基于BIM和VISSIM的信號交叉口交通組織優化設計研究

常麗君 張梓煜 孫佳斌

摘 ?要：當前隨著全球經濟的不斷發展，人口數量不斷增多，因此所帶來的交通壓力越來越大。交通擁堵問題，已成為全世界大中城市所面臨的重要難題，同時研究交通控制技術的合理性對解決交通擁堵問題也有著重要的意義。BIM是Building Information Modeling的英文縮寫，意為建筑信息模型。VISSIM是一種微觀的、基于時間間隔和駕駛行為的仿真建模工具，用以城市交通和公共交通運行的交通建模?；贐IM和VISSIM的信號交叉口交通組織優化設計，就是以BIM與VISSIM軟件平臺模擬并分析信號交叉口的交通現象，從而找到能夠解決當前交通擁堵問題的方法。此方法，在實踐中取得了很好的應用效果，通過模擬交叉口交通優化策略并仿真預測應用效果的方式，可以得到最佳設計方案，有助于道路交通的改善。

關鍵詞：BIM ?VISSIM ?信號交叉口 ?交通組織優化設計

中圖分類號：U121 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2020）10（b）-0026-03

Abstract： With the continuous development of the global economy and the increasing population， the traffic pressure is increasing. Traffic congestion has become an important problem faced by large and medium-sized cities in the world. At the same time， it is of great significance to study the rationality of traffic control technology to solve the problem of traffic congestion. BIM is the abbreviation of building information modeling， which means building information model. VISSIM is a microscopic simulation modeling tool based on time interval and driving behavior， which is used for traffic modeling of urban traffic and public transport operation. The traffic organization optimization design of signalized intersection based on BIM and VISSIM is to simulate and analyze the traffic phenomenon of signalized intersection with Bim and VISSIM software platform， so as to find a method to solve the current traffic congestion problem. This method has achieved a good application effect in practice. By simulating the intersection traffic optimization strategyand simulating the application effect， the best design scheme can be obtained， which is helpful to the improvement of road traffic.

Key Words： BIM; VISSIM; Signalized intersection; Traffic organization optimization design

當前隨著全球經濟的不斷發展，人口數量不斷增多，因此所帶來的交通壓力越來越大。以我國為例，各大中型城市都會出現交通擁堵現象。數據顯示，在我國北京，上班族每天上班途中路上的交通時間平均為1h，其中有34.3%上班路上的交通時間在60～80min，6.5%上班路上的交通時間超過1.5h。交通擁堵會給人們日常出行生活帶來不便，浪費市民出行時間，從而降低人們出行的舒適度體驗。交通擁堵問題，已成為全世界大中城市所面臨的重要難題。造成交通擁堵問題的主要原因可以歸結為兩方面：一是通行流量，二是交通控制技術。因此在各地，主要從這兩方面入手，進行交通擁堵現象的改善。比如采用單雙號的限行方式，可以減少近一半的交通工具出行。再如通過搖號獲得購車資格的方式，也可以限制私家車的數量，從而減少通行流量。這些方法在實踐中取得了一定的成效。同時研究交通控制技術的合理性對于解決交通擁堵問題也有著重要的意義?；贐IM和VISSIM的信號交叉口交通組織優化設計，就是以BIM與VISSIM軟件平臺模擬并分析信號交叉口的交通現象，從而找到能夠解決當前交通擁堵問題的方法。

1 ?關鍵技術

BIM是Building Information Modeling的英文縮寫，意為建筑信息模型。是一個可以提升工程建設行業全產業鏈各個環節質量和效率的系統工程，是在建筑 （或工程項目） 從策劃、設計、施工、運營直到拆除的全生命周期內生產和管理工程數據的過程。工作中會應用到具體的BIM管理軟件來實現其功能，如Revit、Bentley、ArchiCAD等。

VISSIM是一種微觀的、基于時間間隔和駕駛行為的仿真建模工具，用以城市交通和公共交通運行的交通建模。它可以分析各種交通條件下，如車道設置、交通構成、交通信號、公交站點等，城市交通和公共交通的運行狀況，是評價交通工程設計和城市規劃方案的有效工具。VISSIM仿真軟件內部由交通仿真器和信號狀態產生器兩個部分組成，它們之間通過接口交換檢測器數據和信號狀態信息。VISSIM既可以在線生成可視化的交通運行狀況，也可以離線輸出各種統計數據，如行程時間、排隊長度等。

2 ?優化流程

2.1 數據采集與建模

針對城市主要路段的信號交叉口的交通流動情況進行數據采集。為了使數據更加科學，采用分時段進行調查，根據特點選擇城市高峰時段進行數據采集。如針對長春市，其高峰時段選擇周一至周五7：30～8：30。在高峰時段是容易出現交通擁堵的階段交通流接近飽和，因此在此階段的數據具有很好的分析價值。中峰時段選擇周一至周五8：30～9：30時段進行數據采集具有一定代表性。低谷時段選擇周一至周五在0：00～1：00時段進行數據采集。數據采集的方式是通過交通路口的監控系統錄像獲取科學的數據，主要包括道路幾何數據、機動車交通流數據、信號配時數據。利用BIM軟件構建三維立體視圖，再將BIM軟件所做的三維路網圖導入VISSIM軟件中作為底圖。再將采集到的數據利用VISSIM軟件進行實際運行效果的分析。

2.2 分析擁堵原因

根據流量數據，從通過交叉口車流量、車輛的車型比例、各進口道流量比例，分析早高峰的交通特性。按照車輛類型分為小汽車、小型貨車、中型貨車、中小型客車、大型客車幾種類型。首先進行各類車型流量數據分析;其次分析其進入路口與轉向，從而得出進道口流量比例;最后分析各路段的排隊長度與等待中的停車次數。通過VISSIM仿真平面圖結合數據可以找出交通路口擁堵的主要原因。如行駛中的沖突問題嚴重、信號燈控制不合理、路標設置不合理等。此時，應盡量進行充分調研，分析更多種造成擁堵的可能原因，為后續優化控制策略提供基礎。

2.3 優化控制策略

其中，交通組織設計的主要內容有車道數的確定、專用左轉車道設置、交通渠化島設置和交通信號設施設置。交叉口車道數的確定依據為高峰h交通量和不同轉向交通量的構成。左轉交通是引起交叉口沖突的主要因素，可以壓縮對向車行道或新增專用左轉車道減少沖突點的發生。

2.3.1 調整車道數量

車道數量是影響交通通暢程度的重要指標，通過增加單向或雙向車道數量可以緩解交叉路口交通擁堵情況，在進行道路交通改善時被經常性應用。但是，其受到城市發展規劃的具體限制，不能隨心而定，應用中難度較大。

2.3.2 左轉交通設計

左轉交通是引起交叉口沖突的主要因素，實踐中可以壓縮對向車行道或新增專用左轉車道減少沖突點的發生。特殊路口可以采用禁止左轉交通的設計來降低交通壓力。

2.3.3 交通渠化設計

針對行駛中的沖突問題，可以通過對交叉口處機動車道路進行渠化設計進行改善。主要設計有建立安全島、完善道路交通標志與標線等。其中完善道路標志，標線主要是，針對標志進行定期檢查和更新，消除綠化，廣告牌等對信號燈和交通指示牌的影響，增加機動車導流線，完善各種指路標志和道路劃線，調整人行橫道線和停車線位置。

2.3.4 交通信號設施設置

針對交通擁堵情況，統一規劃協調全市各路口信號燈設施設置是解決交通擁堵的重要方法之一。如增加或減少或升級交通信號設施。進行信號設施配置優化是在不進行資源投入的基礎上改善交通的重要舉措，在實踐中具有重要研究價值。在設計中應針對高峰、平峰、低谷設計不同的信號配時策略。

2.4 方案評價與改善

為了能夠評價優化設置在實際運行中的效果，利用VISSIM仿真軟件建立仿真模型以模擬實際效果。針對高峰、平峰、低谷這3個時段的數據進行模擬仿真測試，

即根據前面的優化方案在VISSIM中設置好各項仿真參數，針對高峰、平峰、低谷3個時段的數據進立模型進行模擬仿真測試。實踐中仿真測試應進行6次以上測試。將多次測試所得結果取平均值，得到該交叉口現狀仿真評價指標。根據交通需求預測和局部路網交通分配結果，疊加上該項目交通量后，對交叉口預測年進行仿真分析，也將仿真模型獨立運行6次以上取平均值，得到預測年仿真評價結果。再根據方案評價結果進行方案的改善，并在不斷的測試與改善中得到最佳優化方案。

3 ?結語

基于BIM和VISSIM的信號交叉口交通組織優化設計，在實踐中取得了很好的應用效果，通過模擬交叉口交通優化策略并仿真預測應用效果的方式，可以得到最佳設計方案，有助于道路交通的改善。

參考文獻

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