基于VISSIM的城市交叉口仿真優化

張紀元 王鑫璞 龍綺泓 王藝霏 方斌

（湖南警察學院 湖南省長沙市 410138）

1 引言

城市交叉口是道路交通系統的重要組成部分，城市路網中交通流在交叉口匯聚、分散、轉向，會產生合流、分流、交織、擁堵沖突等現象，是交通事故的易發點。[1]同時，交叉口匯聚的非機動車與大量行人過街，也導致交叉口的通行能力要遠低于道路服務水平。由于交叉口嚴重擁堵，往往會造成附近道路交通中斷和長時間延誤。為有效解決上述問題，需要科學合理地對交叉口進行規劃設計，交通控制與交通秩序管理，以此提高城市路網運行效率，減少交通事故，降低延誤時間。保障良好的交通出行環境，實現安全、高效、有序的交通管理目的。

VISSIM仿真軟件是基于時間間隔和駕駛行為的仿真建模工具，常用以進行城市交通和公共交通運行的建模。可以分析各種交通條件下，如車道設置、交通構成、交通信號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。本文以黃興大道與盼盼路交叉口為例，從交叉口渠化措施和信號周期配時兩方面對路口進行優化，應用VISSIM 對改善前和改善后的交通延誤水平和道路服務水平進行分析和對比，驗證交叉口優化設計方案的合理性。[2]

2 路段現狀與問題分析

2.1 路段現狀

黃興大道與盼盼路交叉口是長沙經濟開發區比較繁忙的交叉口，周邊分布有較多學校、商鋪、小區等交通流量聚集點，是經濟開發區工業園載貨汽車通行的重要路段，全天人車流量大，尤其是早晚高峰時段以及學生上下學期間交通流量增加明顯，常有交通擁堵現象發生。前期通過初步調查得到交叉口改進前的基本情況，如表1 所示。

2.2 問題原因分析

以交叉口的實際調查為依據，得出交叉口交通擁堵現象頻發，行人過街秩序混亂的原因在交叉口道路設計上，主要存在人行橫道設置不規整，行人過街效率低、交叉口導流島設置不足，車輛右轉通行效率差、交通信號周期難滿足交叉口南北方向載貨汽車通行需求等問題。

3 優化方案與數據收集

3.1 交叉口渠化設計

為解決上述1.2 存在的問題，首先考慮對交叉口進行渠化設計，由于目前交叉口東進口，南進口方向車流量顯著增多，為對駛入交叉口的車輛進行右轉分流，采用增設導流島。同時利用交叉口四個方位的導流島對人行橫道進行規整，人行橫道與車道停止線平行，使行人更安全、有序、高效過街。考慮到隨著目前經濟發展，交通流量進一步增加，原有交叉口的車道數已難以滿足現今實際需求，因此對交叉口南北方向車道進行拓寬，由雙向6 車道變為雙向八車道。增設南進口方向的左轉待轉區，滿足南進口方向載貨汽車對左轉的交通需求。[3]方案改進后交叉口如圖1 所示。

3.2 交通量調查

表1：交叉口基本情況

表2：交叉口機動車進口專用道飽和流量調查表

表3

參照改進前統計時間，在黃興大道與盼盼路交叉口進行機動車流量與進口道飽和流量調查，得出數據如表2 所示。

3.3 交叉口信號配時與最佳周期

如表3 所示。

最佳周期時間：

式中：L----周期損失時間（s）；

λ----交叉口的飽和度

帶入數據得C=130s

黃燈時間A=3s 全紅時間l=0s

周期有效綠燈時間：Ge=C-L=118s

各相位顯示綠燈時間（實際綠燈時間）：Gi=Gei+li-Ai

第一相位（東進口直行加左轉）顯示綠燈時間G1=Ge1+li-A=19s

圖1：改進后交叉口渠化圖

圖2：交叉口優化信號配時圖

圖3：優化改進前

圖4：優化改進后

第二相位（西進口直行加左轉）顯示綠燈時間G2=Ge2+li-A=27s

第三相位（北進口直行加左轉）顯示綠燈時間G3=Ge3+li-A=40s

第四相位（南進口直行加左轉）顯示綠燈時間G4=Ge4+li-A=32s

4 VISSIM仿真

應用VISSIM 對優化后的黃興大道與盼盼路交叉口進行仿真，在系統中建設路線，連接形成交叉口路網。將2.2；2.3 節調查數據按步驟輸入交通流量參數，并對各車道進行路徑決策，將優化后的信號周期與信號配時設定后開始運行。[4]

圖5：路網性能評價柱狀圖

圖6：黃興大道與盼盼路交叉口機動車平均車速圖

對改進后的方案進行VISSIM 仿真配時圖如圖2 所示。

按步驟輸入實地調查數據，運行仿真得到交叉口仿真結果與實景模擬效果，如圖3-圖6 所示。

由以上仿真實驗得出的路網性能評價指標可知，該路段交叉口的平均停車延誤時間為42.6s 降至31.5s，優化26.1%，平均排隊長度從104m 減少到68m，停止車輛比例從60.2%降低為42.8%

上述路網性能評價參數中最能直觀反映路網性能的指標是延誤和停止車輛比例，本文選取車均延誤時間作為第一評價參考指標，停止車輛比例為第二評價參考指標，將平均排隊長度、車輛第n 臺平均延誤時間作為評價標準。可知采取的交叉口渠化措施與信號配時方案能有效提高道路通行能力和服務水平，證明交叉口優化設計方案的合理性。[5]

5 結語

近年來，隨著經濟不斷發展，城市道路交通擁堵現象頻發，尤其在早晚高峰以及學生上下學等高峰時段，更容易出現行車混亂、交通事故等問題導致交通嚴重擁堵。在這種情況下，常規交通信號配時或者簡單的交通組織手段往往難以奏效，需要以綜合性交通優化思維去思考如何解決問題。在此方案中，通過對交叉口的渠化措施，增設導流島、完善規整行人二次過街設置、加寬南北進口車道以及增設待轉區等交通組織優化措施，改善了黃興大道與盼盼路交叉口的交通狀況，減少各路口的擁堵情況，大大提高了路段的通行效率，為廣大市民的出行提供了更大的便利。黃興大道與盼盼路的改造完成，更將成為促進生態優化、經濟發展、民生改善的康莊大道！