VISSIM仿真技術(shù)在道路施工期交通組織中的應(yīng)用

高雨田

摘 要：研究基于VISSIM交通仿真軟件，搭建廣深高速新塘立交段現(xiàn)狀交通運(yùn)行模型，標(biāo)定模型中各階段涉及到的車(chē)輛-駕駛行為參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)施工期間交通組織方案進(jìn)行仿真測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)施工期間交通組織方案提出改善建議，最后通過(guò)仿真模型，驗(yàn)證改善措施對(duì)施工組織期間對(duì)車(chē)輛通行效率的有效性。研究通過(guò)仿真軟件定量評(píng)價(jià)和直觀展示廣深高速公路新塘互通立交改造期間的交通運(yùn)行情況，為新塘立交施工期間“保暢”提供理論支持。

關(guān)鍵詞：VISSIM 交通仿真 施工期間交通組織

1 引言

廣深高速全長(zhǎng)122.8公里，是連接廣州、東莞、深圳等三地最為重要的交通通道。2019年，廣深高速全線平均日交通量達(dá)到13萬(wàn)pcu/日，因此，廣深高速新塘立交段改擴(kuò)建期間，通過(guò)優(yōu)化施工組織，維持道路的正常通車(chē)，降低因施工對(duì)交通造成的壓力和群眾出行的不便，具有十分重大的意義。

研究采用交通仿真工具，對(duì)新塘立交改擴(kuò)建期間各階段的交通組織方案進(jìn)行定量化的多方案測(cè)試，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果提出施工組織方案的優(yōu)化建議，為新塘立交改擴(kuò)建期間“保暢”工作提供理論支持。

2 技術(shù)路線

為了確保VISSIM能夠較更加真實(shí)地反映和重現(xiàn)新塘立交在施工組織期間的實(shí)際交通狀況，本研究主要通過(guò)以下幾個(gè)步驟：

（1）收集新塘立交現(xiàn)狀基本道路數(shù)據(jù)、道路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、交通管理數(shù)據(jù);（2）標(biāo)定跟車(chē)模型參數(shù)、車(chē)輛特性參數(shù)、駕駛員特性參數(shù)等仿真過(guò)程中涉及的參數(shù)，將仿真結(jié)果與新塘立交現(xiàn)狀的運(yùn)行狀況進(jìn)行流量和運(yùn)行速度等方面的校核，從而確保仿真結(jié)果更加真實(shí)準(zhǔn)確;（3）對(duì)施工組織各階段進(jìn)行敏感度分析，挑出施工組織期間對(duì)正常交通運(yùn)行影響最大的幾個(gè)階段，進(jìn)行重點(diǎn)分析;（4）對(duì)施工組織期間最敏感階段進(jìn)行仿真;（5）提出結(jié)論及建議，見(jiàn)圖1。

3 建模范圍及研究時(shí)段及年限

3.1 建模范圍

本次仿真的路網(wǎng)建模范圍為廣深高速新塘立交段、上下高速各匝道、上下高速各收費(fèi)站及國(guó)道G107新塘立交段。

3.2 研究時(shí)段

本次仿真分為兩個(gè)研究年限：現(xiàn)狀研究年，施工組織期間研究年，研究時(shí)段為正常工作日晚高峰。

4 交通運(yùn)行狀況分析

（1）交通量。2019年蘿崗-新塘段的日均交通量折算數(shù)為13.5萬(wàn)/天，新塘-麻涌段的日均交通量折算數(shù)為12.1萬(wàn)/天。高速公路主線能夠保持四級(jí)服務(wù)水平，各上下高速匝道均能夠保持三級(jí)及以上服務(wù)水平，高速公路主線及各匝道均能保持良好的運(yùn)作狀態(tài)。（2）交通構(gòu)成。根據(jù)廣深高速實(shí)際收費(fèi)收入數(shù)據(jù)，廣深高速新塘立交段車(chē)型組成以一類(lèi)客車(chē)為主，約占總交通量的72%左右。貨車(chē)約占總交通量的24%，其中三類(lèi)及以上貨車(chē)占比約為12.5%。（3）交通時(shí)空分布。根據(jù)廣深高速實(shí)際收費(fèi)收入數(shù)據(jù)，廣深高速新塘立交段高峰小時(shí)約出現(xiàn)在晚18：00-19：00，且日交通量時(shí)空分布較為均勻，高峰小時(shí)系數(shù)約為0.07。

5 現(xiàn)狀模型搭建及敏感階段方案測(cè)試

5.1 現(xiàn)狀路網(wǎng)搭建

（1）路網(wǎng)搭建。VISSIM模型中的道路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由路段（Link）和連接器（Connector）構(gòu)成，二者的參數(shù)將直接影響到車(chē)輛行為、沖突區(qū)域等重要因素。正式建模之前需要導(dǎo)入底圖，在此基礎(chǔ)上繪制路段（Link）及連接器（Connector），確保模型能夠有效地反映路網(wǎng)的基本幾何屬性。（2）車(chē)輛輸入。車(chē)輛輸入主要包含三方面的內(nèi)容。一是為車(chē)輛組成設(shè)置不同的車(chē)輛類(lèi)型、流量比例和期望速度分布;二是根據(jù)不同的車(chē)輛組成，設(shè)置不同時(shí)間間隔內(nèi)的精確或者隨機(jī)流量;三是根據(jù)仿真的不同要求，考慮輸入車(chē)輛流量的時(shí)變特性。（3）路徑設(shè)置。車(chē)輛路徑是指決策點(diǎn)和目的地之間的通路。（4）關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置與標(biāo)定。本次建模根據(jù)高速公路實(shí)際特性，設(shè)置一類(lèi)客車(chē)、二類(lèi)客車(chē)、三類(lèi)客車(chē)、一類(lèi)貨車(chē)、二類(lèi)貨車(chē)、三類(lèi)貨車(chē)、四類(lèi)貨車(chē)、五類(lèi)貨車(chē)共計(jì)8種車(chē)型。車(chē)型分類(lèi)與高速公路收費(fèi)分類(lèi)保持一致。根據(jù)各車(chē)型分別設(shè)置最大加速度、期望加速度、最大減速度、期望減速度、期望速度分布、駕駛行為參數(shù)（城市道路基于Wiedemann74模型、高速公路基于Wiedemann99模型）、城市道路跟車(chē)模型參數(shù)（平均停車(chē)間距、安全距離的附加部分、安全距離的倍數(shù)部分）、高速路跟車(chē)模型參數(shù)（停車(chē)間距、W99cc1車(chē)頭時(shí)距分布）、ETC車(chē)輛比例、收費(fèi)站進(jìn)口服務(wù)時(shí)間、收費(fèi)站出口服務(wù)時(shí)間等三十余項(xiàng)參數(shù)。（5）模型校驗(yàn)。VISSIM 仿真模型不可能百分之百的再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的交通運(yùn)行情況，校準(zhǔn)指標(biāo)則是我們所建立的模型對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界再現(xiàn)的準(zhǔn)確性的直觀評(píng)價(jià)。根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，本研究選取流量的GEH值和速度偏差兩個(gè)指標(biāo)作為模型校核的校核指標(biāo)，其中GEH值為一種國(guó)際通用的模型驗(yàn)證方法，其計(jì)算公式為：（E：模型計(jì)算值、V：實(shí)際測(cè)量值）。根據(jù)校驗(yàn)，現(xiàn)狀模型流量的GEH值均小于5，速度單個(gè)路段誤差在20%以?xún)?nèi)。

根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果，現(xiàn)狀模型能夠較為真實(shí)地反映新塘立交現(xiàn)狀運(yùn)行狀況，各參數(shù)標(biāo)定結(jié)果較為客觀。

5.2 敏感階段測(cè)試

新塘立交施工期間交通組織共分為八個(gè)階段，根據(jù)綜合比選，階段四的交通需要借由多條臨時(shí)施工便道進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)通行效率的影響最為顯著。因此研究選取階段四作為最敏感階段，基于現(xiàn)狀路網(wǎng)模型中標(biāo)定出的各“車(chē)輛-駕駛員行為”參數(shù)，針對(duì)階段四搭建路網(wǎng)模型，對(duì)其方案進(jìn)行測(cè)試。

階段四中，北行主線維持現(xiàn)有行車(chē)路徑，南行主線借道新建匝道A、B。北行主線運(yùn)行狀況良好，南行主線借道匝道，限速由120km/h降為60km/h。根據(jù)仿真結(jié)果，研究提出為了減少南行主線在借道過(guò)程中與去往其他方向的交通流交織，從而削減南行主線的通行能力，采取以下兩個(gè)措施優(yōu)化施工組織方案，以保證主線暢通：

措施一：在階段四往深圳方向主線借道匝道A期間，提前設(shè)置指示牌引導(dǎo)下高速車(chē)輛走最外側(cè)車(chē)道，禁止在匝道A內(nèi)變道。

措施二：在施工組織階段四，在南行下高速外側(cè)修建臨時(shí)匝道，將主線與南行上高速交織轉(zhuǎn)移新建臨時(shí)匝道，轉(zhuǎn)換為南行上高速與南行下高速的交織。即將交織點(diǎn)由主線轉(zhuǎn)移至匝道，且根據(jù)仿真結(jié)果，匝道長(zhǎng)度能夠滿足上高速交通流和下高速交通流的變道轉(zhuǎn)換，交通流不會(huì)倒灌至主線借道通道，對(duì)主線產(chǎn)生干擾。

5.3 仿真結(jié)論

根據(jù)各項(xiàng)校核指標(biāo)，新塘立交現(xiàn)狀運(yùn)行模型能夠較為真實(shí)地和重現(xiàn)反映新塘立交的運(yùn)行狀況。各項(xiàng)參數(shù)標(biāo)定較為合理。新塘立交的現(xiàn)狀運(yùn)行狀況良好，現(xiàn)狀路網(wǎng)能夠承載現(xiàn)狀交通量，國(guó)道G107出現(xiàn)小面積延誤。

第四階段施工組織期間對(duì)新塘立交交通正常運(yùn)行影響最大，根據(jù)仿真結(jié)果，研究對(duì)施工組織提出兩項(xiàng)改進(jìn)建議，優(yōu)化后，第四階段南行主線交通能夠較為暢通地通過(guò)臨時(shí)通道。受匝道線形限制，通過(guò)車(chē)速由施工前的90km/h降為55km/h左右，但其延誤尚處在可以接受的程度。

6 結(jié)語(yǔ)

研究通過(guò)仿真結(jié)果，對(duì)施工組織期間各階段提出優(yōu)化意見(jiàn)，通過(guò)減少交織點(diǎn)、提前預(yù)警等多種措施，為確保施工期間交通安全、提高交通運(yùn)作效率、減少施工對(duì)社會(huì)帶來(lái)的負(fù)面影響等方面提供保障。為提升施工期間交通組織水平提供了一種新的思路。

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