李蕊竹　鄭金強

摘要：城市的快速發(fā)展伴隨著日益嚴(yán)重的交通擁堵，提高道路的通行能力，減少交通擁擠是城市發(fā)展必須要解決的問題；其中信號交叉口的通行能力影響著整個城市道路，因此，對信號交叉口進(jìn)行更加優(yōu)化的組織及渠化，對整個城市交通的改善有著顯著作用。本文首先介紹評價仿真軟件VISSIM的理論基礎(chǔ)；以貴陽市觀山湖區(qū)長嶺南路和陽關(guān)大道交叉口為例，通過分析該交叉口的調(diào)查數(shù)據(jù)，提出該信號交叉口配時優(yōu)化方案，再利用VISSIM對現(xiàn)狀和優(yōu)化方案進(jìn)行仿真研究分析。結(jié)果表明，該交叉口的整體服務(wù)水平由現(xiàn)狀E級提升至D級。

關(guān)鍵詞：VISSIM；交通仿真；信號配時優(yōu)化；信號交叉口

0 引言

城市道路信號交叉口是城市道路的重要節(jié)點，它把城市道路相互連接起來構(gòu)成道路網(wǎng)，其通行能力直接影響城市道路的通達(dá)，交叉口的交通流密度過大，將會造成路口的擁擠與堵塞，影響城市道路的正常運行，而提高信號交叉口通行能力、減少交叉口停車與延誤是城市道路交通追求的目標(biāo)，鑒于此，本文以信號交叉口為研究對象，通過典型交叉口的調(diào)查，探究其通行能力，并分析信號交叉口的運行狀況[1]。

1 信號配時參數(shù)

城市平面交叉口的通行能力主要表現(xiàn)在車輛不同行駛方向形成的沖突點，沖突點越多，表明該信號交叉口通行能力和安全系數(shù)越低。因此，需要對交叉口進(jìn)行渠化以及采用信號燈進(jìn)行控制，從而提高交叉口的通行能力。

2 VISSIM系統(tǒng)模型

VISSIM是由德國PTV公司研發(fā)出來進(jìn)行交通仿真的軟件，VISSIM是從微觀角度對交通流進(jìn)行仿真，該仿真系統(tǒng)以0.1s作為時間步長進(jìn)行微觀仿真，具有隨機性和離散性，同時，VISSIM還采用德國的Wiedemann教授開發(fā)的心理-生理跟車模型作為車輛縱向運動模型，橫向運動的算法是采用Rule-based算法[2]。VISSIM交通仿真系統(tǒng)由交通仿真器和信號狀態(tài)發(fā)生器兩個程序組成，交通仿真器包括車道變換模型以及跟車模型；信號發(fā)生器是一個信號控制的軟件，它的信息的獲得是通過仿真步長來從交通仿真器里不斷地檢測的，并將下一個仿真的時刻的信號狀態(tài)傳遞給交通仿真器[3]。

3 工程實例

3.1項目概況

以貴陽市長嶺南路（南北向）與陽關(guān)大道（東西向）交叉口為研究對象，該交叉口幾何形狀為正十字形交叉口，車道寬度為3.5m。其中南北進(jìn)口為雙向八車道的城市主干道，東西進(jìn)口為雙向六車道的城市次干道。

3.2現(xiàn)狀交通量數(shù)據(jù)調(diào)查

為了體現(xiàn)出該交叉口高峰時段的道路通行能力，此次調(diào)查時間為上午8：00-9：00，車輛總共分為小汽車、非機動車以及公共汽車（該路段在8：00-9：00am限制貨車及大客車通行），具體調(diào)查數(shù)據(jù)如表1所示。

3.3現(xiàn)狀配時方案

該交叉口采用四階段信號控制，周期時長為145s，其中各階段綠燈時間間隔黃燈時間為3s，現(xiàn)狀相位配時方案為（1）階段東進(jìn)口綠燈時間為20s、（2）階段北進(jìn)口綠燈時間為45s、（3）階段西進(jìn)口綠燈時間為25s、（4）階段南進(jìn)口綠燈時間為55s。

3.4現(xiàn)狀仿真

將調(diào)查后的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)運用VISSIM進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果為：

（1）南進(jìn)口左轉(zhuǎn)平均延誤為85.6s、排隊長度103.5m、停車次數(shù)193次、飽和度為0.74；直行平均延誤為95.2s、排隊長度124.3m、停車次數(shù)650次、飽和度為0.95；右轉(zhuǎn)平均延誤為63.4s、排隊長度30.3m、停車次數(shù)43次、飽和度為0.45。整體服務(wù)水平為F。

（2）東進(jìn)口左轉(zhuǎn)平均延誤為60.2s、排隊長度60.1m、停車次數(shù)260次、飽和度為0.85；直行平均延誤為81.5s、排隊長度78.4m、停車次數(shù)340次、飽和度為0.92。整體服務(wù)水平為E。

（3）北進(jìn)口左轉(zhuǎn)平均延誤為65.8s、排隊長度147.5m、停車次數(shù)268次、飽和度為0.63；直行平均延誤為115.3s、排隊長度200.2m、停車次數(shù)753次、飽和度為1.13；右轉(zhuǎn)平均延誤為57.3s、排隊長度40.5m、停車次數(shù)40次、飽和度為0.55。整體服務(wù)水平為F。

（4）西進(jìn)口左轉(zhuǎn)平均延誤為65.4s、排隊長度98.7m、停車次數(shù)297次、飽和度為0.73；直行平均延誤為75.8s、排隊長度99.5m、停車次數(shù)512次、飽和度為0.87；右轉(zhuǎn)平均延誤為44.3s、排隊長度16.8m、停車次數(shù)36次、飽和度為0.43。整體服務(wù)水平為D。

長嶺南路與陽關(guān)大道相交交叉口的服務(wù)水平較低，整體服務(wù)水平為F，雖然東、西進(jìn)口的服務(wù)水平未達(dá)到最低水平，但平均延誤時間、排隊長度以及飽和度也較大。仿真結(jié)果說明，該交叉口的有效綠燈時間分配不滿足行車需求，因此必須提高該交叉口的服務(wù)水平、優(yōu)化該交叉口各進(jìn)口的相位綠燈時間同時使各進(jìn)口車流的飽和程度均衡。

3.5優(yōu)化結(jié)果仿真及分析

采用Webster方法對該交叉口信號優(yōu)化配時進(jìn)行計算，Webster模型是以車輛延誤時間最小為目標(biāo)來計算信號配時的一種方法，其核心內(nèi)容是車輛延誤和最佳周期時長的計算[4]。經(jīng)過計算之后，最優(yōu)周期時長為150s，優(yōu)化后具體相位配時方案為（1）階段東進(jìn)口綠燈時間為23s、（2）階段北進(jìn)口綠燈時間為48s、（3）階段西進(jìn)口綠燈時間為27s、（4）階段南進(jìn)口綠燈時間為52s。

將優(yōu)化后的交叉口進(jìn)行仿真，運用VISSIM軟件仿真之后，交叉口南、北進(jìn)口的服務(wù)水平變?yōu)镋，北進(jìn)口直行方向的飽和度減小到0.98，相比現(xiàn)狀下降了13.3%；同時，整個交叉口的總體服務(wù)水平達(dá)到D級，平均延誤更加均衡，排隊長隊整體減小，達(dá)到了優(yōu)化的目的。

4 結(jié)論

應(yīng)用VISSIM交通仿真軟件對貴陽市觀山湖區(qū)陽關(guān)大道與長嶺南路交叉口進(jìn)行信號配時優(yōu)化，通過仿真，提出優(yōu)化設(shè)計方案，最后對交叉口的信號配時重新進(jìn)行分配。研究結(jié)果表明，當(dāng)無法改變交叉口現(xiàn)狀幾何形狀的情況下，通過改善綠燈時間，能夠均衡交叉口的各進(jìn)口道的評價指標(biāo)，提高交叉口整體服務(wù)水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫璐.基于VISSIM仿真模擬的道路改造方案評價 [A].南京：公路交通科技，2012.

[2] 仇錦，基于VISSIM仿真的信號交叉口優(yōu)化研究. [碩士學(xué)位論文]. 濟(jì)南：山東建筑大學(xué)，2013.

[3] 楊兆升，王爽. 基于VISSIM仿真軟件的交通信號配時研究[A]. 長春：人民交通出版社，2007.

[4] 孫超，徐建閩. 基于VISSIM的城市交叉口改善優(yōu)化研究[A]. 廣州：廣東公路交通，2010.

作者簡介：李蕊竹（1993-），女，碩士，助理工程師，主要從事市政道路勘察設(shè)計方面相關(guān)工作。