基于VISSIM的平面交叉口優化設計

■姜英男（福建省高速技術咨詢有限公司，福州350001）

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基于VISSIM的平面交叉口優化設計

■姜英男
（福建省高速技術咨詢有限公司，福州350001）

本文通過對平面交叉口存在的主要問題進行分析，提出了交叉口信號控制以及渠化為重點的優化設計方案，并以三明市新市南路、富興路與紅印山路為例，結合VISSIM軟件仿真，對交叉口改善前后的通行效率進行對比，論證了平面交叉口優化設計內容的可行性。

平面交叉口優化設計信號控制VISSIM仿真

1引言

隨著我國的經濟快速發展，建設城市的規模亦是不斷擴大，城市道路網也在快速增長。交通緊張的局勢日益突顯，城市道路網中平面交叉口最為重要的一個組成部分，是各項各類交通匯集分流的集中點。交叉口有著復雜的交通特征使其成為造成交通混亂、交通擁堵、交通事故的多發點，容易降低了道路網中路段及路口的通行能力。可以說交叉口的運行效率與一個城市交通運行的效率有著密切的關系，解決了交叉口的問題也就可以很大程度提高道路網的通行能力。

因此，通過對當前交叉口各項交通現狀進行研究，找出發生交通擁堵的原因所在，從而進行合理的優化設計，并合理的進行交通組織管理、優化或增設信號控制。消除或減少沖突點，提高行車安全，減少行車延誤，提高交叉口的通行能力，對緩解城市交通壓力起到重大作用。

2現狀城市平面交叉口存在問題

2.1渠化措施不完善

在城市道路設計中，支路與支路相交一般不需進行交叉口渠化設計，除此以外的其他道路相交，都需要對等級較高的道路或者兩條道路進行渠化設計，設置專用左車道、右車道，保證交叉口的車流處于有序狀態。從現狀調查的城市道路交叉口來看，大多數平面交叉口的渠化交通不合理或者沒有渠化交通的現象。

2.2交叉口車道數劃分不合理

交叉口進出口車道數對整個網絡系統通行能力有較大的影響。因此交叉口進出口的車道數一般多于標準路段1～2個車道，進口直行、左轉及右轉流向車道數，應按車流量比進行分配。若交叉口進口車道數與標準路段一樣，或直行車道數少于出口車道數，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行人過街設施不足

行人及非機動車過街干擾成為瓶頸。行人、非機動車過街設施不完善或設置不合理，使得行人和非機動車過街困難，甚至出現人和非機動車交通對道路的穿越與機動車混合，嚴重的相互干擾，造成交通混亂，影響交通通行能力及安全。

2.4交通信號燈控制不合理

在信號控制交叉口中，信號周期一般在40s～180s之間，且不推薦長周期，周期過長，不但沒有明顯提高通行能力，反而會增加車輛延誤，導致交通擁擠堵塞；由于信號燈配時不合理，部分交叉口綠燈亮時無車通過或車輛不能及時過完，形成車輛二次排隊。

3優化交叉口設計

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方面進行：渠化交通、改善交叉口的幾何線形、優化交通控制、合理設置各項交通設施、完善行人過街安全設施等。

3.1.1渠化交通

渠化交通是在道路上劃線，或用綠化帶按交通量來分隔車道，明確在交叉口合理地布置交通島、交通標志、標線等使各種不同性質和不同速度的車輛，能像渠道內的水流那樣，順著規定的方向互不干擾地行駛，從而減少車輛之間以及車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，設置專用車道，增加路口處車道數量。根據交通需求和路口條件，對進口車道進行拓寬和增設一條右轉車道和左轉車道。

3.1.2改善交叉口的幾何線形

平面交叉口相交中心線在整個路口中地位很重要，通過局部調整和相交角度使交叉口幾何設計應有利于行車順暢、且與周圍環境協調，并能滿足駕駛員的視覺及行車安全的要求。具體措施包括改善平面線形、改善縱面線形、改善引道的線形等。

3.1.3優化交通控制與加強交通組織管理

（1）優化交通控制平面交叉口設置信號控制的目的，是通過為不同流向、不同種類交通流量提供通過路口的時間路權，從時間上消除路口內交通流沖突點，優化信號配時可減小城市道路網絡上的車輛延遲；通過對交叉口中的交通流的管制及合理的引導，使交通流在道路網絡上重新分布均勻交通負荷，以提高交叉口在道路網絡系統中的運輸效率，緩解交通壓力。具體措施有：合理設置信號配時或優化相位設置、采取相位重疊措施等。

（2）機動車與非機動車分離，控制行車速度，組織好非機動車及行人的交通，設置公交車專用車道、單向車道等加強交通組織管理的措施。

3.1.4合理設置各項交通設施

（1）可以根據需要設置護欄、設置減速、限速等安全設施。

（2）加強對標志、標線的管理，對人為或自然因素的原因導致標志損壞、標線模糊的應及時修護、修補。

（3）在交叉口處還可把停車線的位置前移，減少沖突區面積等。

3.1.5完善行人過街安全設施

（1）設置行人過街專用的信號相位。

（2）根據需要設置立體的人行天橋或地下通道。

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

4案例分析

為了論證平面交叉口優化設計內容的可行性，本文以三明市城關的新市南路、富興路與紅印山路交叉口為實例進行分析。

4.1案例背景

位于福建省三明市城關的新市南路、富興路與紅印山路交叉口地處復雜交通需求量大，紅印山路與富興路地處高差大，縱坡超過10°。紅印山路進口前約1km有福建省三明市第一中學，上下課時紅印山路進口道前人行橫道過街人數突增，極大降低了交叉口通行能力。新市南路南進口道前200m西側有一個小型的“城關汽車站”，現已改造成小型客車臨時上下車的地點。

4.2平面交叉口資料采集和整理

此次調查采用錄像法對紅印山路與富興路交叉口進行分車種、分流向交通量調查，同時采用高峰小時交通量（輛/h），高峰區間采用高峰小時內連續15min累計交通量，如表1～表4及圖1所示。

表1　紅印山路進口道機動車交通量調查結果匯總表

表2　富興路進口道機動車交通量調查結果匯總表

表3　交叉口行人過街交通量調查結果匯總表

表4　交叉口非機動車交通量調查結果匯總表

4.3交叉口現狀問題分析

紅印山路與富興路平面相交路口為三明重要交通節點，交通量大，目前為“十”字形交叉，現存在路口渠化交通不夠合理，紅山印路至富興路車道較少，轉向車輛多，容易存在積壓，紅印山路車輛排隊等待時間較長，影響交叉口正常通行秩序，如圖1所示。

4.4交叉口優化方案

優化方案為：a）紅印山路拓寬為雙向車道；b）紅印山路增設一條北進口右轉車道和一條左轉車道；c）富興路增設一條南進口左轉車道。改善方案如圖2所示。4.5交叉口信號配時設計方案

圖1　紅印山路——新泉南路交叉口現狀圖

圖2　紅印山路——新泉南路交叉口優化圖

紅印山路--富興路交通信號現狀信號如表5所示。

表5　紅印山路—富興路交叉口現狀信號配時圖

4.6利用VISSIM對交叉口現狀仿真

利用VISSIM仿真軟件對紅印山路-富興路交叉口優化前以及優化后分別進行模擬，得到相應交叉口車輛通行效率指標：運行時間、損失時間、停車率及排隊長度等，利用這些指標計算出該交叉口優化前后的延誤以及服務水平指標的變化。詳見仿真模型圖3所示。

圖3　紅印山路——富興路交叉口仿真圖

5交叉口優化后設計方案評價

交叉口交通質量評價的主要指標為服務水平、通行能力及車輛的平均延誤。現采用服務水平和延誤來評價紅印山路與富興路交叉口優化設計方案，如表7所示。

表7　紅印山路--富興路交叉口優化前后評價比較

由表7可知，優化方案避免了交叉口東西方向直行車輛和左拐方向沖突，將交叉口的運行狀態改善為有序狀態；進口道車輛的延誤減少了，使通行能力更加暢通及服務水平對應提高。

6結語

從分析道路交叉口存在問題出發，根據安全、通行能力高的原則進行研究交叉口的優化方案，以三明市紅印山路與富興路交叉口優化設計為研究對象，并利用VISSIM軟件對優化設計方案進行仿真與評價，論證了優化設計方案可行性。

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