基于VISSIM的交叉口配時優化研究

屈文秋，張淳，張昊，黃龍楊，李誠龍

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

0 引言

城市交通擁堵問題日益突出，交通環境日益變差是現在大多數城市的交通現狀。交叉口作為道路通行能力、路網通行效率的關鍵節點，一直是國內外專家學者的研究重點。丁柏群[1]針對主次道路車流量懸殊較大的交叉口設立了多個目標，建立了次要道路紅燈末期排隊模型、道路剩余容量模型和多參數協調信號控制模型。尹衍航[2]將相鄰三個交叉口整合為一個系統，利用綠波思想對交叉口進行信號配時方案的優化，驗證結果得到了很好的反饋。戴靜[3]利用VISSIM仿真軟件對綜合待行區進行了微觀建模仿真，仿真結果表明綜合待行區可以很好的提高交叉口通行能力。徐琛輝[4]針對混合交通問題分別根據機動車、行人以及非機動車的特點提出交叉口信號配時優化方法，并對此進行了仿真驗證。王秋平[5]對單點交叉口進行分析建立了非線性函數信號配時模型，可以有效提高交叉口服務水平。張衛華[6]提出在信號燈配時應考慮公交優先的策略，并通過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北路一段與紅星路交叉口行人數量多、交叉口復雜、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重，本文將以該此交叉口為例進行仿真建模，并通過分析仿真結果分析給出提高交叉口通行能力的優化方案。

1 交叉口概況

1.1 交叉口組織形式

成都市建設北路一段與紅星路交叉口南北向機動車道為雙向八車道，兩側設有非機動車道，南進口為兩條直行車道，兩條直右車道，北進口為三條直行車道，一條直右車道。東西向機動車道為雙向六車道，兩側設有非機動車道，東西進口均為兩條直行車道，一條右轉專用車道，如圖1所示。

圖1 成都市建設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交叉口流量數據，如表1所示，并對行人和自行車、電動車等非機動車的流量進行了統計，時間間隔為5分鐘，如圖2所示。

表1 建設北路一段與紅星路交叉口流量(pcu/h)

圖2 建設北路一段與紅星路交叉口行人、非機動車流量

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較小。南進口行人和非機動車數量均遠大于其他進口，其次北進口行人和非機動車數量較多。基于以上數據處理與分析結果可知南北進口車流量大小和行人、非機動車數量均較大，現狀交叉口配時方案基本合理但仍然有待改進。

1.3 交叉口配時方案

成都市建設北路一段與紅星路交叉口現狀配時方案如圖3所示，其中相位一代表南北進口信號燈配時方案，相位二代表東西進口相位配時方案。

圖3 交叉口現狀配時方案

2 交叉口優化與評價

對此，本文對此交叉口配時方案進行初步優化的計算：第一相位取流量比y1：0.643，第二相位取流量比y2：0.269。

其中, 信號內的總損失時間L,啟動損失時間為Ls=3s，黃燈時間A=3，綠燈間隔時間I=3s。

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

得到優化后的配時方案如圖4所示，本文通過VISSIM軟件對各原始配時方案、優化后的配時方案以及又進行了4次調整后的調整方案進行評估，選用交叉口平均排隊長度、最大排隊長度、停車車輛總數、交叉口平均延誤時間、交叉口停車延誤時間、交叉口停車次數等作為交叉口通行效率的評價指標，仿真結果如表2所示。

圖4 優化后的交叉口配時方案

表2 配時方案及其相應的評價結果

通過對以上各配時方案的評估，選定調整方案1為最優配時方案，配時圖如圖7所示。交叉口平均延誤、平均停車延誤是評價交叉口通行效率的最常用指標中的兩個，本文將這兩個指標可視化來表示這幾個配時方案通行效率情況。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 交叉口最優配時方案

3 結論

由圖表仿真結果可知最優配時方案相比于原始配時方案在各指標上所呈現的交叉口通行效率均有不同程度的提高，說明了配時方案的有效性。但在仿真分析的過程中發現交叉口車道布局設計不合理、行人流量較大影響機動車出行等問題也會影響交叉口的通行效率但本文并未重新進行規劃并進行仿真模擬，因此本文接下來的工作將會考慮繼續進行相關研究。