VISSIM和TSIS在交叉口擁擠改善設(shè)計(jì)中的應(yīng)用對(duì)比

宋睿 同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院 201804

VISSIM和TSIS在交叉口擁擠改善設(shè)計(jì)中的應(yīng)用對(duì)比

宋睿 同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院 201804

以一個(gè)實(shí)際交叉口為例，分別從交叉口交通組織和交叉口的信號(hào)配時(shí)兩個(gè)方面給出解決交叉口擁擠問(wèn)題的最優(yōu)方案，并分別利用VISSIM和TSIS兩種仿真軟件來(lái)對(duì)改善后的交叉口運(yùn)行進(jìn)行仿真，通過(guò)對(duì)比兩個(gè)軟件的仿真效果，最終獲得最優(yōu)的交叉口改造方案。

交叉口；擁擠;設(shè)計(jì)

Intersection; Congestion; Design.

引言

在交通日益擁堵的今天，城市交通擁堵問(wèn)題日益嚴(yán)重。而作為交通路網(wǎng)的基本節(jié)點(diǎn)，交叉口的交通擁堵問(wèn)題十分重要，因?yàn)榻徊婵诘膿矶虏粌H會(huì)造成該交叉口的通行能力下降，增加通過(guò)交叉口車(chē)輛的平均延誤時(shí)間，還會(huì)給予其相關(guān)聯(lián)的臨近道路以及附近的交叉口造成很大的影響，如何解決交叉口的擁擠問(wèn)題成為了城市交通優(yōu)化和改善的頭等任務(wù)。本文將結(jié)合一個(gè)實(shí)際的例子來(lái)具體探討這個(gè)問(wèn)題，并給出解決這個(gè)問(wèn)題的最優(yōu)方案。

1 交叉口交通存在的問(wèn)題

浙江省武義某交叉口是一個(gè)典型的城市主干道交叉口，其中南北方向的解放路只有兩個(gè)進(jìn)口車(chē)道，而東西方向的東升中路更窄，只有一條進(jìn)口車(chē)道。隨著武義縣城市經(jīng)濟(jì)水平的提高，越來(lái)越多的武義居民選擇私人小汽車(chē)作為自己日常出行的交通工具，這無(wú)疑給該交叉口的通行能力產(chǎn)生更大的壓力。

通過(guò)實(shí)地的調(diào)查和分析，該交叉口之所以會(huì)產(chǎn)生擁擠現(xiàn)象，主要是由于以下的幾個(gè)原因：

（1）該交叉口進(jìn)口道的車(chē)道數(shù)劃分不合理。南北方向的進(jìn)口道僅僅分配了兩個(gè)車(chē)道，特別是沒(méi)有左轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道，大大增加了左轉(zhuǎn)車(chē)輛排隊(duì)等待的時(shí)間。東西方向的次干道劃分也不太合理。

（2）交叉口非機(jī)動(dòng)車(chē)道被占用情況十分嚴(yán)重。非機(jī)動(dòng)車(chē)道被機(jī)動(dòng)車(chē)占用，導(dǎo)致一些非機(jī)動(dòng)車(chē)不得不轉(zhuǎn)到機(jī)動(dòng)車(chē)道上行駛，這使得本來(lái)就擁擠不堪的機(jī)動(dòng)車(chē)道無(wú)疑是雪上加霜。而且，非機(jī)動(dòng)車(chē)任意在機(jī)動(dòng)車(chē)上行駛，也給該交叉口帶來(lái)了安全隱患。

（3）交叉口附近的公交站點(diǎn)設(shè)置不合理。公交站點(diǎn)設(shè)置的位置過(guò)于靠近交叉口，公交車(chē)頻繁進(jìn)出公交站點(diǎn)會(huì)給主線的交通流通行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

（4）交叉口道路標(biāo)志標(biāo)線設(shè)置不合理或者確實(shí)。交叉口沒(méi)有設(shè)置掉頭標(biāo)志，使得一些掉頭車(chē)輛在交叉口隨意掉車(chē)，交叉口的一些轉(zhuǎn)向標(biāo)志也已經(jīng)模糊不清。

2 交叉口改善方案

2.1 交叉口渠化方面

根據(jù)交叉口現(xiàn)狀存在的問(wèn)題，從交叉口的渠化方面，我們提出了以下解決問(wèn)題的措施：

（1）對(duì)交叉口的車(chē)道劃分進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。結(jié)合交叉口的流量流向的特點(diǎn)，南北方向的進(jìn)口車(chē)道數(shù)通過(guò)魚(yú)肚線的設(shè)計(jì)增加為三個(gè)車(chē)道，即在原有兩車(chē)道的基礎(chǔ)上，增加一條左轉(zhuǎn)車(chē)道，以改善交叉口左轉(zhuǎn)車(chē)輛延誤時(shí)間較大的問(wèn)題。東方向的進(jìn)口車(chē)道數(shù)也由原來(lái)的一條車(chē)道增加為兩條車(chē)道。

（2）根據(jù)機(jī)動(dòng)車(chē)道停車(chē)問(wèn)題比較突出，而且交叉口附近的停車(chē)設(shè)施較缺乏，考慮將自行車(chē)道設(shè)置在人行道上，自行車(chē)道寬設(shè)為1.8m。原有的非機(jī)動(dòng)車(chē)道可以停放機(jī)動(dòng)車(chē)，以解決由于附近地區(qū)缺少機(jī)動(dòng)車(chē)專(zhuān)用停車(chē)場(chǎng)所，機(jī)動(dòng)車(chē)占用非機(jī)動(dòng)車(chē)道，阻塞非機(jī)動(dòng)車(chē)通行的問(wèn)題。

（3）交叉口設(shè)置掉頭標(biāo)志，防止掉頭車(chē)輛在交叉口任意調(diào)車(chē)而影響到其它車(chē)輛的通行。完善交叉口路面的標(biāo)志標(biāo)線，機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)線距離人行橫道線為1.5 m ，入口道與出口道必須用雙黃實(shí)線隔開(kāi)，交叉口進(jìn)口道的不同車(chē)道之間用黃實(shí)線分隔，出口道各車(chē)道之間用白虛線分隔，交叉口內(nèi)設(shè)計(jì)左轉(zhuǎn)軌跡線或引導(dǎo)線。

圖1 交叉口相位分布圖

2.2 交叉口信號(hào)配時(shí)方面

根據(jù)原有的交叉口的流量流向特征，結(jié)合交叉口的改進(jìn)渠化方案，將原有交叉路口的信號(hào)配時(shí)由二相位改為三相位。通過(guò)重新設(shè)計(jì)配時(shí)方案，來(lái)達(dá)到擴(kuò)大交叉口的通行能力，減少車(chē)輛進(jìn)出交叉口的延誤時(shí)間、減少交叉口車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度的目的。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，交叉口信號(hào)的最佳周期時(shí)長(zhǎng)定為87秒，東西方向?yàn)橹贩较颍捎诘缆份^窄，無(wú)左轉(zhuǎn)專(zhuān)用道，故不配有左轉(zhuǎn)信號(hào)相位，其中綠燈20s，紅燈64 s，黃燈3s。南北方向?yàn)橹鞲陕贩较颍媳敝毙蟹较蚓G燈47s，紅燈37 s，黃燈3s，由于左轉(zhuǎn)車(chē)流多，故配有左轉(zhuǎn)專(zhuān)用信號(hào)相位，時(shí)長(zhǎng)為14 s，紅燈70 s，黃燈3s。

圖2 交叉口信號(hào)配時(shí)情況（s）

圖 3 交叉口改造后的效果圖

3 交通仿真方案

3.1 VISSIM仿真方案的研究

VISSIM 5.0 是應(yīng)用較為廣泛的微觀交通仿真系統(tǒng),由德國(guó)PTV 公司開(kāi)發(fā),具有計(jì)算控制延誤、停車(chē)延誤和引道延誤的功能. 我國(guó)城市道路系統(tǒng)非機(jī)動(dòng)車(chē)、行人交通量大,對(duì)信號(hào)交叉口通行能力及服務(wù)水平有較大影響， VISSIM5.0 系統(tǒng)建立細(xì)致的交通行為模型,針對(duì)每一類(lèi)交通主體進(jìn)行行為定義,不僅可計(jì)算機(jī)動(dòng)、非機(jī)動(dòng)車(chē)輛的控制延誤,還對(duì)行人的延誤進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。VISSIM5.0系統(tǒng)在計(jì)算車(chē)輛延誤時(shí)采用行程時(shí)間段來(lái)測(cè)量延誤,用戶(hù)可以計(jì)算車(chē)道延誤、交叉口內(nèi)的延誤甚至是某一轉(zhuǎn)向車(chē)流的延誤。[1]

通過(guò)在VISSSIM軟件商建立路網(wǎng)、設(shè)置交通參數(shù)、設(shè)置交通流量、設(shè)置交通路徑方向等一系列步驟后，我們最終得到了用VISSIM軟件來(lái)仿真的交叉口改善后的效果。

圖4 交叉口改善方案VISSIM仿真圖（3 D）

3.2 TSIS仿真方案的研究

TSIS軟件是美國(guó)的一個(gè)很優(yōu)秀的微觀交通仿真軟件，TSIS能模擬各種公路（網(wǎng)）和城市道路（網(wǎng)）、交通管理與控制、道路施工等交通相關(guān)的很多方面。

通過(guò)按照操作步驟建立仿真模型：創(chuàng)建工程項(xiàng)目，新建文件，繪制節(jié)點(diǎn)，繪制路段，設(shè)置節(jié)點(diǎn)設(shè)置類(lèi)型，設(shè)置交通參數(shù)，編譯運(yùn)行等，我們得到了最終想要的交叉口仿真模擬效果。

圖5 交叉口改善方案TSIS仿真圖

3.3 兩種仿真方案的對(duì)比研究

根據(jù)兩個(gè)仿真軟件的仿真過(guò)程，我們得到了該交叉口改善后的四個(gè)進(jìn)口方向的平均停車(chē)延誤。跟改善前的交叉口相比，可以看到改善后的交叉口的平均車(chē)輛延誤明顯下降了，交叉口的服務(wù)水平也有很大的提高。

表1 改善前后交叉口各方向的車(chē)均延誤（s/車(chē)）

相比而言，TSIS系統(tǒng)比較適應(yīng)國(guó)外的交通狀況,國(guó)外的交通情況較少考慮非機(jī)動(dòng)車(chē)、行人對(duì)交通流的影響,因此在用于國(guó)內(nèi)信號(hào)交叉口案例研究時(shí)無(wú)法較完整的反映實(shí)際情況,即難以細(xì)致地描述非機(jī)動(dòng)車(chē)和行人的交通行為。而VISSIM 5.0仿真得到的各進(jìn)口控制延誤數(shù)據(jù)與實(shí)際相差較小,并且系統(tǒng)詳細(xì)描述了交通主體的行為,通過(guò)設(shè)定相應(yīng)參數(shù)來(lái)反映實(shí)際交通狀況,因此得到延誤數(shù)據(jù)更貼近實(shí)際觀察數(shù)據(jù)。[2]

4 結(jié)論

總的來(lái)說(shuō)，交叉口的擁擠改善設(shè)計(jì)方案涉及很多方面。通過(guò)對(duì)現(xiàn)狀交叉口的交通擁堵問(wèn)題進(jìn)行分析研究，提出合理的交叉口改進(jìn)方案，運(yùn)用仿真軟件VISSIM和TSIS對(duì)改進(jìn)后的交叉口進(jìn)行仿真，通過(guò)兩個(gè)軟件的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，最后得到一個(gè)總的合理的設(shè)計(jì)和仿真方案。通過(guò)仿真軟件可以形象地模擬出交叉口改善后的視覺(jué)效果，特別是VISSIM5.0的3D效果的模擬，更是為交叉口的實(shí)際改造提供了有力的支持。

[1] 李林，徐建閩等.VISSIM在信號(hào)交叉口的優(yōu)化中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代交通技術(shù).2009 (10)：62-64

[2] 陳紹寬，郭謹(jǐn)一等.信號(hào)交叉口延誤計(jì)算方法的比較[J].北京交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2005 (3)：77-80

[3] 楊佩昆，吳兵.交通管理與控制[M].北京：人民交通出版社.2005.

[4] 任福田，劉小明，榮建，等.交通工程學(xué)[M].北京：人民交通出版社.2003.

Application and Comparison of VISSIM and TSIS in the Improved Design of the Crowed Intersection

Song Rui (School of Transportation Engineering, Tongji University, Shanghai 201804)

According to a case of the practical intersection, this paper proposes the best plan to solve the congestion problem from aspects of the intersection canalization and signal timing, and applies VISSIM and TSIS software to stimulate the improved intersection. Compared with the two software’stimulation effect, the final improved plan of the intersection is attained.

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.14.145

宋睿，男，1986年8月出生，同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院碩士研究生，研究方向：交通規(guī)劃。