基于VISSIM仿真的道路交叉口交通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)

陸錦泉,李佳昊,郭 磊

（廣東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,廣東 廣州 510220）

0 引言

隨著城市機(jī)動(dòng)車(chē)保有量迅速增長(zhǎng)，城市交通擁堵等問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，其中道路交叉口節(jié)點(diǎn)擁堵問(wèn)題尤為突出，大大降低了道路的通行能力，進(jìn)而影響人們的交通出行效率[1]。為了減少交通擁堵的發(fā)生、改善交通秩序、提高道路通行效率以及消除交通安全隱患，對(duì)交叉口交通組織進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)勢(shì)在必行。

關(guān)于交叉口的交通組織優(yōu)化研究，Arash M.Roshandeh、Herbert S.Levinson[2]提出一種配時(shí)方法，在現(xiàn)有的周期長(zhǎng)度和信號(hào)協(xié)調(diào)時(shí)間不變的情況下，只對(duì)早晚高峰交通信號(hào)進(jìn)行有效的配時(shí)優(yōu)化，有效降低每個(gè)周期內(nèi)的人車(chē)延誤。胡群燦[3]、王安格[4]、韓義磊[5]等學(xué)者以具體實(shí)例，從道路設(shè)計(jì)、信號(hào)配時(shí)、車(chē)道功能劃分等方面對(duì)道路交叉口進(jìn)行交通組織優(yōu)化，并采用VISSIM仿真軟件對(duì)優(yōu)化前后交叉口進(jìn)行交通仿真，論證交叉口交通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)效果。

該文以金隆路—大涌橋下道路交叉口為例，從道路渠化設(shè)計(jì)、慢行設(shè)施及信號(hào)燈配時(shí)三個(gè)方面對(duì)交叉口進(jìn)行交通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后利用VISSIM仿真軟件對(duì)優(yōu)化前后的交叉口進(jìn)行仿真及對(duì)比分析。

1 交通調(diào)查

1.1 交叉口現(xiàn)狀

廣州南沙區(qū)金隆路—大涌橋下道路交叉口位于南沙街道西側(cè)，是典型T型全無(wú)信號(hào)控制交叉口，緊靠地鐵4號(hào)線飛沙角站，四周布設(shè)有廣隆苑和越秀濱海珺城兩大居住區(qū)、一所廣州外國(guó)語(yǔ)學(xué)校附屬學(xué)校，以及廣州地鐵4號(hào)地鐵線停車(chē)場(chǎng)（內(nèi)部設(shè)有辦公樓及員工宿舍），主要為城市內(nèi)部生活性交通提供服務(wù)。其區(qū)位圖如圖1所示。

圖1 金隆路—大涌橋下道路交叉口區(qū)位圖

金隆路—廣隆路，道路等級(jí)為次干道，道路結(jié)構(gòu)為雙向四車(chē)道，路幅形式為單幅式；西接環(huán)市大道，東接進(jìn)港大道，道路兩側(cè)布設(shè)有大量住宅區(qū)與生活配套，主要承擔(dān)城市內(nèi)部集散性交通。大涌橋下路段道路，道路等級(jí)為支路，道路結(jié)構(gòu)為雙向兩車(chē)道，路幅形式為單幅式；道路連接環(huán)市大道中與金隆路—廣隆路，主要為地鐵停車(chē)場(chǎng)工作人員提供交通服務(wù)以及承擔(dān)部分通過(guò)性交通。

1.2 交通流量

該研究實(shí)驗(yàn)采用人工計(jì)數(shù)法，調(diào)查時(shí)間為晚高峰時(shí)段17：30—18：30。根據(jù)《城市綜合交通體系規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》[6]規(guī)定的換算系數(shù)，將不同車(chē)型的車(chē)流量換算成當(dāng)量交通量（pcu），結(jié)果表1所示。

表1 各進(jìn)口車(chē)道當(dāng)量交通量

2 交叉口現(xiàn)狀分析

2.1 現(xiàn)狀VISSIM仿真

根據(jù)當(dāng)量交通量，采用VISSIM仿真軟件對(duì)研究交叉口的交通現(xiàn)狀進(jìn)行微觀仿真，其交叉口仿真圖如圖2所示。

圖2 現(xiàn)狀交叉口仿真圖

2.2 現(xiàn)狀問(wèn)題分析

該文采用評(píng)價(jià)的指標(biāo)主要有：排隊(duì)長(zhǎng)度、車(chē)輛延誤、人均延誤、靜態(tài)停車(chē)延誤、停車(chē)次數(shù)。現(xiàn)狀仿真評(píng)價(jià)指標(biāo)如表2。

表2 現(xiàn)狀仿真評(píng)價(jià)指標(biāo)

各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)均處于正常水平，主要原因是該交叉口交通能級(jí)較低。但無(wú)信號(hào)控制交叉口適用于低交通量條件下的交叉口[7]。隨著南沙城區(qū)的發(fā)展，整體交通量以及交叉口附近居住區(qū)自發(fā)性交通量將會(huì)迸發(fā)式增長(zhǎng)，歷時(shí)無(wú)信號(hào)控制交叉口將難以滿足未來(lái)交通需求，同時(shí)也存在一定的安全隱患，為此需要研究論證未來(lái)交通量的增長(zhǎng)情況以及相對(duì)應(yīng)的交通組織優(yōu)化措施。

3 交叉口交通組織優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 未來(lái)交通量預(yù)測(cè)

根據(jù)彈性系數(shù)法，結(jié)合南沙區(qū)年鑒資料，得出該交叉口各道路交通量。在道路方向分布系數(shù)和轉(zhuǎn)向車(chē)輛占比不變的情況下，預(yù)測(cè)得未來(lái)各進(jìn)口道的當(dāng)量交通量，如表3所示。

表3 未來(lái)各進(jìn)口車(chē)道當(dāng)量交通量

3.2 車(chē)道渠化優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）金隆路：車(chē)道由單直行車(chē)道和單右轉(zhuǎn)車(chē)道變成單右轉(zhuǎn)車(chē)道和雙直行車(chē)道，同時(shí)道路中央增設(shè)安全島，完善交通標(biāo)志標(biāo)線，如圖3所示。

圖3 金隆路渠化優(yōu)化設(shè)計(jì)

（2）大涌橋下路段：由一左右轉(zhuǎn)車(chē)道變成一左轉(zhuǎn)車(chē)道和一右轉(zhuǎn)車(chē)道，完善道路標(biāo)志標(biāo)線，如圖4所示。

圖4 大涌橋下路段渠化優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.3 信號(hào)配時(shí)優(yōu)化

由于各個(gè)進(jìn)口當(dāng)量交通流量相當(dāng)，為減少交通沖突點(diǎn)，該文采用進(jìn)口道交通互不干擾的三個(gè)獨(dú)立信號(hào)燈相位，如圖5所示。根據(jù)韋伯斯特（Webster）信號(hào)配時(shí)計(jì)算方法，結(jié)合交叉口未來(lái)交通量、信號(hào)燈相位方案、道路渠化優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，得到優(yōu)化后的信號(hào)配時(shí)方案，如圖6所示。

圖5 交叉口相位方案

圖6 優(yōu)化后的交叉口信號(hào)配時(shí)方案

3.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真

該文分別對(duì)金隆路—大涌橋下道路交叉口進(jìn)行優(yōu)化前交叉口—未來(lái)交通量、優(yōu)化后交叉口—未來(lái)交通量共兩種情景仿真，仿真圖如圖7、8所示，仿真結(jié)果如表4所示。

圖7 優(yōu)化前交叉口—未來(lái)交通量仿真

根據(jù)表4結(jié)果，優(yōu)化后交叉路口的各項(xiàng)延誤指標(biāo)都低于現(xiàn)狀交叉路口的，因此優(yōu)化后的交叉口更能適應(yīng)未來(lái)的交通發(fā)展需求，而且優(yōu)化交叉口隨著交通量的增長(zhǎng)，其優(yōu)越性更為明顯。

表4 仿真結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)

圖8 優(yōu)化后交叉口—未來(lái)交通量仿真

4 結(jié)論

隨著城市的不斷發(fā)展，城市交通需求會(huì)不斷增長(zhǎng)，交通道路設(shè)施服務(wù)能力漸漸跟不上交通需求的增長(zhǎng)，交通擁堵的問(wèn)題越發(fā)明顯。該文以金隆路與大涌橋下路段交叉口為例，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)交叉口交通現(xiàn)狀的調(diào)查與分析，獲得交通組織情況、交通流量等交通基礎(chǔ)情況。結(jié)合南沙區(qū)發(fā)展規(guī)劃對(duì)未來(lái)交通量進(jìn)行預(yù)測(cè)，在交通組織設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，對(duì)交叉口提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。最后采用交通VISSIM仿真軟件對(duì)該交叉口優(yōu)化前后進(jìn)行交通仿真與分析，結(jié)果表明，優(yōu)化后的交叉口更為安全高效，更能滿足未來(lái)交通需求。