VISSIM仿真技術在道路施工期交通組織中的應用

高雨田

摘 要：研究基于VISSIM交通仿真軟件，搭建廣深高速新塘立交段現狀交通運行模型，標定模型中各階段涉及到的車輛-駕駛行為參數。在此基礎上，對施工期間交通組織方案進行仿真測試，并根據測試結果對施工期間交通組織方案提出改善建議，最后通過仿真模型，驗證改善措施對施工組織期間對車輛通行效率的有效性。研究通過仿真軟件定量評價和直觀展示廣深高速公路新塘互通立交改造期間的交通運行情況，為新塘立交施工期間“保暢”提供理論支持。

關鍵詞：VISSIM 交通仿真 施工期間交通組織

1 引言

廣深高速全長122.8公里，是連接廣州、東莞、深圳等三地最為重要的交通通道。2019年，廣深高速全線平均日交通量達到13萬pcu/日，因此，廣深高速新塘立交段改擴建期間，通過優化施工組織，維持道路的正常通車，降低因施工對交通造成的壓力和群眾出行的不便，具有十分重大的意義。

研究采用交通仿真工具，對新塘立交改擴建期間各階段的交通組織方案進行定量化的多方案測試，并根據評估結果提出施工組織方案的優化建議，為新塘立交改擴建期間“保暢”工作提供理論支持。

2 技術路線

為了確保VISSIM能夠較更加真實地反映和重現新塘立交在施工組織期間的實際交通狀況，本研究主要通過以下幾個步驟：

（1）收集新塘立交現狀基本道路數據、道路設計數據、交通管理數據;（2）標定跟車模型參數、車輛特性參數、駕駛員特性參數等仿真過程中涉及的參數，將仿真結果與新塘立交現狀的運行狀況進行流量和運行速度等方面的校核，從而確保仿真結果更加真實準確;（3）對施工組織各階段進行敏感度分析，挑出施工組織期間對正常交通運行影響最大的幾個階段，進行重點分析;（4）對施工組織期間最敏感階段進行仿真;（5）提出結論及建議，見圖1。

3 建模范圍及研究時段及年限

3.1 建模范圍

本次仿真的路網建模范圍為廣深高速新塘立交段、上下高速各匝道、上下高速各收費站及國道G107新塘立交段。

3.2 研究時段

本次仿真分為兩個研究年限：現狀研究年，施工組織期間研究年，研究時段為正常工作日晚高峰。

4 交通運行狀況分析

（1）交通量。2019年蘿崗-新塘段的日均交通量折算數為13.5萬/天，新塘-麻涌段的日均交通量折算數為12.1萬/天。高速公路主線能夠保持四級服務水平，各上下高速匝道均能夠保持三級及以上服務水平，高速公路主線及各匝道均能保持良好的運作狀態。（2）交通構成。根據廣深高速實際收費收入數據，廣深高速新塘立交段車型組成以一類客車為主，約占總交通量的72%左右。貨車約占總交通量的24%，其中三類及以上貨車占比約為12.5%。（3）交通時空分布。根據廣深高速實際收費收入數據，廣深高速新塘立交段高峰小時約出現在晚18：00-19：00，且日交通量時空分布較為均勻，高峰小時系數約為0.07。

5 現狀模型搭建及敏感階段方案測試

5.1 現狀路網搭建

（1）路網搭建。VISSIM模型中的道路網絡系統由路段（Link）和連接器（Connector）構成，二者的參數將直接影響到車輛行為、沖突區域等重要因素。正式建模之前需要導入底圖，在此基礎上繪制路段（Link）及連接器（Connector），確保模型能夠有效地反映路網的基本幾何屬性。（2）車輛輸入。車輛輸入主要包含三方面的內容。一是為車輛組成設置不同的車輛類型、流量比例和期望速度分布;二是根據不同的車輛組成，設置不同時間間隔內的精確或者隨機流量;三是根據仿真的不同要求，考慮輸入車輛流量的時變特性。（3）路徑設置。車輛路徑是指決策點和目的地之間的通路。（4）關鍵參數設置與標定。本次建模根據高速公路實際特性，設置一類客車、二類客車、三類客車、一類貨車、二類貨車、三類貨車、四類貨車、五類貨車共計8種車型。車型分類與高速公路收費分類保持一致。根據各車型分別設置最大加速度、期望加速度、最大減速度、期望減速度、期望速度分布、駕駛行為參數（城市道路基于Wiedemann74模型、高速公路基于Wiedemann99模型）、城市道路跟車模型參數（平均停車間距、安全距離的附加部分、安全距離的倍數部分）、高速路跟車模型參數（停車間距、W99cc1車頭時距分布）、ETC車輛比例、收費站進口服務時間、收費站出口服務時間等三十余項參數。（5）模型校驗。VISSIM 仿真模型不可能百分之百的再現現實世界的交通運行情況，校準指標則是我們所建立的模型對于現實世界再現的準確性的直觀評價。根據項目的實際情況，本研究選取流量的GEH值和速度偏差兩個指標作為模型校核的校核指標，其中GEH值為一種國際通用的模型驗證方法，其計算公式為：（E：模型計算值、V：實際測量值）。根據校驗，現狀模型流量的GEH值均小于5，速度單個路段誤差在20%以內。

根據校驗結果，現狀模型能夠較為真實地反映新塘立交現狀運行狀況，各參數標定結果較為客觀。

5.2 敏感階段測試

新塘立交施工期間交通組織共分為八個階段，根據綜合比選，階段四的交通需要借由多條臨時施工便道進行轉換，對通行效率的影響最為顯著。因此研究選取階段四作為最敏感階段，基于現狀路網模型中標定出的各“車輛-駕駛員行為”參數，針對階段四搭建路網模型，對其方案進行測試。

階段四中，北行主線維持現有行車路徑，南行主線借道新建匝道A、B。北行主線運行狀況良好，南行主線借道匝道，限速由120km/h降為60km/h。根據仿真結果，研究提出為了減少南行主線在借道過程中與去往其他方向的交通流交織，從而削減南行主線的通行能力，采取以下兩個措施優化施工組織方案，以保證主線暢通：

措施一：在階段四往深圳方向主線借道匝道A期間，提前設置指示牌引導下高速車輛走最外側車道，禁止在匝道A內變道。

措施二：在施工組織階段四，在南行下高速外側修建臨時匝道，將主線與南行上高速交織轉移新建臨時匝道，轉換為南行上高速與南行下高速的交織。即將交織點由主線轉移至匝道，且根據仿真結果，匝道長度能夠滿足上高速交通流和下高速交通流的變道轉換，交通流不會倒灌至主線借道通道，對主線產生干擾。

5.3 仿真結論

根據各項校核指標，新塘立交現狀運行模型能夠較為真實地和重現反映新塘立交的運行狀況。各項參數標定較為合理。新塘立交的現狀運行狀況良好，現狀路網能夠承載現狀交通量，國道G107出現小面積延誤。

第四階段施工組織期間對新塘立交交通正常運行影響最大，根據仿真結果，研究對施工組織提出兩項改進建議，優化后，第四階段南行主線交通能夠較為暢通地通過臨時通道。受匝道線形限制，通過車速由施工前的90km/h降為55km/h左右，但其延誤尚處在可以接受的程度。

6 結語

研究通過仿真結果，對施工組織期間各階段提出優化意見，通過減少交織點、提前預警等多種措施，為確保施工期間交通安全、提高交通運作效率、減少施工對社會帶來的負面影響等方面提供保障。為提升施工期間交通組織水平提供了一種新的思路。

參考文獻：

[1]楊洪，韓勝風，陳小鴻.Vissim仿真軟件模型參數標定與應用[J].城市交通，2006，4（006）：22-25.

[2]孫劍，楊曉光.微觀交通仿真模型系統參數校正研究——以VISSIM的應用為例[J]. 交通與計算機，2004（03）：3-6.

[3]孫璐，丁愛民，錢軍，等.基于VISSIM仿真模擬的道路改造方案評價[J].公路交通科技，2012.