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摘要：高速互通立交及改擴建工程對交通組織設計的要求較高，傳統設計方法效率低下。文章系統研究了基于bim技術的公路工程交通組織設計模擬方法和手段，提出了基于BIM技術的交通組織設計流程，實現了交組與施組模型的干涉融合。將交通組織模擬、交通數據分析與BIM技術跨領域融合，并基于無人機實地流量調查對模型進行校正，獲得了三維可視化的動態交通組織設計。研究成果在京滬高速羅莊互通進行了應用，指導交通組織及分流方案的制定，取得了良好的效果。
關鍵詞：公路工程；交通組織設計；BIM技術；施工組織；交通數據分析
0引言
高速公路工程建設過程中，特別是互通立交以及改擴建工程的施工，需兼顧既有工程正常通行效率以及項目建設進度，采取不封閉交通的技術原則，這就為合理規劃交通組織導改方案增大了難度。采用BIM技術對交通組織方案進行三維可視化模擬，指導交通組織設計與實施，可以大幅提升交通組織實施的可操作性，達到“保通”“保安全”的技術要求［1］。打通交通組織模擬軟件與Vissim交通分析數據的互聯互通，同時關聯高速公路真實交通流量數據，高度還原交通組織方案實施條件下的真實通行狀況，自動量化分析導改路段交通通行能力，使充分發掘交通組織三維仿真模擬的交通通行分析能力、提供優化交通組織設計并實施量化的評價及指導意見成為可能［2］。
1三維交組模擬技術
三維交組模擬技術即采用BIM技術對交通組織方案進行三維可視化模擬，實現交組方案由二維平面向三維立體展示的轉換，用于可視化指導并優化交通組織設計與實施［3］。依據施工進度，預先建立標段內全線交通組織設計模擬。針對關鍵導行出口容易出現交通擁堵不暢的情況，在對現有交通流量數據分析基礎之上，通過交通組織設計模擬，預測分析交通組織方案對交通流量的承載能力。視模擬情況優化交通導行方案，提升交通組織方案的可行性以及高效性。項目實施過程中，根據施工進度調整以及現場交通組織情況，及時更新調整交通組織方案，確保施工與通行互不干擾。項目實施過程中，根據施工進度調整以及現場交通組織情況，及時更新調整交通組織方案，確保施工與通行互不干擾。
1.1建立導改節點微觀仿真模型。以交通仿真分析軟件為基礎，以BIM模型為平臺，針對高速公路導改重要節點進行微觀仿真。通過綜合考慮幾何模型與車輛行為模型，盡可能真實反映交通管制、不良氣候、車輛特點等多種因素對交通仿真的影響，建立符合實際通行情況的動態交通組織模型，并對交通通行情況進行統計分析。大面積的交通流仿真可以快速直觀論證改擴建方案在宏觀層面的可行性。
1.2交通組織模擬。動態、逼真地仿真交通流和交通事故等各種交通現象，復現交通流的時空變化，深入地分析車輛、駕駛員和行人、道路以及交通的特征，有效地進行交通規劃、交通組織與管理、交通能源節約與運輸流量合理化等方面的研究（見圖1）［4］。交通組織模擬直觀表現路網中車輛的運行情況，對某個位置交通是否擁堵、道路是否暢通進行科學預測，從而可以有針對性提出相應的交通疏導分流措施。
1.3制定車輛分流措施。針對施工路段制定相應的車輛分流措施，在施工路段上游進行車輛誘導，將部分交通量分流到其他替代線路上去，保證施工路段交通順暢不至于產生車輛排隊現象。利用大面積的交通流仿真同樣可以快速直觀反映該分流措施的合理性。
1.4施組與交組的干涉融合。交通組織的三維仿真模擬兼顧考慮相應的施工組織計劃，實現了施工組織模擬與交通組織模擬的干涉融合（見圖2）。通過二者融合，輔助制定總體施工組織設計方案，確定限行和限速方案，有效降低分合流交通沖突率和交通擁堵可能性，其設計流程如圖3所示。
2Vissim與BIM技術跨領域融合
打通交通組織模擬軟件與Vissim交通分析數據的互聯互通，同時關聯高速公路真實交通流量數據，高度還原交通組織方案實施條件下的真實通行狀況，自動量化分析導改路段交通通行能力［5］。創建高速公路全線BIM模型，其中路、橋、隧模型精細度可控制不高于lod100。通過采集實際地形信息，創建盡可能符合道路沿線現狀的真實地形模型。BIM模型創建過程中重點優化行車道設置及走向。BIM建模軟件構建模型成果以“.inpx”文件格式導入Vissim軟件之中，實現既定路線于Vissim之中的真實構建，達成BIM軟件與Vissim兩者之間的數據交互。同步將真實車流數據及交通組織方案導入Vissim進行處理，利用Vissim對現行交通組織方案實施條件下交通通行能力進行量化評估，進行相應的交通仿真分析。最后將Vissim的交通通行能力量化分析數據及高速公路BIM模型數據融入LumenRTMicroStation軟件中，以此為數據支撐，兼顧考慮施工組織與交通組織的融合，建立基于既有高速公路BIM模型的交通組織的三維仿真模擬，實現Vissim交通分析數據及車流通行狀況的三維可視化直觀展示（見圖4）。
3應用實踐
依托京滬高速改擴建工程，開展了羅莊互通局部關鍵工點導改的交通組織模擬，并依據實際通行情況不斷完善導改方案?；贐IM技術進行交通組織模擬并與Vissim相結合進行仿真分析（見圖5）。為保證交通組織模擬與實際施工的契合度，充分發揮其對交通導改的實施指導作用，利用無人機以及調取安全運營中心數據等多種手段對現場交通流量調查（見圖6），從而對仿真模擬進行了進一步的優化。根據《公路工程技術標準》，正常情況下，高速公路的設計服務水平為二級，但在實施改擴建時，維持通車路段的服務水平可降低一級［6］。運用BIM仿真模擬技術可從交通安全和效率方面論證分流特大型車及限速80km/h的必要性。仿真結果（見表1）表明，路網分流且限速限行之后，京滬主線將從四級偏下服務水平升至三級以上；互通合流區交通沖突明顯降低；占道施工或者突發事故情況下可避免大范圍交通擁堵。仿真分析證實，合理的分流和限速方案將切實保障改擴建施工期主線交通運行安全和效率。最終確定分五階段進行保通，第三、四階段限速80km/h且限行五軸及以上車輛。
4結語
（1）基于BIM技術的公路工程交通組織設計具有三維動態可視化，通過交通組織模擬，能夠極大提高交通組織優化設計效率。（2）交通組織模擬與施工組織設計模擬可實現干涉融合，優化交通分流，減少交通擁堵。（3）將BIM技術與Vissim相結合，可實現交組的跨平臺模擬，通過數據交互傳遞，實現交通數據的量化分析與BIM技術的融合。
作者:姜榮斌 朱星 單位:泰州職業技術學院