交通微觀仿真在交通設計中的應用

陳吉　錢霞

摘要 文章通過平面交叉口改造工程實例，先利用傳統設計方法進行調查和分析，提出改造方案，并針對初步改造方案，利用交通微仿真模型預測改造效果，在預測的基礎上對改造方案進行調整，施工完成后經過實際觀測，達到了較好的預期改造效果；圍繞該項目特點，對平面交叉口改造的相關設計以及預期效果的實際落實提出了一些新的設計方法。

關鍵詞 交叉口；改造；交通微仿真

中圖分類號 TP391.9文獻標識碼A文章編號 2096-8949（2023）16-0023-03

0 引言

隨著社會經濟的發展，城市交通擁堵逐步加劇，擁堵現象已趨于常態化、區域化，各項緩堵措施的實施研究已迫在眉睫。考慮到城市大型建設階段的完成，對現有道路進行大范圍的改造已逐步變得難以實施，需交通管理者進一步提升城市道路精細化管理水平，對現有道路通行能力挖潛增效。

交通精細化管理是交通治理能力的集中體現，各級城市交管部門響應政策要求，致力于實現交通精細化管理，然而管理效果不明確、管理時機難把握等問題不同程度地阻礙著交通精細化管理的實施，亟須技術手段緩解或解決。

隨著技術進步，交通仿真逐步用于工程實踐。交通仿真的作用在于對現有系統或未來系統的交通運行狀況進行再現或預先把握，從而對復雜的交通現象進行解釋和分析，找出問題癥結，最終有針對性地對所研究的交通系統進行優化。

1 傳統交通設計技術路線

目前對城市交叉口改造提升通行能力的技術路線一般如下：①進行現場調查，對現狀交叉口通行運行狀況進行調研，分析出其交通流特性；②結合該交叉口所處區域的交通狀況進行節點評估；③對早晚高峰期的交通特性進行分析，找出擁堵成因，提出微改造方案；④改造方案包括對改造方案路口設施、交叉口車道布設，交通微循環等進行改造；⑤對改造效果作出預測以及評價。

改造效果預測評價過程中，簡單公式計算往往不夠準確，隨著技術的發展，交通流微觀仿真系統在工程實際中逐漸得到應用。

2 交通仿真系統的介紹

交通仿真技術是一門對交通運動隨時間和空間的變化進行跟蹤描述的技術，不僅可以復現交通流時空變化，為道路交通設計提供技術依據，還能通過動畫手段非常直觀地表現出路網車輛的運行狀況和交通擁堵的具體位置[1]。

交通仿真分為宏觀、中觀、微觀3種，其中微觀交通仿真模型既融合了宏觀與中觀模型的一些方面，又較細致地描述了交通環境以及車輛等構成要素，因此微仿真對于交通系統的要素及行為等細節描述優勢較強。

該次仿真主要采用PTV-VISSIM仿真軟件進行交叉口運營模擬[2]；筆者采用VISSIM仿真模型對交叉口現狀以及改造后的交叉運營情況進行仿真對比，驗證了微觀仿真系統運行結果的有效性。

3 實際工程應用案例

江東中路為南京市重要的南北向快速通道，應天大街為南京市重要的東西向快速路；江東中路與應天大街輔路在此處為十字型平面交叉，交通流量均極大。

3.1 現狀交叉口交通問題分析

問題一：空間資源分配與需求匹配較低，存在交通瓶頸

由于互通匝道墩柱的影響，中分帶在交叉口范圍變寬，道路通行寬度縮窄，存在交通瓶頸。該段同時為江東中路主輔路交織段，交織段80 m范圍由正常單向5車道變為3車道。

問題二：轉向流量疊加，增加掉頭壓力

應天大街北側為市政主干路集慶門大街。集慶門大街現狀與江東中路交叉形式為右進右出，行駛車輛無法通過江東中路左轉。因此江東中路水西門大街至應天大街1.5 km段，行駛車輛無法從江東中路左轉，掉頭、左轉均須從江東中路－應天大街交叉口完成，增加了此處交叉口左轉以及掉頭通行壓力，如圖1所示。

問題三：開口設置不合理，加劇交通擁堵

交叉口早晚高峰期服務水平已達E級及以下；河西金鷹及世貿天譽超大商辦投入運營后，掉頭車輛進入沿線地塊需橫跨北出口道，對北出口道交通干擾較大，掉頭車道不堪重負，如圖2所示。

3.2 優化思路及措施

為最大限度地緩解路口擁堵，筆者結合路口條件及交通流運行特征，采取建模仿真方法論證分析優化措施，制定緩堵方案，如圖3所示。

根據交通調查以及現狀分析，項目組對此交叉口優化提出2個方案。

方案一：

（1）利用橋下空間，增加一股車道，將左轉掉頭車道延伸，拉長排隊距離。

（2）利用護欄類硬隔離設施，避免交織，引導車輛提前進出主輔路。

（3）江東中路主輔交織段北移150 m。

（4）在此處交叉口禁止掉頭，如圖4所示。

方案一經過模擬之后，直行排隊長度由278 m縮減至120 m；左轉排隊長度由285 m縮減至100 m，如圖5所示。

方案二：

（1）利用橋下空間，將左轉掉頭車道從橋墩內側增加兩個車道，拉長排隊距離，減少瓶頸交織。

（2）設置單向變道車道線，即主道可變道至輔道，輔道不可變至主道，減少主道交織，并配合設置標牌，提醒輔道可至月安街掉頭。

（3）將現狀左側一直行車道設置為左轉車道，并設置獨立掉頭車道，提高掉頭及左轉運行效率，如圖6所示。

方案二經過模擬之后，直行排隊長度由278 m縮減至120 m；左轉排隊長度由285 m縮減至20 m，如圖7所示。

經過交通仿真，對車行狀況進行模擬，從直行交通、左轉交通方面綜合考慮，方案二最終占優，如表1所示。

3.3 最終工程改造方案

通過對方案進行交通模擬后，反推優化方案，輔助決策，最終實施了以下措施：

（1）增設車道，疏通瓶頸。利用橋下空間，在橋墩東側增設兩股車道，一股為左轉車道，一股為左轉掉頭車道，提高了道路通行能力。

（2）調整標線，改善導流島，緩解交織，增加蓄車能力。取消主輔道魚肚線，增加緩沖空間，削短輔道入主道導流島，將交織段避開瓶頸段，緩解交織局促情況。

（3）掉頭北移，禁止多車道橫穿。將北進口道掉頭口北移，路段提前掉頭，不占據進口道空間；將東北象限主輔綠化帶向南延伸40 m，禁止掉頭車輛橫穿北出口入金鷹等商業地塊。

（4）調整站臺，消除人車沖突。將東北象限現狀設置于隔離帶上的公交站臺東移至橋下綠化帶，減少人流與車流的交織[3]。

3.4 改善效果后評估

路口改造優化后，有效地緩解了江東中路－應天大街路口早晚高峰擁堵問題，減少了排隊長度，提高了路段的通行能力和通行效率。

工程實施完成后，檢測數據顯示，北進口早高峰左轉、掉頭、直行、右轉方向通行量分別提升了15.9%、2.3%、2.6%、4.0%，晚高峰早高峰左轉、掉頭、直行、右轉方向通行量分別提升了8.1%、33.1%、14.8%、57.3%（如表2所示）。

4 結論

該案例交叉口多個方向流量已超飽和，存在空間資源分配與需求匹配較低、瓶頸處交通組織混亂、開口設置不合理等突出問題。研究單位針對路口擁堵原因提出對應的改善方案，利用VISSIM建模仿真，輔助決策；結合仿真結果不斷對路口改善方案提出優化，最終通過合理增設車道、調整標線、掉頭前移、綠化帶遷移、完善交通標志標線、完善配套設施、加強管理等手段，成功地提高了交叉口的通行能力，緩解交通擁堵情況，成為城市道路交叉口綜合治理的一個經典案例，為后續城市交叉口微改造提供一個較好的案例。

參考文獻

[1]上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司. 城市道路交叉口設計規程： CJJ152—2010[S]. 北京：中國計劃出版社， 2019.

[2]上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司. 城市道路路線設計規范： CJJ193—2012 [S]. 北京：中國計劃出版社， 2013.

[3]上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司.城市道路交通設施設計規范： GB 50688—2011 [S].北京：中國計劃出版社， 2019.