VISSIM仿真技術(shù)在高架路擁堵治理中的應(yīng)用

趙秀云　王健

摘 要

高架路作為現(xiàn)代有效的立體交通體系，是城市發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。采用VISSIM交通仿真軟件對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)分析仿真計(jì)算的結(jié)果找出造成高架路交通擁堵的主要原因，隨后在平峰時(shí)段和高峰時(shí)段，分別提出不同的調(diào)控方案對(duì)交通擁堵情況進(jìn)行緩解，并對(duì)其進(jìn)行仿真模擬計(jì)算，驗(yàn)證調(diào)控措施對(duì)改善交通擁堵現(xiàn)象的有效性，為解決高架路交通擁堵提出對(duì)策和相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞

交通仿真;高架路;擁堵

中圖分類號(hào)： U491 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 06 . 84

1 交通數(shù)據(jù)采集

主要對(duì)高架主路、出入口匝道、匝道與地面道路連接區(qū)的交通流進(jìn)行實(shí)際調(diào)查采集。調(diào)查的時(shí)段分為平峰時(shí)段和高峰時(shí)段，在大量的調(diào)查數(shù)據(jù)中選擇15：30-16：30作為平峰時(shí)段，17：30-18：30作為高峰時(shí)段，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和仿真模擬，高峰時(shí)段的選擇依據(jù)是該時(shí)段內(nèi)道路的交通流接近飽和，結(jié)果的可靠性相對(duì)較高。數(shù)據(jù)在采集過(guò)程中主要采用的是人工采集的方式，每5分鐘統(tǒng)計(jì)一次，主要對(duì)主路、入口和出口的交通量進(jìn)行采集，為了節(jié)約時(shí)間減少意外傷害，主要針對(duì)小汽車和大車兩種車型進(jìn)行采集。

2 交通擁堵原因分析

2.1 平峰時(shí)段交通擁堵原因分析

（1）流量。入口匝道處的交通流量相對(duì)波動(dòng)較大，造成該現(xiàn)象的主要原因在于高架橋上主路外側(cè)車道的行車流量和該處的行駛車輛相互影響。

（2）速度。入口匝道處車輛的行駛速度也存在和上述交通流量一樣的變化規(guī)律，道路內(nèi)側(cè)不僅行駛速度高于外側(cè)道路，而且內(nèi)側(cè)道路的交通流量也比外側(cè)道路的高。

（3）密度。高架橋主路的內(nèi)側(cè)車道和外側(cè)車道在密度分布上存在著一定的差距，內(nèi)側(cè)車道密度的波動(dòng)相對(duì)較小，分布在20veh/km至30veh/km之間，外側(cè)車道密度的波動(dòng)相對(duì)較大，分布在20veh/km至50veh/km之間，最大值為52veh/km;內(nèi)側(cè)車道的服務(wù)水平為C級(jí)，而外側(cè)車道的服務(wù)水平為E級(jí)。

（4）排隊(duì)長(zhǎng)度。高架主路的車流排隊(duì)現(xiàn)象呈現(xiàn)周期性變化，此種變化與入口匝道交通流量的周期性變化是相吻合的，在對(duì)高架橋交通擁堵治理時(shí)，有必要對(duì)駛?cè)胲囕v的交通流量進(jìn)行控制。

2.2 高峰時(shí)段交通擁堵原因分析

（1）流量。入口匝道處的交通流量相對(duì)波動(dòng)較大，造成該現(xiàn)象的主要原因在于高架橋上主路外側(cè)車道的行車流量和該處的行駛車輛相互影響。高架橋主路外側(cè)道路上的行車流量隨著入口匝道處的流量的波動(dòng)而發(fā)生變化。如果入口匝道處的車流量相對(duì)較大，會(huì)導(dǎo)致高架橋主路外側(cè)道路上的車流量相對(duì)減小;相反情況下，會(huì)導(dǎo)致高架橋主路外側(cè)道路上的車流量相對(duì)增大。

（2）速度。高架橋主路上外側(cè)車道的行車速度呈現(xiàn)周期性的變化，主路外側(cè)車道的行車速度比內(nèi)側(cè)車道的行車速度低，內(nèi)側(cè)車道行車速度一般為15km/h至30km/h，外側(cè)車道行車速度一般為5km/h至25km/h。

（3）密度。高架橋上主路道路的外側(cè)車道密度比內(nèi)側(cè)車道密度較高，外側(cè)車道密度一般在80veh/km至100veh/km之間，波動(dòng)相對(duì)較小;內(nèi)側(cè)車道密度一般在60veh/km至100veh/km之間，波動(dòng)相對(duì)較大，特別是在31分鐘到49分鐘之間的時(shí)間段內(nèi)，波動(dòng)更為頻繁。經(jīng)判斷分析，該時(shí)段，內(nèi)側(cè)車道的服務(wù)水平為E級(jí)，外側(cè)車道的服務(wù)水平為F級(jí)。

（4）排隊(duì)長(zhǎng)度。車輛排隊(duì)現(xiàn)象非常嚴(yán)重，其長(zhǎng)度在40veh-110veh，并且波動(dòng)非常明顯，最大值為115veh。并且排隊(duì)長(zhǎng)度的變化具有一定的周期性，主要受入口匝道上游的交叉口信號(hào)控制的影響。當(dāng)駛?cè)胲囕v的交通數(shù)量增大時(shí)，交織區(qū)域內(nèi)的行駛車輛相互之間的干擾顯著，就會(huì)產(chǎn)生排隊(duì)增長(zhǎng)，出現(xiàn)交通擁堵的現(xiàn)象，相反，就不會(huì)出現(xiàn)較多的排隊(duì)車輛。

3 交通擁堵控制策略

3.1 平峰時(shí)刻控制策略

在平峰時(shí)段，交織區(qū)出現(xiàn)交通擁堵的現(xiàn)象具有一定的偶然性，車輛的排隊(duì)長(zhǎng)度是驟然增加的。主要是因?yàn)槿肟谠训礼側(cè)氲能囕v數(shù)量偶然增大造成的，因此，需對(duì)其進(jìn)行控制?？刂七^(guò)程中應(yīng)用的主要工作原理是檢測(cè)高架橋上游和高架橋上游的占有率，用高架橋的通行能力作為條件進(jìn)行約束，并借助信號(hào)燈的控制對(duì)入口處駛?cè)氲能囕v交通流量進(jìn)行控制。

3.2 高峰時(shí)刻控制策略

對(duì)于高峰時(shí)刻而言，高架橋上的交通擁堵現(xiàn)象非常嚴(yán)重，接近于交通癱瘓，對(duì)其進(jìn)行控制主要時(shí)通過(guò)對(duì)入口匝道進(jìn)行定時(shí)調(diào)節(jié)，具體的調(diào)節(jié)措施取決于高架與入口銜接處上游流量、銜接處下游道路通行能力、駛?cè)肓髁咳咧g的關(guān)系，當(dāng)上游流量和下游通行能力相同時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)高架擁堵的現(xiàn)象，此時(shí)可以采取停止車輛駛?cè)敫呒艿氖侄螌?duì)擁堵現(xiàn)象進(jìn)行緩解。通過(guò)上一節(jié)的研究發(fā)現(xiàn)，在高峰時(shí)段，應(yīng)將高架橋的入口匝道臨時(shí)關(guān)閉。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)研究對(duì)象的高峰時(shí)段一般集中在7：00-9：00和17：00-20：00。

4 控制改善方案評(píng)價(jià)

4.1 平峰時(shí)刻改善效果

4.1.1 交織區(qū)密度

采取控制措施以后，高架橋主路的內(nèi)側(cè)車道和外側(cè)車道在密度分布波動(dòng)相對(duì)平緩，內(nèi)側(cè)車道的密度一般在20veh/km左右，外側(cè)車道的密度為20veh/km-30veh/km之間，最大值為31veh/km?？梢耘袛喑鰞?nèi)側(cè)車道的服務(wù)水平接近于B級(jí)，外側(cè)車道的服務(wù)水平為C級(jí)?？梢钥闯霾扇∪肟谠训栏袘?yīng)控制措施后，道路的服務(wù)水平有了明顯的提高，尤其是外側(cè)車道，提升了2個(gè)等級(jí)，進(jìn)而說(shuō)明采取該控制措施對(duì)于提高平峰時(shí)段高架橋交織區(qū)的道路服務(wù)水平有效果。

4.1.2 主路最大排隊(duì)長(zhǎng)度

采取控制措施以后，幾乎不會(huì)出現(xiàn)排隊(duì)現(xiàn)象了，而排隊(duì)長(zhǎng)度的最大值也減小到2veh。通過(guò)對(duì)該時(shí)段，控制前后高架主路停車次數(shù)的對(duì)比可以得出，采取入口匝道感應(yīng)控制措施可以有效地減少行駛車輛的停車次數(shù)。由此可見(jiàn)，該控制措施能夠有效地緩解高架橋上主路行駛車輛的排隊(duì)現(xiàn)象。

4.2 高峰時(shí)刻改善效果

4.2.1 交織區(qū)密度

采取對(duì)入口匝道進(jìn)行關(guān)閉的控制措施后，內(nèi)側(cè)車道和外側(cè)車道的密度波動(dòng)都相對(duì)較小，內(nèi)側(cè)車道的密度在40veh/km左右，外側(cè)車道的密度為40veh/km至60veh/km之間，最大值為58veh/km。此時(shí)，內(nèi)側(cè)車道的服務(wù)水平接近于D級(jí)，外側(cè)車道的服務(wù)水平為E級(jí)。可以看出采取對(duì)入口匝道進(jìn)行關(guān)閉的控制措施后，道路的服務(wù)水平有了一定的提高，進(jìn)而說(shuō)明采取該控制措施對(duì)于提高高峰時(shí)段高架橋交織區(qū)的道路服務(wù)水平有效果。

4.2.2 主路最大排隊(duì)長(zhǎng)度

采取入口匝道關(guān)閉控制措施以后，車輛排隊(duì)長(zhǎng)度大大地減小了，其數(shù)值在0veh-10veh左右，最大值為11veh，多個(gè)時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)排隊(duì)現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)該時(shí)段，控制前后高架主路停車次數(shù)的對(duì)比可以得出，采取入口匝道關(guān)閉控制措施可以有效地減少行駛車輛的停車次數(shù)。由此可見(jiàn)，該控制措施能夠有效地緩解高架橋上主路行駛車輛的排隊(duì)現(xiàn)象。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上分析可以看出，采取入口匝道感應(yīng)控制措施對(duì)于平峰時(shí)段的道路擁堵現(xiàn)象能夠有效地緩解，采取入口匝道暫時(shí)關(guān)閉控制措施對(duì)于高峰時(shí)段的道路擁堵現(xiàn)象也能夠起到緩解的效果。由此可見(jiàn)，此次研究過(guò)程中，采取的控制措施對(duì)于緩解高架橋的交通擁堵現(xiàn)象是有效果的。為后續(xù)開(kāi)展高架橋擁堵治理的研究分析提供了一種新的思路。

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