基于Vissim的交叉口左轉待轉區(qū)設置仿真研究

李飛燕，車廣俠，于慧玲

(吉林交通職業(yè)技術學院，吉林 長春　130012)

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基于Vissim的交叉口左轉待轉區(qū)設置仿真研究

李飛燕，車廣俠，于慧玲

(吉林交通職業(yè)技術學院，吉林 長春130012)

摘要：在交叉口設置左轉待轉區(qū)可以減少車輛延誤、提高車道的通行能力，有效地利用交叉口空間資源和時間資源。交叉口在規(guī)劃好左轉待轉區(qū)之后，應對方案進行仿真，檢驗其設置的合理性及實現(xiàn)的效果。提出設置左轉信號與預信號分別控制不同相位的車輛運行，并基于仿真軟件Vissim驗證左轉待轉區(qū)信號控制設計方案，并以某信號交叉口為例，進行模擬仿真，證明設置方案及仿真過程合理。

關鍵詞：交通工程；左轉待轉區(qū)；Vissim; 仿真

0引言

路網(wǎng)是由路段和交叉口組成的拓撲網(wǎng)絡，其中路段的通行能力基本能滿足交通需求，然而交叉口往往是延誤產(chǎn)生的根源，是影響整個路網(wǎng)暢通的瓶頸。我國目前多采用兩相位或三相位信號控制方案，其中左轉車流與對向直行車流的干擾，會降低整個交叉口的通行能力。國內外學者關于左轉待轉區(qū)做了相關的研究，諸多學者認為設置左轉專用車道能有效地組織交叉口的左轉車流，提高交叉口通行能力。倪穎、吳廣惠從渠化設計和信號控制設計兩個方面探討了左轉待轉區(qū)的設置方法。倪穎提出信號控制設計的兩種方法，一種是根據(jù)增加的綠燈間隔時間增加信號周期，第二種是保持信號周期不變，推遲左轉相位開啟的時間，延長綠燈間隔時間。王殿海提出了設置左轉待轉區(qū)的幾何臨界條件、流量閾值、最小綠燈時長和最長紅燈時間。多數(shù)學者的研究是基于理論研究，在應用研究較少。近年來，我國很多城市的交叉口陸續(xù)出現(xiàn)了左轉待轉區(qū)，可見左轉待轉區(qū)設置已經(jīng)作為解決交叉口擁堵問題的新事物被采用和接納。左轉待轉區(qū)作為一種即將投入使用的新方案，應提前進行仿真測試，鑒于實際測試的費用高、難度較大，采用仿真軟件可以比選不同的方案，可重復性高、成本較低。部分學者采用了仿真軟件實現(xiàn)左轉待轉區(qū)設置的測試，然而過程較為模糊。基于以上問題，分析左轉待轉區(qū)交通流特性和待轉區(qū)設置的方法，采用仿真軟件Vissim分別設置左轉信號及左轉預信號進行左轉待轉區(qū)的進行仿真，從而為更深入地進行理論研究提供仿真測試的方法。

1左轉待轉區(qū)信號控制設計

左轉待轉區(qū)是指只有當同向的直行車輛通行時，左轉車輛可以在待轉區(qū)等待通行，直到左轉相位放行。這樣可以將左轉車輛停車線提前，使部分左轉車提前進入交叉口，減少車輛通行時間，增加了左轉車道的通行能力。那么在交叉口信號控制方案設計時，應遵循：在同向直行車輛為綠燈放行時，左轉信號燈顯示為紅燈，但是左轉車輛可以行駛至左轉待轉去的停車線處等待左轉綠燈信號通行。在其他相位綠燈放行時，左轉車輛是在左轉專用車道停車線處等待。左轉車輛在同向直行信號為綠燈而左轉信號為紅燈時就可以到待轉區(qū)，而Vissim仿真時，如果設置了信號燈，那么車輛在同向直行車輛放行時，車輛將停在停車線處，不會進入左轉待轉區(qū)。如果在左轉待轉區(qū)前端設置信號燈，可以控制進入待轉區(qū)的左轉車輛通行，但是，當非同向直行車輛放行時，左轉車輛也會進入待轉區(qū)，這樣就與待轉區(qū)的設置的規(guī)則不一致。

為解決上述情況，可以設置雙停車線，本文基于Vissim在左轉專用車道前端和左轉待轉區(qū)前端分別設置左轉預信號和左轉信號，即Vissim中設置信號燈的位置。按照信號配時的一般步驟設置交叉口的信號配時方案，左轉信號相位安排在同向直行相位之后，在設置好左轉信號相位之后，在設置左轉預信號。

左轉信號與預信號紅燈時間差和綠燈時間差的t差計算模型如下

(1)

式中：L為車輛在左轉待轉區(qū)行駛的距離；vs為待轉區(qū)車輛的平均行駛速度。

預信號的紅燈啟亮時間比主信號紅燈啟亮時間要早，主要是考慮給左轉待轉區(qū)的車輛一定的清零時間，防止在預信號綠燈末期已經(jīng)通過預信號停車線的車輛不能在主信號紅燈開啟前通過主信號的停車線，導致左轉禁行時待轉區(qū)還有車輛行駛，阻礙交叉口其他進口道車輛的順暢通行。

左轉預信號的綠燈啟亮時間與同向直行綠燈啟亮時間一致，綠燈時長的計算公式如下式所示

t預=t值綠+t黃+t左綠-t差

(2)

其中：t預為左轉預信號的綠燈時長；t值綠為同向直行綠燈時長；t黃為黃燈時長；t差為主信號與預信號紅燈時間差。

2基于Vissim的仿真實現(xiàn)

2.1案例概述

選取某信號交叉口為例，采用Vissim仿真軟件驗證文中的提出的左轉待轉區(qū)信號配時方案。根據(jù)交叉口各車道組的交通量和幾何特征情況，對其進行改善，改善后的渠化方案。根據(jù)文中的時間差計算公式(1)，和實例中左轉區(qū)域車輛行駛長度及車輛速度(取10 m/s)可以求得t差=2 s，根據(jù)公式(2)得到綠燈時長t預=41 s，信號配時方案。

2.2基于Vissim的左轉待轉區(qū)的仿真實現(xiàn)

Vissim是由德國PTV公司開發(fā)的微觀交通仿真軟件。本文采用Vissim中內置的固定配時信號控制來模擬有左轉待轉區(qū)的信號控制交叉口。

仿真步驟如下。

(1)仿真基礎數(shù)據(jù)的輸入。

根據(jù)實際調查的交叉口數(shù)據(jù)，調整交通組成、車輛行為(車輛加速度)、車道組幾何特征等參數(shù)。

(2)檢驗建模的準確性。

建立交叉口模型，與改善前的延誤指標等輸出數(shù)據(jù)對比，檢驗交叉口建模的準確性，根據(jù)檢驗結果做適當調整。

(3)信號控制方案輸入。

①定義信號控制機和信號燈組。

②選擇信號燈模式。

③選擇需要放置信號燈頭的路段。

④點擊右鍵，在所選路段上確定信號燈頭的位置，這里包含預信號停車線和左轉信號停車線兩處。

仿真軟件Vissim的信號控制按此配時方案設置。仿真左轉待轉區(qū)的模擬三維圖。

2.3仿真結果分析

以交叉口的延誤時間和平均排隊長度作為評價指標，對該交叉口在設置左轉待轉區(qū)前后進行分析，結果如表1所示。

表1　設置左轉待轉區(qū)前后評價指標變化情況

由仿真結果(表1)可以看出，設置了左轉待行區(qū)可以改善交叉口狀況，減少延誤時間和排隊長度。實際中，左轉待轉區(qū)使車輛提前原來的停車線待駛，縮短了距離，減少延誤時間，所以仿真結果反應了設置左轉待轉區(qū)的實際變化情況。

3結論

本文基于仿真軟件Vissim實現(xiàn)左轉待轉區(qū)的仿真建模，仿真結果與實際情況相符，能滿足微觀交通仿真的要求。另外，可以給其他微觀交通仿真軟件提供參考或是借鑒，實現(xiàn)左轉待行區(qū)的仿真。

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管理工程

Simulation left-turn waiting zone at signalized intersection based on vissim

LI Fei-yan, CHE Guang-xia, YU hui-ling

(Jilin communications polytechnic,Changchun,Jilin 130012,China)

Abstract:Left-turn waiting zone at signalized intersection will make full use of intersection space and time resources to reduce the traffic delay and improve the traffic capacity of intersection. After study on Left-turn waiting zone, we should test the rationality of its settings and implementation effect by simulation. In this paper, the simulation process is proposed in detail based Vissim, and an intersection is taken as an example to verified that the simulation process is rational.

Keywords:traffic engineering;left-turn waiting zone;vissim;simulation

中圖分類號：U491.1

文獻標識碼：A

文章編號：1008-3383(2016)03-0142-02

作者簡介：李飛燕(1986-)，女，講師，研究方向：交通系統(tǒng)規(guī)劃。

收稿日期：2015-08-18