定量分析在道路设计中的应用

谢勇

摘 要：车道划分和交叉口入口通道化是道路设计的重中之重，合理性直接影响道路功能的性能。在老化道路的改建设计中，通常根据道路等级，红线宽度和相关計划结合定性分析和工作经验来确定车道数和通道的通道化，但是缺乏科学的定量分析过程。本文基于当前交通量调查，长期交通量预测，道路饱和度和路口延误计算，指导车道划分和交叉口入口通道化在旧路改造设计中的应用。

关键词：定量分析;交通量调查;交通量预测;饱和度;延误

1 城市道路设计过程中的主要问题

我国城市道路设计过程中最大的问题是大多数道路工程只是设计。道路设计没有与其他职业，城市规划，经济效益，运营和维护相结合，协调性不强。这些问题主要表现在以下几个方面：

对设计意图的理解和表达有限。当前，大多数道路设计都是基于二维设计的，因此复杂的三维道路和城市空间无法得到充分体现，也无法适应人类的认知和思维习惯。在当前的项目建设过程中，设计师的思想和设计要点无法得到有效表达。大多数设计文档都是平面显示的，而一些辅助项目仅包含文字说明。对施工图的主观理解是不同的。特别地，在建筑单元的情况下，如果未详细描述技术说明，则由于现场通信失败而造成经济损失的可能性很高，并且由于不正确的图纸而导致安全事故的可能性很高。

城市道路设计是一项非常复杂和系统的工作，需要设计实验室内各个领域之间的密切合作。目前，道路设计领域是根据自己的专业知识和软件平台进行设计的。有许多接口和设计过程。几乎所有信息和数据都是手动传递的，很难实现信息的集成和自动传输。

统一。城市道路设计涉及许多信息管理任务，项目信息与专家之间存在差异。过去，道路项目管理过程仅需要对此信息进行简单分析，而提取复杂信息则相对困难。在BIM技术的背景下，信息结构格式是统一的，因此可以在相同的工程模式中重用，并且数据创建和修改相对简单，道路的设计和建设有许多利益相关者，而且各种任务的性质是相交的，因此难以管理。 BIM技术的优势在于它可以协调当地道路项目中的分工，减少信息通信和存储时间，并使工作更加方便。道路设计的参与者很多，信息经常被传递，如果在此过程中协调各种任务，则共享项目信息会很有帮助[1]。借助BIM技术，您可以随时发送和接收信息，并且可以通过首次发现道路设计中的漏洞和问题来积极响应。可压缩性。城市道路设计中的高信息含量使项目管理更加困难。 BIM技术使信息的合并和压缩过程更加方便，信息通信的效率非常高。

2 交通量调查车型换算

在路段和交叉路口进行流量调查时，必须为每种模式分别绘制统计信息，并且必须根据CJJ  37-2012（2016版）《城市道路工程设计规范》的规定，将小型汽车用作计算等价物。

3 交通预测

除了进行交通预测外，背景交通量（主要是指经过的交通量，其中大部分是由汽车数量的增加引起的）也必须考虑诱发的交通量（由新的建设项目）。道路设计过程考虑了背景交通，并忽略了诱导交通。诱导的交通量主要与土地使用的性质和建设项目的类型有关。根据CJJ/T  141—2010 《建设项目交通影响评价技术标准》，住宅，商业，服务，办公室，会场和花园，医疗，学校，交通和工业等各种类型的建设项目都具有相应的高峰小时行驶率。

4 节服务水平计算

路段的服务水平通常通过路段的实际流量和路段相对于路段设计能力的饱和度来评估。

4.1 确定车道校正因子[n']

在1条车道的情况下，车道号校正因子[n']为1，在2条车道的情况下，车道号校正因子[n']为1.87，在3条车道的情况下，车道号校正因子[n' ]是2.60，如果车道号校正因子[n']为3.20，则有24个车道。

4.2 路段饱和度计算与评估

截面饱和度=[实际通道截面设计能力]

有关将道路段的服务级别划分为四个级别的标准，请参阅美国运输研究委员会《道路通行能力手册》。

5 路口服务水平

交叉路口的服务水平通常由两个指标评估：交叉路口饱和度和每辆车的信号控制延迟。如果延迟和饱和的服务级别不匹配，则延迟的服务级别优先。

5.1 饱和度计算

饱和度是实际每小时交通量与路口通行能力之比。

有关公式中每个参数的含义，请参阅美国运输研究委员会《道路通行能力手册》。

有关信号交叉口的汽车服务水平的分类标准，请参阅《建设项目交通影响评价技术标准》的表B.0.1，分为六个级别：A，B，C，D，E和F。

6 BIM技术设计理念在城市道路设计中的主要应用

6.1 处理原始地理信息

在大多数情况下，从设计部门收到的地形图需要通过BIM软件转换为三维地面模式，作为二维测量和地图，而设计师必须收集建筑物。在相关部门，结构，管道和管道的项目区域。交通，景观节点，气象和水文学，地质条件，规划数据等多维信息将导入到BIM软件中。有必要采用一种在系统中分离和合并元素的方法，并通过拼接和合并来实现模式。

6.2 道路模式的建立

输入原始数据模式后，设计人员可以在BIM软件中生成动态更新的交互式计划，配置文件和交叉路模式。可以在BIM软件和内置组件中及时查看设计结果。您可以根据常见的设计规范（包括驾驶道路，人行道，沟渠和复杂的车道组件）更快地设计回旋处，对交通标志和道路标记进行智能布局，或者根据设计标准创建独特的组件。施工图和注释始终是最新的，因此设计师可以专注于设计优化。

6.3 BIM模式分析

据我了解，目前大多数BIM软件都在道路模式的系统仿真分析中基于路线使用3D漫游，并通过视线等因素确定路线设计的优缺点。由于道路模式分析功能相对简单，因此有必要通过更深入地分析道路的相关模块并充分利用现有数据来全面分析模式。

（1）地理和高程分析模块。通过输入和识别先前的海拔和地质条件，BIM软件会根据海拔阈值和地质钻孔测量数据自动设置颜色，从而实现地形和地质的三维可视化。（2）道路模式与环境分析模块。周围的建筑物，水，轨道，管道和其他因素严重影响道路的路径选择和垂直设计。模式完成后，BIM软件会自动检测建筑物边界，清除高度，土地拆除，管道碰撞检查等。（3）成本分析模块。BIM软件在工程成本管理方面具有巨大优势，基于BIM  5D（三维对象，进度，成本）关系数据库，您可以建立与施工成本相关的数据的时间，空间和成本维度关系。并且数据处理可以达到模式，较小的建设水平使成本分析更加有效并且更接近项目的实际成本。

6.4 BIM模式信息共享

未来，模式共享是一种趋势，相关权利管理将逐渐体现在合同和实践中。传统的国内系统阻碍了BIM的发展，设计实验室的建模越来越注重空间结构，并且该模式无法应用于施工阶段以及后续的运维。人们相信，随着BIM标准的逐步建立，基于BIM的协作应用程序将随着它们的深入发展而越来越好。完整的BIM模式实际上是包含各种类型的信息和数据的高度集成的数据库，其中数据库是实现不同级别的使用功能的关键。当前，用于上游设计的BIM道路模式并不多，但是由于设计和构造的目的不同，它们的数据也不同，并且BIM每个模块和组件的精度要求也不同。在施工运营和维护阶段的早期，应充分利用共享的设计结果，并应将BIM模式用于内部控制。

7 结束语

本文通过交通量的调查和预测来计算路段的饱和度，交叉路口的饱和度和延误，为车道划分和入口通道化提供数据支持，并且定量和定性分析相结合的设计过程使结果更加科学合理。同时，对流量调查和整个过程的计算提出了更高的要求，设计人员必须投入更多的时间和精力。

参考文献：

[1]任福田，译.美国交通研究委员会.道路通行能力手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.

[2]王炜.交通工程学[M].东南大学出版社，2000.