3）成本分析模塊。BIM軟件在工程成本管理方面具有巨大優(yōu)勢，基于BIM? 5D（三維對象，進度，成本）關系數(shù)據(jù)庫，您可以建立與施工成本相關的數(shù)據(jù)的時間，空間和成本維度關系。并且數(shù)據(jù)處理可以達到模式，較小的建設水平使成本分析更加有效并且更接近項目的實際成本。

6.4 BIM模式信息共享

未來，模式共享是一種趨勢，相關權(quán)利管理將逐漸體現(xiàn)在合同和實踐中。傳統(tǒng)的國內(nèi)系統(tǒng)阻礙了BIM的發(fā)展，設計實驗室的建模越來越注重空間結(jié)構(gòu)，并且該模式無法應用于施工階段以及后續(xù)的運維。人們相信，隨著BIM標準的逐步建立，基于BIM的協(xié)作應用程序?qū)㈦S著它們的深入發(fā)展而越來越好。完整的BIM模式實際上是包含各種類型的信息和數(shù)據(jù)的高度集成的數(shù)據(jù)庫，其中數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)不同級別的使用功能的關鍵。當前，用于上游設計的BIM道路模式并不多，但是由于設計和構(gòu)造的目的不同，它們的數(shù)據(jù)也不同，并且BIM每個模塊和組件的精度要求也不同。在施工運營和維護階段的早期，應充分利用共享的設計結(jié)果，并應將BIM模式用于內(nèi)部控制。

7 結(jié)束語

本文通過交通量的調(diào)查和預測來計算路段的飽和度，交叉路口的飽和度和延誤，為車道劃分和入口通道化提供數(shù)據(jù)支持，并且定量和定性分析相結(jié)合的設計過程使結(jié)果更加科學合理。同時，對流量調(diào)查和整個過程的計算提出了更高的要求，設計人員必須投入更多的時間和精力。

參考文獻：

[1]任福田，譯.美國交通研究委員會.道路通行能力手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

[2]王煒.交通工程學[M].東南大學出版社，2000.