城市信號控制交叉口仿真研究與優化設計

孫港

摘 要：文章分析了西安市翠華路—育才路道路交叉口擁堵的原因，研究了從改善信號配時方案角度對交叉口進行優化的可行性，并相應地進行仿真評估，以出行時間、平均排隊長度為指標對現狀配時方案比較，說明優化效果。關鍵詞：交叉口仿真;VISSIM;信號配時;出行時間;平均排隊長度中圖分類號：U491.1 ?文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）02-111-03

Abstract： The reasons of congestion at the intersection of CuiHua road and YuCai road in Xi'an is analyzed， and the feasibility of optimizing intersection from the Angle of improving signal timing scheme is studied. The simulation evaluation was carried out accordingly， and the travel time and average queue length were taken as the indexes to compare the current timing schemes and illustrate the optimization effect.Keywords： Intersection simulation; VISSIM; Signal timing dial; Travel time; Average queue lengthCLC NO.： U491.1? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）02-111-03

前言

伴隨著經濟的迅猛發展和城市化進程的加快，我國機動車保有量持續快速增長，交通需求與道路設施之間不斷產生尖銳矛盾，由此導致了交通擁堵問題日愈嚴重^[1]。尤其是在行人及車輛的高峰期，某些交叉口路段通行能力不足，造成車流積聚，從而形成堵塞。

VISSIM為德國PTV公司開發的微觀交通流仿真軟件系統，用于交通系統的各種運行分析^[2]。本文以西安市翠華路-育才路交叉口為例，利用Vissim交通微觀仿真模型對該交叉口的擁堵原因進行分析與研究，并依據自定義的結果評估指標對改善分析方案進行仿真評價。

1 問題概述

翠華路為雙向四車道，育才路為單向三車道，如圖1所示。研究此交叉口的交通流需考慮到翠華路—興善寺東街交叉口的影響。研究小組選取早7：35-8：35作為早高峰期時段采集機動車流量數據，組內成員分配所負責觀測點，每5分鐘作為一個計數區間，分別對各進口方向、車流方向、車輛類型進行了分類體現。流量數據根據調查數據計算整理換算得出^[3-4]，作為車輛輸入流量，如表1所示。其中大型客車的折算系數取1.5，中型貨車1.5。

獲得基礎數據后，通過搜索獲得翠華路與育才路交叉口的衛星地圖，將地圖作為仿真底圖^[5]。

觀察翠華路—育才路交叉口的信號配時，早高峰期間的交通燈信號相位為：南進口直行綠燈78s，紅燈48s;北進口直行綠燈60s，黃燈3s，紅燈63s;東進口左轉綠燈45s，黃燈3s，紅燈78s;翠華路—興善寺東街交叉口南進口直行/左轉綠燈60s，黃燈3s，紅燈63s;北進口直行綠燈78s，紅燈48s;西進口左轉綠燈45s，黃燈3s，紅燈78s。周期均為126s。

2 建模仿真

2.1 交叉口現狀分析

對兩交叉口早高峰進行微觀仿真，在七個進口道設置行程時間檢測器。記錄西進口道、南進口道、東進口道及北進口道各個方向行駛車輛的出行時間和排隊長度。兩路口交叉口路網圖如圖2所示，對兩路口現有交叉口機動車進行仿真如圖3所示。

通過仿真，將VISSIM 仿真的輸出文件進行整理，得到西進口道、南進口道、東進口道及北進口道上各流向小轎車的出行時間與平均排隊長度、大型客車的出行時間，分別如表2、表3所示。

2.2 優化改進

通過實地調查及現狀仿真分析，發現興善寺東街西進口向左轉與北進口直行存在擁堵現象，且左轉擁堵程度大于北進口直行;育才路東進口左轉亦存在嚴重堵塞。對于翠華路—育才路交叉口，調研人員發現在7：45—8：00時間段，擁堵極為嚴重，車輛幾乎難以右轉，原因是該時間段內行人數量激增，致使多個信號周期內車輛根本無法前進，車輛數并未顯著變化。雖然研究中未考慮行人，但觀察到的實際情況需要引起重視。翠華路—興善寺東街考慮到主要原因并非是交通需求超出供給能力，道路無法承載現有流量，優化思路為改變信號配時。相應的優化信號配時做法為：對信號控制機進行編輯增加西進口左轉及南進口直行/左轉綠燈，同時減少北進口直行綠燈時間。

2.3 方案比較

出行時間與平均排隊長度優化前后的變化量（負值代表縮短）如圖4、圖5所示。

3 結論

本文以翠華路—育才路為例，運用VISSIM 仿真軟件進行微觀仿真。通過對交叉口的信號配時優化設計，可以改善交叉口的車輛運行情況，有效緩解交叉口的車輛擁堵和延誤情形。

參考文獻

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