基于VISSIM的交叉口配時(shí)優(yōu)化研究

屈文秋，張淳，張昊，黃龍楊，李誠(chéng)龍

（1.中國(guó)民用航空飛行學(xué)院，四川廣漢，618307；2.成都市公安局交通管理局，四川成都，610017；3.成都交通投資集團(tuán)有限公司，四川成都，500643）

0 引言

城市交通擁堵問(wèn)題日益突出，交通環(huán)境日益變差是現(xiàn)在大多數(shù)城市的交通現(xiàn)狀。交叉口作為道路通行能力、路網(wǎng)通行效率的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，一直是國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的研究重點(diǎn)。丁柏群[1]針對(duì)主次道路車流量懸殊較大的交叉口設(shè)立了多個(gè)目標(biāo)，建立了次要道路紅燈末期排隊(duì)模型、道路剩余容量模型和多參數(shù)協(xié)調(diào)信號(hào)控制模型。尹衍航[2]將相鄰三個(gè)交叉口整合為一個(gè)系統(tǒng)，利用綠波思想對(duì)交叉口進(jìn)行信號(hào)配時(shí)方案的優(yōu)化，驗(yàn)證結(jié)果得到了很好的反饋。戴靜[3]利用VISSIM仿真軟件對(duì)綜合待行區(qū)進(jìn)行了微觀建模仿真，仿真結(jié)果表明綜合待行區(qū)可以很好的提高交叉口通行能力。徐琛輝[4]針對(duì)混合交通問(wèn)題分別根據(jù)機(jī)動(dòng)車、行人以及非機(jī)動(dòng)車的特點(diǎn)提出交叉口信號(hào)配時(shí)優(yōu)化方法，并對(duì)此進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。王秋平[5]對(duì)單點(diǎn)交叉口進(jìn)行分析建立了非線性函數(shù)信號(hào)配時(shí)模型，可以有效提高交叉口服務(wù)水平。張衛(wèi)華[6]提出在信號(hào)燈配時(shí)應(yīng)考慮公交優(yōu)先的策略，并通過(guò)分析表明這一措施有助于提高交叉口整體通行效率。

本文所研究的成都市建設(shè)北路一段與紅星路交叉口行人數(shù)量多、交叉口復(fù)雜、流量密度大且南北方向與東西方向流量差異明顯，大,因此交通擁堵十分嚴(yán)重，本文將以該此交叉口為例進(jìn)行仿真建模，并通過(guò)分析仿真結(jié)果分析給出提高交叉口通行能力的優(yōu)化方案。

1 交叉口概況

1.1 交叉口組織形式

成都市建設(shè)北路一段與紅星路交叉口南北向機(jī)動(dòng)車道為雙向八車道，兩側(cè)設(shè)有非機(jī)動(dòng)車道，南進(jìn)口為兩條直行車道，兩條直右車道，北進(jìn)口為三條直行車道，一條直右車道。東西向機(jī)動(dòng)車道為雙向六車道，兩側(cè)設(shè)有非機(jī)動(dòng)車道，東西進(jìn)口均為兩條直行車道，一條右轉(zhuǎn)專用車道，如圖1所示。

圖1 成都市建設(shè)北路一段與紅星路交叉口概況

1.2 交叉口流量

本文選用成都市建設(shè)北路一段與紅星路交叉口在2020年7月17日17：00-19：00交叉口流量數(shù)據(jù)，如表1所示，并對(duì)行人和自行車、電動(dòng)車等非機(jī)動(dòng)車的流量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，時(shí)間間隔為5分鐘，如圖2所示。

表1 建設(shè)北路一段與紅星路交叉口流量(pcu/h)

圖2 建設(shè)北路一段與紅星路交叉口行人、非機(jī)動(dòng)車流量

可以看出此交叉口交通流量呈明顯的方向性，南北方向車流量較大，東西方向車流量相對(duì)較小。南進(jìn)口行人和非機(jī)動(dòng)車數(shù)量均遠(yuǎn)大于其他進(jìn)口，其次北進(jìn)口行人和非機(jī)動(dòng)車數(shù)量較多。基于以上數(shù)據(jù)處理與分析結(jié)果可知南北進(jìn)口車流量大小和行人、非機(jī)動(dòng)車數(shù)量均較大，現(xiàn)狀交叉口配時(shí)方案基本合理但仍然有待改進(jìn)。

1.3 交叉口配時(shí)方案

成都市建設(shè)北路一段與紅星路交叉口現(xiàn)狀配時(shí)方案如圖3所示，其中相位一代表南北進(jìn)口信號(hào)燈配時(shí)方案，相位二代表東西進(jìn)口相位配時(shí)方案。

圖3 交叉口現(xiàn)狀配時(shí)方案

2 交叉口優(yōu)化與評(píng)價(jià)

對(duì)此，本文對(duì)此交叉口配時(shí)方案進(jìn)行初步優(yōu)化的計(jì)算：第一相位取流量比y1：0.643，第二相位取流量比y2：0.269。

其中, 信號(hào)內(nèi)的總損失時(shí)間L,啟動(dòng)損失時(shí)間為L(zhǎng)s=3s，黃燈時(shí)間A=3，綠燈間隔時(shí)間I=3s。

其中，最佳信號(hào)周期：C0，一個(gè)周期的有效綠燈時(shí)間為：Ge，第一相位有效綠燈時(shí)間：ge1，第二相位有效綠燈時(shí)間：ge2，第一相位綠燈顯示時(shí)間：g1，第二相位綠燈顯示時(shí)間：g2。第一相位紅燈時(shí)間：r1，第二相位紅燈時(shí)間：r2。

得到優(yōu)化后的配時(shí)方案如圖4所示，本文通過(guò)VISSIM軟件對(duì)各原始配時(shí)方案、優(yōu)化后的配時(shí)方案以及又進(jìn)行了4次調(diào)整后的調(diào)整方案進(jìn)行評(píng)估，選用交叉口平均排隊(duì)長(zhǎng)度、最大排隊(duì)長(zhǎng)度、停車車輛總數(shù)、交叉口平均延誤時(shí)間、交叉口停車延誤時(shí)間、交叉口停車次數(shù)等作為交叉口通行效率的評(píng)價(jià)指標(biāo)，仿真結(jié)果如表2所示。

圖4 優(yōu)化后的交叉口配時(shí)方案

表2 配時(shí)方案及其相應(yīng)的評(píng)價(jià)結(jié)果

通過(guò)對(duì)以上各配時(shí)方案的評(píng)估，選定調(diào)整方案1為最優(yōu)配時(shí)方案，配時(shí)圖如圖7所示。交叉口平均延誤、平均停車延誤是評(píng)價(jià)交叉口通行效率的最常用指標(biāo)中的兩個(gè)，本文將這兩個(gè)指標(biāo)可視化來(lái)表示這幾個(gè)配時(shí)方案通行效率情況。如圖5、圖6所示。

圖5 交叉口平均延誤

圖6 交叉口平均停車延誤

圖7 交叉口最優(yōu)配時(shí)方案

3 結(jié)論

由圖表仿真結(jié)果可知最優(yōu)配時(shí)方案相比于原始配時(shí)方案在各指標(biāo)上所呈現(xiàn)的交叉口通行效率均有不同程度的提高，說(shuō)明了配時(shí)方案的有效性。但在仿真分析的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)交叉口車道布局設(shè)計(jì)不合理、行人流量較大影響機(jī)動(dòng)車出行等問(wèn)題也會(huì)影響交叉口的通行效率但本文并未重新進(jìn)行規(guī)劃并進(jìn)行仿真模擬，因此本文接下來(lái)的工作將會(huì)考慮繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)研究。