基于VISSIM仿真的環形交叉口優化方案研究

曾鋮泓，徐 海，謝成光，師文磊，徐錦強，郭建鋼

（福建農林大學交通與土木工程學院，福建福州350002）

環形交叉口因其具有車輛連續行駛、交通組織簡便等特點，在早期道路交通流量不大時發揮很大優勢。然而隨著城市化進程的加快，道路交通流量急劇增加，環形交叉口的功能及通行能力已不能滿足新時代下的交通發展需求，環形交叉口的優化勢在必行[1]。

王波[2]等在分析環島現狀存在問題的基礎上，提出優化方案，運用VISSIM仿真軟件對優化方案仿真評價。蘇春敏[3]等以福州市一環形交叉口改造工程為例，結合理論計算飽和度和VISSIM仿真軟件對優化設計方案進行驗證。杜陽[4]利用VISSIM交通仿真軟件，選取排隊長度等指標作為交叉口交通效率的優化指標，對鄂州市“馬踏飛燕”環形交叉口進行優化設計。張燚[5]等提出一種城市渦輪式環形交叉口設計方案，選取平均延誤時間和平均停車次數作為評價指標，應用VISSIM仿真軟件對比分析兩種設計方案的交通效益，以確定最終的設計方案。

借鑒上述研究成果，本文以武夷山市中山路—溫嶺街交叉口為例，以降低平均行程時間和平均延誤時間為出發點，運用VISSIM軟件對現狀和優化方案進行仿真建模，輸出現狀與優化方案的評價指標，對比分析兩種方案的評價結果，以確定最優的交叉口優化方案。

1 交叉口概況

1.1 交叉口及周邊環境

中山路—溫嶺街交叉口位于武夷山市中心城區北部，周邊有武夷山市政府、武夷山市教育局等眾多企事業單位以及列寧公園、榮秀公園等公共場所，行人及非機動車交通流量大，是武夷山市中心城區的一個重要節點。其中心島直徑為7.5米，屬于小型環形交叉口。其相交道路均為一塊板道路，交叉口現狀渠化圖見圖1。

圖1 交叉口現狀渠化圖

1.2 現狀問題分析

1）環形交叉口半徑太小，環島行駛標志位置設置偏低，難以起到指示標志的作用。

2）行人交通安全意識淡薄，行走隨意，行人過街對交通流產生的干擾較大。

3）非機動車道違?，F象嚴重，機非混行現象嚴重，路權分配不清晰，行駛自由度高，交通秩序混亂，極易引起交通事故。

4）交叉口處交通標線磨損嚴重且未及時重新施畫，標線視認性差。

5）由交叉口西側駛入的公交車輛均要在此交叉口繞行一周后再由交叉口西側駛出，不僅浪費公交資源，更增大該環形交叉口的飽和度。

2 交通調查分析

2.1 交通量調查

通過人工計數的交通調查方法，對中山路-溫嶺街交叉口早高峰（7：30-8：30）流量進行調查統計，將實測的交通流量按照車輛折算系數換算成當量交通量(pcu/h)，常規車輛換算系數見表1。

表1 常規車輛換算系數

通過車輛折算系數計算，得到中山路-溫嶺街交叉口各進口道早高峰時段當量交通量，中山路-溫嶺街早高峰小時流量見表2。

表2 中山路-溫嶺街交叉口早高峰小時流量（pcu/h）

2.2 交通量預測

四階段法是通過交通生成、交通分布、方式劃分等因素建立數學模型，通過交通分配對交通流量預測的方法，TransCAD軟件具有多種數學模型，能夠在簡化預測過程的同時得到較為全面的預測結果[6]。運用四階段法預測得到2025年各進口道機動車高峰流量圖，見圖2。對數據整理后得到各進口道機動車高峰流量表，見表3。

圖2 2025年各進口道高峰流量預測圖

表3 中山路—溫嶺街交叉口高峰小時預測流量（pcu/h）

通過下式對該環形交叉口的通行能力進行計算，得到中山路-溫嶺街交叉口服務水平變化表，見表4。

表4 中山路-溫嶺街交叉口服務水平變化表

由表4可以發現，該交叉口在2025規劃年交通量將達到1999pcu/h，接近該交叉口的通行能力，交叉口節點飽和度由0.85升至0.97，服務水平由E降至F，交通流極不穩定，急需改造優化。

3 優化方案

方案一渠化圖，見圖3，具體方案措施如下：

1）增大環島半徑，調整交叉口范圍內路面斜線填充位置及形狀，改善交通流向。

2）增設人行天橋，避免車流和人流平面相交的沖突，保障交通安全，減少交通事故。

3）規范設置標志標線，嚴管違停現象，保障非機動車的道路使用權。

圖3 方案一渠化圖

方案二渠化圖，見圖4，具體方案措施如下：

1）拆除環島，改為平面交叉口，合理設置交通島，優化行車環境。

2）規范設置標志標線，嚴管違停現象，保障非機動車的道路使用權。

4 仿真分析

圖4 方案二渠化圖

4.1 仿真建模

為使仿真實驗更符合實際情況，應在仿真路網上設置沖突區域并定義優先規則。交通流量按照四階段法預測得到的數據輸入VISSIM仿真模型，仿真時長設置為3600秒。分別對中山路—溫嶺街交叉口現狀和兩個優化方案進行仿真，仿真示意圖見圖5。

圖5 仿真示意圖

4.2 仿真結果分析

運用VISSIM仿真軟件對該交叉口優化前后進行仿真運行分析，得到相應的評價數據，進行整理分析，優化前后評價指標對比結果見表5。

表5 中山路—溫嶺街交叉口優化前后評價指標對比

仿真結果表明：方案一的平均行程時間由90.7s減至76.7s，平均延誤時間由60.4s減至37.2s；方案二的平均行程時間由90.7s減至67.5s，平均延誤時間由60.4s減至44.5s，兩種方案均使交叉口的通行效率顯著提高。其中，方案一的平均延誤時間比方案二降低16.4%，方案二的平均行程時間比方案一降低11.99%。方案一通過增設人行天橋，減少行人過街對交通流產生的干擾，降低車輛延誤，使得平均延誤時間降低；方案二通過將環形交叉口改為平面交叉口，通行能力大大增加，通行效率更高，使得平均行程時間降低。綜合交通效益考慮認為方案一對該交叉口優化效果更優。

5 結語

本文以武夷山市中山路—溫嶺街環形交叉口為研究對象，提出兩種不同的渠化方案，運用VISSIM軟件進行仿真評價，根據軟件系統的評價功能輸出現狀與優化方案的評價指標，對評價結果進行對比分析，最終確定交叉口的優化方案。