基于VISSIM的平面交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)

■姜英男（福建省高速技術(shù)咨詢(xún)有限公司，福州350001）

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基于VISSIM的平面交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)

■姜英男
（福建省高速技術(shù)咨詢(xún)有限公司，福州350001）

本文通過(guò)對(duì)平面交叉口存在的主要問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了交叉口信號(hào)控制以及渠化為重點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并以三明市新市南路、富興路與紅印山路為例，結(jié)合VISSIM軟件仿真，對(duì)交叉口改善前后的通行效率進(jìn)行對(duì)比，論證了平面交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容的可行性。

平面交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)信號(hào)控制VISSIM仿真

1引言

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，建設(shè)城市的規(guī)模亦是不斷擴(kuò)大，城市道路網(wǎng)也在快速增長(zhǎng)。交通緊張的局勢(shì)日益突顯，城市道路網(wǎng)中平面交叉口最為重要的一個(gè)組成部分，是各項(xiàng)各類(lèi)交通匯集分流的集中點(diǎn)。交叉口有著復(fù)雜的交通特征使其成為造成交通混亂、交通擁堵、交通事故的多發(fā)點(diǎn)，容易降低了道路網(wǎng)中路段及路口的通行能力。可以說(shuō)交叉口的運(yùn)行效率與一個(gè)城市交通運(yùn)行的效率有著密切的關(guān)系，解決了交叉口的問(wèn)題也就可以很大程度提高道路網(wǎng)的通行能力。

因此，通過(guò)對(duì)當(dāng)前交叉口各項(xiàng)交通現(xiàn)狀進(jìn)行研究，找出發(fā)生交通擁堵的原因所在，從而進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并合理的進(jìn)行交通組織管理、優(yōu)化或增設(shè)信號(hào)控制。消除或減少?zèng)_突點(diǎn)，提高行車(chē)安全，減少行車(chē)延誤，提高交叉口的通行能力，對(duì)緩解城市交通壓力起到重大作用。

2現(xiàn)狀城市平面交叉口存在問(wèn)題

2.1渠化措施不完善

在城市道路設(shè)計(jì)中，支路與支路相交一般不需進(jìn)行交叉口渠化設(shè)計(jì)，除此以外的其他道路相交，都需要對(duì)等級(jí)較高的道路或者兩條道路進(jìn)行渠化設(shè)計(jì)，設(shè)置專(zhuān)用左車(chē)道、右車(chē)道，保證交叉口的車(chē)流處于有序狀態(tài)。從現(xiàn)狀調(diào)查的城市道路交叉口來(lái)看，大多數(shù)平面交叉口的渠化交通不合理或者沒(méi)有渠化交通的現(xiàn)象。

2.2交叉口車(chē)道數(shù)劃分不合理

交叉口進(jìn)出口車(chē)道數(shù)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通行能力有較大的影響。因此交叉口進(jìn)出口的車(chē)道數(shù)一般多于標(biāo)準(zhǔn)路段1～2個(gè)車(chē)道，進(jìn)口直行、左轉(zhuǎn)及右轉(zhuǎn)流向車(chē)道數(shù)，應(yīng)按車(chē)流量比進(jìn)行分配。若交叉口進(jìn)口車(chē)道數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)路段一樣，或直行車(chē)道數(shù)少于出口車(chē)道數(shù)，使得交叉口的交通流不暢通，通行能力低，交叉口容易造成堵塞隱患。

2.3行人過(guò)街設(shè)施不足

行人及非機(jī)動(dòng)車(chē)過(guò)街干擾成為瓶頸。行人、非機(jī)動(dòng)車(chē)過(guò)街設(shè)施不完善或設(shè)置不合理，使得行人和非機(jī)動(dòng)車(chē)過(guò)街困難，甚至出現(xiàn)人和非機(jī)動(dòng)車(chē)交通對(duì)道路的穿越與機(jī)動(dòng)車(chē)混合，嚴(yán)重的相互干擾，造成交通混亂，影響交通通行能力及安全。

2.4交通信號(hào)燈控制不合理

在信號(hào)控制交叉口中，信號(hào)周期一般在40s～180s之間，且不推薦長(zhǎng)周期，周期過(guò)長(zhǎng)，不但沒(méi)有明顯提高通行能力，反而會(huì)增加車(chē)輛延誤，導(dǎo)致交通擁擠堵塞；由于信號(hào)燈配時(shí)不合理，部分交叉口綠燈亮?xí)r無(wú)車(chē)通過(guò)或車(chē)輛不能及時(shí)過(guò)完，形成車(chē)輛二次排隊(duì)。

3優(yōu)化交叉口設(shè)計(jì)

3.1平面交叉口改善方法

平面交叉口的改善方法一般可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：渠化交通、改善交叉口的幾何線(xiàn)形、優(yōu)化交通控制、合理設(shè)置各項(xiàng)交通設(shè)施、完善行人過(guò)街安全設(shè)施等。

3.1.1渠化交通

渠化交通是在道路上劃線(xiàn)，或用綠化帶按交通量來(lái)分隔車(chē)道，明確在交叉口合理地布置交通島、交通標(biāo)志、標(biāo)線(xiàn)等使各種不同性質(zhì)和不同速度的車(chē)輛，能像渠道內(nèi)的水流那樣，順著規(guī)定的方向互不干擾地行駛，從而減少車(chē)輛之間以及車(chē)輛與行人之間碰撞的可能，提高交通安全性和通行能力。

交叉口處的交通通行能力一般是正常路段的0.5倍，為了提高交叉口的通行能力，設(shè)置專(zhuān)用車(chē)道，增加路口處車(chē)道數(shù)量。根據(jù)交通需求和路口條件，對(duì)進(jìn)口車(chē)道進(jìn)行拓寬和增設(shè)一條右轉(zhuǎn)車(chē)道和左轉(zhuǎn)車(chē)道。

3.1.2改善交叉口的幾何線(xiàn)形

平面交叉口相交中心線(xiàn)在整個(gè)路口中地位很重要，通過(guò)局部調(diào)整和相交角度使交叉口幾何設(shè)計(jì)應(yīng)有利于行車(chē)順暢、且與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)，并能滿(mǎn)足駕駛員的視覺(jué)及行車(chē)安全的要求。具體措施包括改善平面線(xiàn)形、改善縱面線(xiàn)形、改善引道的線(xiàn)形等。

3.1.3優(yōu)化交通控制與加強(qiáng)交通組織管理

（1）優(yōu)化交通控制平面交叉口設(shè)置信號(hào)控制的目的，是通過(guò)為不同流向、不同種類(lèi)交通流量提供通過(guò)路口的時(shí)間路權(quán)，從時(shí)間上消除路口內(nèi)交通流沖突點(diǎn)，優(yōu)化信號(hào)配時(shí)可減小城市道路網(wǎng)絡(luò)上的車(chē)輛延遲；通過(guò)對(duì)交叉口中的交通流的管制及合理的引導(dǎo)，使交通流在道路網(wǎng)絡(luò)上重新分布均勻交通負(fù)荷，以提高交叉口在道路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的運(yùn)輸效率，緩解交通壓力。具體措施有：合理設(shè)置信號(hào)配時(shí)或優(yōu)化相位設(shè)置、采取相位重疊措施等。

（2）機(jī)動(dòng)車(chē)與非機(jī)動(dòng)車(chē)分離，控制行車(chē)速度，組織好非機(jī)動(dòng)車(chē)及行人的交通，設(shè)置公交車(chē)專(zhuān)用車(chē)道、單向車(chē)道等加強(qiáng)交通組織管理的措施。

3.1.4合理設(shè)置各項(xiàng)交通設(shè)施

（1）可以根據(jù)需要設(shè)置護(hù)欄、設(shè)置減速、限速等安全設(shè)施。

（2）加強(qiáng)對(duì)標(biāo)志、標(biāo)線(xiàn)的管理，對(duì)人為或自然因素的原因?qū)е聵?biāo)志損壞、標(biāo)線(xiàn)模糊的應(yīng)及時(shí)修護(hù)、修補(bǔ)。

（3）在交叉口處還可把停車(chē)線(xiàn)的位置前移，減少?zèng)_突區(qū)面積等。

3.1.5完善行人過(guò)街安全設(shè)施

（1）設(shè)置行人過(guò)街專(zhuān)用的信號(hào)相位。

（2）根據(jù)需要設(shè)置立體的人行天橋或地下通道。

（3）設(shè)置合理的人行橫道間距及位置，有設(shè)置二次過(guò)街的應(yīng)為行人合理設(shè)置安全島。

4案例分析

為了論證平面交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容的可行性，本文以三明市城關(guān)的新市南路、富興路與紅印山路交叉口為實(shí)例進(jìn)行分析。

4.1案例背景

位于福建省三明市城關(guān)的新市南路、富興路與紅印山路交叉口地處復(fù)雜交通需求量大，紅印山路與富興路地處高差大，縱坡超過(guò)10°。紅印山路進(jìn)口前約1km有福建省三明市第一中學(xué)，上下課時(shí)紅印山路進(jìn)口道前人行橫道過(guò)街人數(shù)突增，極大降低了交叉口通行能力。新市南路南進(jìn)口道前200m西側(cè)有一個(gè)小型的“城關(guān)汽車(chē)站”，現(xiàn)已改造成小型客車(chē)臨時(shí)上下車(chē)的地點(diǎn)。

4.2平面交叉口資料采集和整理

此次調(diào)查采用錄像法對(duì)紅印山路與富興路交叉口進(jìn)行分車(chē)種、分流向交通量調(diào)查，同時(shí)采用高峰小時(shí)交通量（輛/h），高峰區(qū)間采用高峰小時(shí)內(nèi)連續(xù)15min累計(jì)交通量，如表1～表4及圖1所示。

表1　紅印山路進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車(chē)交通量調(diào)查結(jié)果匯總表

表2　富興路進(jìn)口道機(jī)動(dòng)車(chē)交通量調(diào)查結(jié)果匯總表

表3　交叉口行人過(guò)街交通量調(diào)查結(jié)果匯總表

表4　交叉口非機(jī)動(dòng)車(chē)交通量調(diào)查結(jié)果匯總表

4.3交叉口現(xiàn)狀問(wèn)題分析

紅印山路與富興路平面相交路口為三明重要交通節(jié)點(diǎn)，交通量大，目前為“十”字形交叉，現(xiàn)存在路口渠化交通不夠合理，紅山印路至富興路車(chē)道較少，轉(zhuǎn)向車(chē)輛多，容易存在積壓，紅印山路車(chē)輛排隊(duì)等待時(shí)間較長(zhǎng)，影響交叉口正常通行秩序，如圖1所示。

4.4交叉口優(yōu)化方案

優(yōu)化方案為：a）紅印山路拓寬為雙向車(chē)道；b）紅印山路增設(shè)一條北進(jìn)口右轉(zhuǎn)車(chē)道和一條左轉(zhuǎn)車(chē)道；c）富興路增設(shè)一條南進(jìn)口左轉(zhuǎn)車(chē)道。改善方案如圖2所示。4.5交叉口信號(hào)配時(shí)設(shè)計(jì)方案

圖1　紅印山路——新泉南路交叉口現(xiàn)狀圖

圖2　紅印山路——新泉南路交叉口優(yōu)化圖

紅印山路--富興路交通信號(hào)現(xiàn)狀信號(hào)如表5所示。

表5　紅印山路—富興路交叉口現(xiàn)狀信號(hào)配時(shí)圖

4.6利用VISSIM對(duì)交叉口現(xiàn)狀仿真

利用VISSIM仿真軟件對(duì)紅印山路-富興路交叉口優(yōu)化前以及優(yōu)化后分別進(jìn)行模擬，得到相應(yīng)交叉口車(chē)輛通行效率指標(biāo)：運(yùn)行時(shí)間、損失時(shí)間、停車(chē)率及排隊(duì)長(zhǎng)度等，利用這些指標(biāo)計(jì)算出該交叉口優(yōu)化前后的延誤以及服務(wù)水平指標(biāo)的變化。詳見(jiàn)仿真模型圖3所示。

圖3　紅印山路——富興路交叉口仿真圖

5交叉口優(yōu)化后設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)

交叉口交通質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)為服務(wù)水平、通行能力及車(chē)輛的平均延誤。現(xiàn)采用服務(wù)水平和延誤來(lái)評(píng)價(jià)紅印山路與富興路交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，如表7所示。

表7　紅印山路--富興路交叉口優(yōu)化前后評(píng)價(jià)比較

由表7可知，優(yōu)化方案避免了交叉口東西方向直行車(chē)輛和左拐方向沖突，將交叉口的運(yùn)行狀態(tài)改善為有序狀態(tài)；進(jìn)口道車(chē)輛的延誤減少了，使通行能力更加暢通及服務(wù)水平對(duì)應(yīng)提高。

6結(jié)語(yǔ)

從分析道路交叉口存在問(wèn)題出發(fā)，根據(jù)安全、通行能力高的原則進(jìn)行研究交叉口的優(yōu)化方案，以三明市紅印山路與富興路交叉口優(yōu)化設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，并利用VISSIM軟件對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行仿真與評(píng)價(jià)，論證了優(yōu)化設(shè)計(jì)方案可行性。

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