基于VISSIM仿真的平面信號(hào)交叉口交通組織優(yōu)化

摘 要：平面信號(hào)交叉口是城市道路網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn)，是各類交通流匯集、轉(zhuǎn)向和通過的必經(jīng)之地。隨著城市的快速發(fā)展和車輛保有量的增大，加之道路渠化和信號(hào)配時(shí)不盡合理，使信號(hào)交叉口經(jīng)常發(fā)生交通擁擠、堵塞或交通事故，降低了交叉口的通行能力，因此對交叉口進(jìn)行組織優(yōu)化是十分有必要的，本文首先梳理了交叉口渠化和配時(shí)方法并給出交通優(yōu)化組織評價(jià)指標(biāo)，最后選擇西安市某交叉口進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證并利用VISSIM進(jìn)行仿真。

關(guān)鍵詞：信號(hào)交叉口；交通組合；優(yōu)化方案；交通仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.124

1 背景

平面交叉口構(gòu)成城市交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，交叉口的復(fù)雜交通特征使其成為交通持續(xù)混亂和事故的多發(fā)點(diǎn)，降低道路網(wǎng)通行能力，成為城市道路的瓶頸。因此，對交叉口的交通運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，找出交叉口擁擠堵塞的根源，對其進(jìn)行優(yōu)化，減少?zèng)_突點(diǎn)和延誤，保證行車安全，提高交叉口的通行能力，保證行車暢通，從而提高整個(gè)城市路網(wǎng)的通行能力，這在城市交通的設(shè)計(jì)與治理中具有重要的意義。

2 信號(hào)交叉口交通組織優(yōu)化方法

交叉口交通渠化和信號(hào)控制優(yōu)化（相位設(shè)置、信號(hào)相序、配時(shí)方案）是平面信號(hào)交叉口優(yōu)化的常用方法，分別實(shí)現(xiàn)交通沖突在時(shí)間、空間上的分離。

（1）渠化交通。通過在交叉范圍內(nèi)設(shè)置交通標(biāo)志、綠化帶、隔離帶、標(biāo)線、交通島和行人安全島等，來引導(dǎo)行人和車輛沿著各自的運(yùn)動(dòng)方向互不影響的安全有序運(yùn)行，其作用是明確混合交通中各種交通流在空間上的道路使用權(quán)。

（2）信號(hào)控制優(yōu)化。通過設(shè)置相位、相序、配時(shí)方案，使交叉口原本相互沖突的混合交通流在時(shí)間上分離，是管理城市道路交叉口最普遍、有效的方法之一。在實(shí)際規(guī)劃中首先要對交叉口進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查，根據(jù)流量、交叉口幾何形狀、渠化方案確定相位設(shè)置方法，接著計(jì)算各相位配時(shí)方案。我國通常利用TRRL法（Webster法）進(jìn)行配時(shí)，采用TRRL法對單個(gè)交叉口信號(hào)配時(shí)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，在各時(shí)段進(jìn)口道流量調(diào)查的基礎(chǔ)上，首先確定該最佳信號(hào)周期，然后再確定各相位的有效綠燈時(shí)間。

3 信號(hào)交叉口交通組織優(yōu)化評價(jià)指標(biāo)

定量衡量交叉口通行情況指標(biāo)可用來衡量同一個(gè)交叉口優(yōu)化前后，交通運(yùn)行情況是否改善并進(jìn)行優(yōu)化方案的比選。微觀交通仿真軟件VISSIM的縱向運(yùn)動(dòng)采用的心理-生理跟車模型，橫向運(yùn)動(dòng)（車道變換）采用基于規(guī)則的算法，能較真實(shí)地反映實(shí)際交通狀況，具有廣泛實(shí)用價(jià)值。VISSIM仿真軟件可以生成一系列評價(jià)指標(biāo)，對路段、車輛、公交等仿真元素在仿真運(yùn)行過程當(dāng)中的狀態(tài)變化的記錄或者某個(gè)參量的累加，實(shí)現(xiàn)對仿真過程中各元素的運(yùn)行狀態(tài)判斷。本文選用VISSIM中節(jié)點(diǎn)評價(jià)中涉及到的車均停車次數(shù)、停車時(shí)間（全部）、平均排隊(duì)長度（m）、車均延誤（s）、最大排隊(duì)長度（m）為指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。

4 實(shí)例

（1）交叉口基本情況。所選交叉口周邊學(xué)校眾多，交叉口以南有大學(xué)一所，以北有大型公園一個(gè)。使用無人機(jī)分別錄制早高峰各進(jìn)口道左直右車量流量情況，換算成當(dāng)量小時(shí)交通量。現(xiàn)狀配時(shí)方案的信號(hào)周期為130秒，分為東西直左右和南北直左右兩個(gè)相位，綠燈時(shí)間分別為69秒和49秒，黃燈時(shí)間3秒，全紅時(shí)間3秒。

（2）存在問題分析。結(jié)合實(shí)地調(diào)查情況進(jìn)行分析，現(xiàn)狀存在問題有：①四個(gè)進(jìn)口道左轉(zhuǎn)車流均占一定比例，現(xiàn)狀為兩相位設(shè)置，應(yīng)考慮增設(shè)左轉(zhuǎn)保護(hù)相位；②四個(gè)進(jìn)口道，左轉(zhuǎn)車流和直行車流均未分離，且進(jìn)口道車道寬度較寬；③西出口道一側(cè)公交站牌較多，未設(shè)置公交專用道；西進(jìn)口道有一條直右行車道和一條右轉(zhuǎn)車道，直右車道中右轉(zhuǎn)車輛延誤會(huì)增加；④南出口道一側(cè)公交站牌較多，未設(shè)置公交專用道；⑤南進(jìn)口道有一條直右行車道和一條右轉(zhuǎn)車道，直右車道中的右轉(zhuǎn)車輛延誤會(huì)增加；⑥北進(jìn)口道車道較寬，最右側(cè)車道未設(shè)置標(biāo)線；⑦東進(jìn)口道有一條直右行車道和一條右轉(zhuǎn)車道，直右車道中的右轉(zhuǎn)車輛延誤會(huì)增加；⑧交叉口內(nèi)部未設(shè)置非機(jī)動(dòng)車道。

（3）優(yōu)化后方案。渠化方面：①增設(shè)交叉口內(nèi)部非機(jī)動(dòng)車道；人行橫道以及安全島；綠化帶前方的導(dǎo)流線；②西進(jìn)口通過壓縮車道，增加一條專右車道。中間護(hù)欄往南偏移0.4m。設(shè)置專左和專右車道。③南進(jìn)口車道壓縮成凈寬2.6m，設(shè)置專左車道。出口道加寬，凈寬為2.85m。左轉(zhuǎn)彎展寬漸變段長度設(shè)25m。出口道通過壓縮非機(jī)動(dòng)車增加一條公交專用道；④東進(jìn)口人行橫道往前平移4m，設(shè)置專左車道，左轉(zhuǎn)彎展寬漸變段長度設(shè)25m；⑤北進(jìn)口車道壓縮成凈寬2.6m，設(shè)置專左車道，出口道加寬，凈寬為3.2m。左轉(zhuǎn)彎展寬漸變段長度設(shè)25m。信號(hào)控制方案以TRRL法為依據(jù)，以早高峰時(shí)段為例，改為東西直行、東西左轉(zhuǎn)、南北直行、南北左轉(zhuǎn)共四個(gè)相位，信號(hào)周期為121秒，四個(gè)相位的綠燈時(shí)間分別為43秒，14秒，22秒，22秒，黃燈時(shí)間3秒，全紅時(shí)間2秒。

（4）基于VISSIM的交通仿真。對現(xiàn)狀和優(yōu)化后渠化方案和晚高峰配時(shí)方案，利用VISSIM進(jìn)行仿真，停車次數(shù)由0.41次下降到0.35次，停車時(shí)間由23.5秒下降到14.1秒，延誤由26.7秒下降到18.2秒，最大排隊(duì)長隊(duì)由68.2米下降到52.2米結(jié)果表明，優(yōu)化后交叉口各個(gè)指標(biāo)與現(xiàn)狀指標(biāo)相比，得到了不同程度的改善。

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作者簡介：張自荷（1994-），女，陜西西安人，研究生在讀，研究方向：交通設(shè)計(jì)、交通規(guī)劃、交通大數(shù)據(jù)處理與分析。