摘要：高速互通立交及改扩建工程对交通组织设计的要求较高，传统设计方法效率低下。文章系统研究了基于BIM技术的公路工程交通组织设计模拟方法和手段，提出了基于BIM技术的交通组织设计流程，实现了交组与施组模型的干涉融合。将交通组织模拟、交通数据分析与BIM技术跨领域融合，并基于无人机实地流量调查对模型进行校正，获得了三维可视化的动态交通组织设计。研究成果在京沪高速罗庄互通进行了应用，指导交通组织及分流方案的制定，取得了良好的效果。
关键词：公路工程；交通组织设计；BIM技术；施工组织；交通数据分析
0引言
高速公路工程建设过程中，特别是互通立交以及改扩建工程的施工，需兼顾既有工程正常通行效率以及项目建设进度，采取不封闭交通的技术原则，这就为合理规划交通组织导改方案增大了难度。采用BIM技术对交通组织方案进行三维可视化模拟，指导交通组织设计与实施，可以大幅提升交通组织实施的可操作性，达到“保通”“保安全”的技术要求［1］。打通交通组织模拟软件与Vissim交通分析数据的互联互通，同时关联高速公路真实交通流量数据，高度还原交通组织方案实施条件下的真实通行状况，自动量化分析导改路段交通通行能力，使充分发掘交通组织三维仿真模拟的交通通行分析能力、提供优化交通组织设计并实施量化的评价及指导意见成为可能［2］。
1三维交组模拟技术
三维交组模拟技术即采用BIM技术对交通组织方案进行三维可视化模拟，实现交组方案由二维平面向三维立体展示的转换，用于可视化指导并优化交通组织设计与实施［3］。依据施工进度，预先建立标段内全线交通组织设计模拟。针对关键导行出口容易出现交通拥堵不畅的情况，在对现有交通流量数据分析基础之上，通过交通组织设计模拟，预测分析交通组织方案对交通流量的承载能力。视模拟情况优化交通导行方案，提升交通组织方案的可行性以及高效性。项目实施过程中，根据施工进度调整以及现场交通组织情况，及时更新调整交通组织方案，确保施工与通行互不干扰。项目实施过程中，根据施工进度调整以及现场交通组织情况，及时更新调整交通组织方案，确保施工与通行互不干扰。
1.1建立导改节点微观仿真模型。以交通仿真分析软件为基础，以BIM模型为平台，针对高速公路导改重要节点进行微观仿真。通过综合考虑几何模型与车辆行为模型，尽可能真实反映交通管制、不良气候、车辆特点等多种因素对交通仿真的影响，建立符合实际通行情况的动态交通组织模型，并对交通通行情况进行统计分析。大面积的交通流仿真可以快速直观论证改扩建方案在宏观层面的可行性。
1.2交通组织模拟。动态、逼真地仿真交通流和交通事故等各种交通现象，复现交通流的时空变化，深入地分析车辆、驾驶员和行人、道路以及交通的特征，有效地进行交通规划、交通组织与管理、交通能源节约与运输流量合理化等方面的研究（见图1）［4］。交通组织模拟直观表现路网中车辆的运行情况，对某个位置交通是否拥堵、道路是否畅通进行科学预测，从而可以有针对性提出相应的交通疏导分流措施。
1.3制定车辆分流措施。针对施工路段制定相应的车辆分流措施，在施工路段上游进行车辆诱导，将部分交通量分流到其他替代线路上去，保证施工路段交通顺畅不至于产生车辆排队现象。利用大面积的交通流仿真同样可以快速直观反映该分流措施的合理性。
1.4施组与交组的干涉融合。交通组织的三维仿真模拟兼顾考虑相应的施工组织计划，实现了施工组织模拟与交通组织模拟的干涉融合（见图2）。通过二者融合，辅助制定总体施工组织设计方案，确定限行和限速方案，有效降低分合流交通冲突率和交通拥堵可能性，其设计流程如图3所示。
2Vissim与BIM技术跨领域融合
打通交通组织模拟软件与Vissim交通分析数据的互联互通，同时关联高速公路真实交通流量数据，高度还原交通组织方案实施条件下的真实通行状况，自动量化分析导改路段交通通行能力［5］。创建高速公路全线BIM模型，其中路、桥、隧模型精细度可控制不高于lod100。通过采集实际地形信息，创建尽可能符合道路沿线现状的真实地形模型。BIM模型创建过程中重点优化行车道设置及走向。BIM建模软件构建模型成果以“.inpx”文件格式导入Vissim软件之中，实现既定路线于Vissim之中的真实构建，达成BIM软件与Vissim两者之间的数据交互。同步将真实车流数据及交通组织方案导入Vissim进行处理，利用Vissim对现行交通组织方案实施条件下交通通行能力进行量化评估，进行相应的交通仿真分析。最后将Vissim的交通通行能力量化分析数据及高速公路BIM模型数据融入LumenRTMicroStation软件中，以此为数据支撑，兼顾考虑施工组织与交通组织的融合，建立基于既有高速公路BIM模型的交通组织的三维仿真模拟，实现Vissim交通分析数据及车流通行状况的三维可视化直观展示（见图4）。
3应用实践
依托京沪高速改扩建工程，开展了罗庄互通局部关键工点导改的交通组织模拟，并依据实际通行情况不断完善导改方案。基于BIM技术进行交通组织模拟并与Vissim相结合进行仿真分析（见图5）。为保证交通组织模拟与实际施工的契合度，充分发挥其对交通导改的实施指导作用，利用无人机以及调取安全运营中心数据等多种手段对现场交通流量调查（见图6），从而对仿真模拟进行了进一步的优化。根据《公路工程技术标准》，正常情况下，高速公路的设计服务水平为二级，但在实施改扩建时，维持通车路段的服务水平可降低一级［6］。运用BIM仿真模拟技术可从交通安全和效率方面论证分流特大型车及限速80km/h的必要性。仿真结果（见表1）表明，路网分流且限速限行之后，京沪主线将从四级偏下服务水平升至三级以上；互通合流区交通冲突明显降低；占道施工或者突发事故情况下可避免大范围交通拥堵。仿真分析证实，合理的分流和限速方案将切实保障改扩建施工期主线交通运行安全和效率。最终确定分五阶段进行保通，第三、四阶段限速80km/h且限行五轴及以上车辆。
4结语
（1）基于BIM技术的公路工程交通组织设计具有三维动态可视化，通过交通组织模拟，能够极大提高交通组织优化设计效率。（2）交通组织模拟与施工组织设计模拟可实现干涉融合，优化交通分流，减少交通拥堵。（3）将BIM技术与Vissim相结合，可实现交组的跨平台模拟，通过数据交互传递，实现交通数据的量化分析与BIM技术的融合。
作者:姜荣斌 朱星 单位:泰州职业技术学院