Vissim在地下交通空間工程中的應(yīng)用與分析

王海燕,鄭 利

（天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津市300051）

0 前言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市基礎(chǔ)建設(shè)步伐的不斷加快，越來(lái)越多的工程項(xiàng)目如雨后春筍般在全國(guó)各地蔓延開(kāi)來(lái)。城市道路交通作為“大交通”中最重要的一環(huán)，在人民生活出行中占據(jù)了主導(dǎo)地位，因此如何加強(qiáng)市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，更好、更快、更有效地進(jìn)行顯得迫在眉睫。在以往的工程建設(shè)中，只有對(duì)項(xiàng)目及其周邊路網(wǎng)的通行能力、交通量預(yù)測(cè)分析及服務(wù)水平評(píng)價(jià)，而對(duì)于如何定量、直觀地分析項(xiàng)目建成前后內(nèi)部及周圍路網(wǎng)的交通運(yùn)行狀況，一直是困擾廣大設(shè)計(jì)工作者的一個(gè)難題。德國(guó)PTV公司的Vissim交通仿真軟件可以很好地解決此類問(wèn)題，它能夠再現(xiàn)復(fù)雜的交通現(xiàn)象、具有直觀、準(zhǔn)確、靈活重復(fù)地進(jìn)行比較和分析等特點(diǎn)，是描述復(fù)雜道路交通現(xiàn)象的一種有效的手段[1]。

1 問(wèn)題的提出

天津開(kāi)發(fā)區(qū)現(xiàn)代服務(wù)產(chǎn)業(yè)區(qū)位于天津市中心以東約50 km處，緊鄰塘沽區(qū)和天津新港，是濱海新區(qū)最中心的區(qū)域。規(guī)劃用地總面積33 km2,以貫穿開(kāi)發(fā)區(qū)中央的京津塘高速公路入港延長(zhǎng)線（泰達(dá)大街）為分界線，南側(cè)為8.5 km2的金融貿(mào)易生活區(qū)，北側(cè)為24.5 km2的工業(yè)區(qū)（見(jiàn)圖1）。

天津開(kāi)發(fā)區(qū)現(xiàn)代服務(wù)產(chǎn)業(yè)區(qū)地下交通空間工程位于金融貿(mào)易生活區(qū)，現(xiàn)代服務(wù)區(qū)內(nèi)以中央公園為中心規(guī)劃了地標(biāo)大廈，法院，媒體中心和商業(yè)設(shè)施等，在其外圍有已經(jīng)竣工的市民廣場(chǎng)和規(guī)劃中的博物館、音樂(lè)廳和萬(wàn)通公司等。地下交通空間工程中地下道路西起巢湖路，東至北海西路，南起第一大街，北至第二大街，將進(jìn)入中央公共停車庫(kù)、地標(biāo)大廈、C、D街區(qū)、媒體中心、大劇院、博物館和市民廣場(chǎng)地下停車庫(kù)的主要車流進(jìn)行交通組織，實(shí)現(xiàn)了若干個(gè)大規(guī)模地下停車場(chǎng)的有效整合，大大提高了停車場(chǎng)資源的有效利用，同時(shí)減輕了地面交通的壓力，確保與城市景觀相協(xié)調(diào)的暢通的交通環(huán)境，并最大限度的利用地下空間，在減少環(huán)境負(fù)荷的同時(shí)打造具有復(fù)合價(jià)值的地下空間[2]。

為了分析地下交通空間工程的交通特征，將城市立交設(shè)計(jì)理念引入地下交通空間，地下交通空間由1條雙車道環(huán)道、8條單車道坡道、以及與環(huán)道相連的10處停車場(chǎng)出入口組成，地下環(huán)道與停車場(chǎng)出入口的合流及分流部位均設(shè)置加寬車道與漸變段。整個(gè)地下交通組織為順時(shí)針環(huán)形狀，設(shè)置三進(jìn)三出六個(gè)地面出入口坡道和兩條緊急聯(lián)絡(luò)坡道，緊急聯(lián)絡(luò)坡道正常工況下通過(guò)活動(dòng)護(hù)欄進(jìn)行封閉，緊急情況下開(kāi)啟，以便逃生[3]。

由于地下交通空間車輛進(jìn)出組成較復(fù)雜，設(shè)計(jì)按照地下立交來(lái)考慮，并采用Vissim程序進(jìn)行交通仿真設(shè)計(jì)。

2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析

本項(xiàng)目為擬建工程，無(wú)法進(jìn)行道路現(xiàn)狀交通量調(diào)查，可根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙構(gòu)建模型來(lái)進(jìn)行分析。本工程地下空間劃分為7個(gè)停車場(chǎng)，分別為C、D、E、G2、H以及北側(cè)A、B地塊停車場(chǎng)（地下進(jìn)，地面出），各停車場(chǎng)擬建規(guī)模見(jiàn)表1。

表1 地塊停車場(chǎng)規(guī)模（單位：輛）

分析表1可知，停車場(chǎng)內(nèi)的車輛主要由辦公、商業(yè)、娛樂(lè)三部分車輛組成，三種車輛的目的不同，其出行高峰也不同。根據(jù)調(diào)研資料：

（1）開(kāi)發(fā)區(qū)辦公車輛朝九晚五，形成早高峰和晚高峰兩個(gè)時(shí)段；

（2）商業(yè)設(shè)施大部分上午10點(diǎn)以后開(kāi)始營(yíng)業(yè)，其出行高峰在下午15點(diǎn)以后，且高峰小時(shí)持續(xù)穩(wěn)定到晚上21點(diǎn)左右；

（3）餐飲娛樂(lè)設(shè)施車輛的出行高峰主要集中在節(jié)假日及晚上18點(diǎn)以后。

綜合考慮以上各種車輛的出行時(shí)間，晚高峰是車流進(jìn)出的最集中時(shí)段，其次是辦公車輛的早高峰時(shí)段。

2.1 晚高峰分析

晚高峰到來(lái)時(shí)，入口交通量明顯減小，出口交通量增大，地下交通空間以車輛駛出為主。

根據(jù)地塊的不同性質(zhì)，辦公與商業(yè)及娛樂(lè)車輛有不同的晚高峰，參照規(guī)劃資料，全部辦公車輛及20%的商業(yè)和娛樂(lè)車輛在晚高峰駛出，35%的商業(yè)和娛樂(lè)車輛在晚高峰時(shí)段駛?cè)氲叵峦＼噲?chǎng)。

由于地下交通空間智能交通設(shè)施齊全，各停車場(chǎng)車輛選擇三個(gè)出口駛出的比例，按照均等考慮。

2.2 早高峰分析

在交通早高峰時(shí)段,各地塊地下停車場(chǎng)以辦公車輛駛?cè)霝橹鳌Ｓ捎诒卷?xiàng)目西側(cè)為開(kāi)發(fā)區(qū)的主要城區(qū)，且連接市區(qū),東部地塊尚在開(kāi)發(fā)中，因此大部分車輛從西側(cè)入口駛?cè)氲叵峦＼噲?chǎng)，根據(jù)交通量分析和預(yù)測(cè)，進(jìn)入地下停車場(chǎng)的東西向交通量70%來(lái)自西側(cè)的南海路方向，30%來(lái)自東側(cè)的北海路；南北向交通量70%來(lái)自泰達(dá)大街方向。

本工程為小客車專用的停車場(chǎng)聯(lián)絡(luò)線，與《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》中的支路標(biāo)準(zhǔn)相近，根據(jù)《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》，20 km/h單車道可能通行能力為1380 pcu/h，考慮道路分類系數(shù)和車速、綠信比、交叉口間距等因素，三個(gè)入口的高峰小時(shí)交通量分配如下[4]：

第二大街西側(cè)入口:870 pcu/h；

第二大街東側(cè)入口870 pcu/h；

第一大街西側(cè)入口745 pcu/h。

駛?cè)胪＼噲?chǎng)的車輛，優(yōu)先選擇距離入口最近的2～3個(gè)停車場(chǎng)入口駛?cè)耄煌＼噲?chǎng)有兩個(gè)入口的，按照距離最近的入口駛?cè)耄瑏?lái)分配駛?cè)虢煌康陌俜直取Ｔ绺叻羼偝鲕囕v較少，主要考慮餐飲娛樂(lè)類車輛，按照該類車輛的5%來(lái)計(jì)算。

2.3 地下交通空間工程建模

由于地下交通空間在第一大街和第二大街上有導(dǎo)向系統(tǒng)，因此入口坡道的利用率較高，交通仿真程序按照駛?cè)肜寐?00%考慮，50%的車輛將從地下道路駛出，剩余車輛將利用各建筑停車場(chǎng)的地面出口進(jìn)行分散。模型見(jiàn)圖2[5]。

3 仿真評(píng)價(jià)指標(biāo)的闕值及意義

（1）地下空間車輛的平均車速，設(shè)計(jì)取值為20 km/h，仿真車速取值范圍宜為17 km/h≤V≤23 km/h。

（2）路網(wǎng)延誤總和：地下空間車輛以設(shè)計(jì)速度進(jìn)入目的地的時(shí)間，與以仿真速度進(jìn)入目的地的時(shí)間之差的總和。

（3）停車率：車輛停車次數(shù)與車輛數(shù)的比值。

（4）排隊(duì)長(zhǎng)度：地下空間內(nèi)由于短小時(shí)間擁堵而形成的車輛排隊(duì)長(zhǎng)度[6]。

4 仿真運(yùn)行

基于以上的評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)置相應(yīng)的檢測(cè)斷面，即可運(yùn)行軟件程序。由于Vissim有隨機(jī)因素因子，使得每一次仿真結(jié)果存在不穩(wěn)定性，因此有必要對(duì)該結(jié)果采用不同隨機(jī)因子進(jìn)行校驗(yàn)。模擬成果見(jiàn)圖 3、圖 4[7]。

5 地下空間交通量模擬結(jié)果分析

經(jīng)以上分析可以得出：

（1）晚高峰斷面流量普遍較大，最大斷面流量為1527 pcu/h，發(fā)生在分流點(diǎn)之前的斷面。

（2）早高峰地下環(huán)道的最大斷面流量為1033～1042 pcu/h，主要發(fā)生在環(huán)道的合流點(diǎn)位置。

可見(jiàn)，以上采用Vissim交通仿真程序模擬的斷面最大交通量是1527 pcu/h，而設(shè)計(jì)車速為20 km/h的單車道通行能力約為800 pcu/h，因此，地下交通空間環(huán)道需要設(shè)置2條車道，才能保證達(dá)到C級(jí)以上服務(wù)水平，能夠滿足遠(yuǎn)期交通量增長(zhǎng)的需求，保證車流連續(xù)、穩(wěn)定地行駛。

6 結(jié)論

通過(guò)Vissim這個(gè)虛擬平臺(tái)可有效的將真實(shí)的交通狀況直觀的表現(xiàn)出來(lái)，并給出定量的分析評(píng)價(jià)。通過(guò)仿真分析，能夠了解建成后的交通狀況，以便分析和控制投資規(guī)模，有效地規(guī)避投資浪費(fèi)。

[1]辟途威交通科技（上海）有限公司.VISSIM4.0用戶手冊(cè)中文版[M].1-157.

[2]日建綜合研究所公司.天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)中心商務(wù)區(qū)地下交通空間方案設(shè)計(jì)及地下管線共同溝方案設(shè)計(jì)[Z].

[3]天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院.天津開(kāi)發(fā)區(qū)現(xiàn)代服務(wù)產(chǎn)業(yè)區(qū)地下交通空間工程的設(shè)計(jì)圖表及說(shuō)明[Z].2008.

[4]CJJ 37-90,城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]北京交通大學(xué)交通運(yùn)輸智能技術(shù)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室.平面信號(hào)交叉口交通仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)[M].2004,1-96.

[6]許有俊,張明,劉忻梅.基于VISSIM的城市快速路出口微觀仿真模型的建立[J].內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報(bào),2008,27(4).

[7]杜文伏,周華,張志紅.基于城市道路路段微觀交通仿真模型參數(shù)標(biāo)定研究——以Vissim為例[A].第十五屆海峽兩岸都市交通學(xué)術(shù)研討會(huì)[C].