交通微觀仿真在交通設(shè)計中的應(yīng)用

陳吉　錢霞

摘要 文章通過平面交叉口改造工程實(shí)例，先利用傳統(tǒng)設(shè)計方法進(jìn)行調(diào)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(yù)測改造效果，在預(yù)測的基礎(chǔ)上對改造方案進(jìn)行調(diào)整，施工完成后經(jīng)過實(shí)際觀測，達(dá)到了較好的預(yù)期改造效果；圍繞該項(xiàng)目特點(diǎn)，對平面交叉口改造的相關(guān)設(shè)計以及預(yù)期效果的實(shí)際落實(shí)提出了一些新的設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞 交叉口；改造；交通微仿真

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

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通擁堵逐步加劇，擁堵現(xiàn)象已趨于常態(tài)化、區(qū)域化，各項(xiàng)緩堵措施的實(shí)施研究已迫在眉睫。考慮到城市大型建設(shè)階段的完成，對現(xiàn)有道路進(jìn)行大范圍的改造已逐步變得難以實(shí)施，需交通管理者進(jìn)一步提升城市道路精細(xì)化管理水平，對現(xiàn)有道路通行能力挖潛增效。

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

隨著技術(shù)進(jìn)步，交通仿真逐步用于工程實(shí)踐。交通仿真的作用在于對現(xiàn)有系統(tǒng)或未來系統(tǒng)的交通運(yùn)行狀況進(jìn)行再現(xiàn)或預(yù)先把握，從而對復(fù)雜的交通現(xiàn)象進(jìn)行解釋和分析，找出問題癥結(jié)，最終有針對性地對所研究的交通系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

1 傳統(tǒng)交通設(shè)計技術(shù)路線

目前對城市交叉口改造提升通行能力的技術(shù)路線一般如下：①進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，對現(xiàn)狀交叉口通行運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)研，分析出其交通流特性；②結(jié)合該交叉口所處區(qū)域的交通狀況進(jìn)行節(jié)點(diǎn)評估；③對早晚高峰期的交通特性進(jìn)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(shè)施、交叉口車道布設(shè)，交通微循環(huán)等進(jìn)行改造；⑤對改造效果作出預(yù)測以及評價。

改造效果預(yù)測評價過程中，簡單公式計算往往不夠準(zhǔn)確，隨著技術(shù)的發(fā)展，交通流微觀仿真系統(tǒng)在工程實(shí)際中逐漸得到應(yīng)用。

2 交通仿真系統(tǒng)的介紹

交通仿真技術(shù)是一門對交通運(yùn)動隨時間和空間的變化進(jìn)行跟蹤描述的技術(shù)，不僅可以復(fù)現(xiàn)交通流時空變化，為道路交通設(shè)計提供技術(shù)依據(jù)，還能通過動畫手段非常直觀地表現(xiàn)出路網(wǎng)車輛的運(yùn)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(xì)致地描述了交通環(huán)境以及車輛等構(gòu)成要素，因此微仿真對于交通系統(tǒng)的要素及行為等細(xì)節(jié)描述優(yōu)勢較強(qiáng)。

該次仿真主要采用PTV-VISSIM仿真軟件進(jìn)行交叉口運(yùn)營模擬[2]；筆者采用VISSIM仿真模型對交叉口現(xiàn)狀以及改造后的交叉運(yùn)營情況進(jìn)行仿真對比，驗(yàn)證了微觀仿真系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果的有效性。

3 實(shí)際工程應(yīng)用案例

江東中路為南京市重要的南北向快速通道，應(yīng)天大街為南京市重要的東西向快速路；江東中路與應(yīng)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(xiàn)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?yōu)?車道。

問題二：轉(zhuǎn)向流量疊加，增加掉頭壓力

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

問題三：開口設(shè)置不合理，加劇交通擁堵

交叉口早晚高峰期服務(wù)水平已達(dá)E級及以下；河西金鷹及世貿(mào)天譽(yù)超大商辦投入運(yùn)營后，掉頭車輛進(jìn)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(fù)，如圖2所示。

3.2 優(yōu)化思路及措施

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

根據(jù)交通調(diào)查以及現(xiàn)狀分析，項(xiàng)目組對此交叉口優(yōu)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(zhuǎn)掉頭車道延伸，拉長排隊(duì)距離。

（2）利用護(hù)欄類硬隔離設(shè)施，避免交織，引導(dǎo)車輛提前進(jìn)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(jīng)過模擬之后，直行排隊(duì)長度由278 m縮減至120 m；左轉(zhuǎn)排隊(duì)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(zhuǎn)掉頭車道從橋墩內(nèi)側(cè)增加兩個車道，拉長排隊(duì)距離，減少瓶頸交織。

（2）設(shè)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(shè)置標(biāo)牌，提醒輔道可至月安街掉頭。

（3）將現(xiàn)狀左側(cè)一直行車道設(shè)置為左轉(zhuǎn)車道，并設(shè)置獨(dú)立掉頭車道，提高掉頭及左轉(zhuǎn)運(yùn)行效率，如圖6所示。

方案二經(jīng)過模擬之后，直行排隊(duì)長度由278 m縮減至120 m；左轉(zhuǎn)排隊(duì)長度由285 m縮減至20 m，如圖7所示。

經(jīng)過交通仿真，對車行狀況進(jìn)行模擬，從直行交通、左轉(zhuǎn)交通方面綜合考慮，方案二最終占優(yōu)，如表1所示。

3.3 最終工程改造方案

通過對方案進(jìn)行交通模擬后，反推優(yōu)化方案，輔助決策，最終實(shí)施了以下措施：

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

（2）調(diào)整標(biāo)線，改善導(dǎo)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(dǎo)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(jìn)口道掉頭口北移，路段提前掉頭，不占據(jù)進(jìn)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(yè)地塊。

（4）調(diào)整站臺，消除人車沖突。將東北象限現(xiàn)狀設(shè)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(yōu)化后，有效地緩解了江東中路－應(yīng)天大街路口早晚高峰擁堵問題，減少了排隊(duì)長度，提高了路段的通行能力和通行效率。

工程實(shí)施完成后，檢測數(shù)據(jù)顯示，北進(jìn)口早高峰左轉(zhuǎn)、掉頭、直行、右轉(zhuǎn)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(zhuǎn)、掉頭、直行、右轉(zhuǎn)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(jié)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(shè)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(yīng)的改善方案，利用VISSIM建模仿真，輔助決策；結(jié)合仿真結(jié)果不斷對路口改善方案提出優(yōu)化，最終通過合理增設(shè)車道、調(diào)整標(biāo)線、掉頭前移、綠化帶遷移、完善交通標(biāo)志標(biāo)線、完善配套設(shè)施、加強(qiáng)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(jīng)典案例，為后續(xù)城市交叉口微改造提供一個較好的案例。

參考文獻(xiàn)

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

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

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