顏旭偉 胡文飛 徐平貴 陳國(guó)梁 朱時(shí)方 李躍飛

摘 要：研究可變車道延誤時(shí)間的變化特性，建立交通流模型，利用VISSIM 軟件對(duì)此偶數(shù)車道數(shù)可變車道系統(tǒng)進(jìn)行仿真訓(xùn)練，結(jié)合MATLAB的GUI平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，綜合評(píng)價(jià)分析認(rèn)為該系統(tǒng)的可變車道系統(tǒng)較變道前更加優(yōu)化，延誤時(shí)間變化特性類別可分為梯形波、鋸齒波、三角波和三角梯形混合波。

關(guān)鍵詞：可變車道；偶數(shù)車道數(shù)；VISSIM仿真；延誤

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.33.092

1 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力的逐步提升，高峰期的“潮汐式”交通在一線城市及二線城市常常出現(xiàn)，道路資源分配的不均衡，出現(xiàn)嚴(yán)重的擁堵現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)外的學(xué)者就潮汐車道的交通特性、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、車道變換等方面進(jìn)行了分析。中國(guó)的研究人員結(jié)合北京、上海等地區(qū)的潮汐交通特點(diǎn)，分析可變車道交通組織形式及可變車道切換算法的可行性。陳紹寬等利用VISSIM在信號(hào)交叉口延誤方面進(jìn)行了點(diǎn)樣本法、HCM2000法以及SIM Traffic5系統(tǒng)等方法的比較。

VISSIM在斷面交通流分析、排隊(duì)及延誤分析等方面應(yīng)用較廣，但在可變車道方面，VISSIM的應(yīng)用相對(duì)較少并很少。本文在VISSIM交通仿真軟件的基礎(chǔ)之上，建立偶數(shù)車道數(shù)的可變車道模型，基于布設(shè)檢測(cè)器的可變車道控制方法，針對(duì)不同的交通狀態(tài)，實(shí)時(shí)改變車道的屬性與信號(hào)配時(shí)方案，研究四車道、六車道以及八車道的變道前和變道后的道路性能。

2 VISSIM仿真方法

在此仿真過(guò)程中，以實(shí)時(shí)的車輛位置、速度及加減速率，在建立的車道上，運(yùn)行以下的車輛狀態(tài)：個(gè)體運(yùn)行車輛在無(wú)信號(hào)控制時(shí)以系統(tǒng)設(shè)置的理想運(yùn)行速度行駛于車道上；當(dāng)個(gè)體運(yùn)行車輛遇到信號(hào)控制或車輛排隊(duì)時(shí)系統(tǒng)則會(huì)命令車輛減速行駛；當(dāng)排隊(duì)消散或?yàn)榫G燈時(shí)，系統(tǒng)會(huì)使車輛加速重新正常運(yùn)行；車輛排隊(duì)隊(duì)尾或交叉口停車線前必須停止。VISSIM仿真軟件將每一輛車型作為車道上的個(gè)體運(yùn)行單位， 在仿真的車道上對(duì)車輛的出行行為進(jìn)行細(xì)致的定義，跟蹤并記錄此出行行為，準(zhǔn)確地計(jì)算個(gè)體車的輛延誤時(shí)間和所有車輛的延誤總時(shí)間。延誤時(shí)間在VISSIM系統(tǒng)中被定義為：個(gè)體運(yùn)行輛車在定義斷面的行駛時(shí)間和理想運(yùn)行速度行駛的時(shí)間兩者之間的差值。因此， 理想運(yùn)行速度的定義尤為重要， 如果將理想速度定義較高， 那么車輛控制延誤較大。

在VISSIM仿真系統(tǒng)中，表征延誤時(shí)間的參數(shù)包括：每輛車的平均總延誤、每輛車的平均停車時(shí)間、 隊(duì)列中車輛狀態(tài)改變的次數(shù)以及總車輛數(shù)。

3 基于MATLAB-VISSIM的可變車道系統(tǒng)仿真

為進(jìn)一步探析設(shè)置偶數(shù)車道數(shù)下實(shí)施可變車道的必要性，利用VISSIM軟件進(jìn)行偶數(shù)車道數(shù)可變車道設(shè)置的模型仿真驗(yàn)證，并探討實(shí)施可變車道對(duì)延誤時(shí)間影響。分別設(shè)置了四車道、六車道和八車道，垂直車道為四車道時(shí)實(shí)施可變車道的交通流仿真。為更好表達(dá)結(jié)果，在同一時(shí)間記錄仿真的車道情況。重點(diǎn)研究十字交叉路口為重交通流情況如表1。

以MATLAB的GUI平臺(tái)為基礎(chǔ)，利用VISSIM軟件獲得的仿真數(shù)據(jù)開發(fā)了可變車道設(shè)置系統(tǒng)，通過(guò)該平臺(tái)將變換車道后的延誤時(shí)間可視化，分析變道前后的延誤時(shí)間隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。其主界面如圖1所示。

綜合上圖分析，在變道后的道路情況都較變道前的道路情況更佳，能夠部分解決緩解道路擁堵的情況，在輸出的軟件評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中都更加優(yōu)化。從仿真角度說(shuō)明，在道路擁堵的情況，設(shè)置偶數(shù)車道數(shù)下實(shí)施可變車道具有一定的可行性和合理性。由運(yùn)行結(jié)果得到隨著變道數(shù)的增加，延誤時(shí)間變化逐漸陡峭。西向東車道數(shù)為2、3、4、5對(duì)應(yīng)的延誤時(shí)間變化趨勢(shì)分別為梯形波、鋸齒波、三角梯形混合波和三角波，延誤時(shí)間變化越陡峭說(shuō)明通行能力越大，也說(shuō)明可變車道的運(yùn)行是有積極意義的。

4 結(jié)語(yǔ)

本文研究智能可變車道延誤時(shí)間的效果評(píng)價(jià)，結(jié)合VISSIM仿真軟件對(duì)可變車道運(yùn)行進(jìn)行仿真訓(xùn)練，基于MATLAB軟件搭建偶數(shù)車道數(shù)的可變車道系統(tǒng)并設(shè)置計(jì)算平臺(tái)，既消除了人為主觀因素的影響，又體現(xiàn)了偶數(shù)車道數(shù)變道的可行性。利用MATLAB軟件將數(shù)據(jù)可視化后，發(fā)現(xiàn)隨著車道數(shù)的增加，延誤時(shí)間變化趨勢(shì)逐漸陡峭，變化趨勢(shì)類別可分為梯形波、鋸齒波、三角波和三角梯形混合波。 四車道、六車道及八車道的變道前和變道后的道路性能得到改善，并在車道數(shù)較少的情況下更適合變道，確定實(shí)施可變車道后是具有積極意義并對(duì)變道研究具有指導(dǎo)意義。

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