馬瀟然 杜瑾

摘 要：【目的】為了緩解潮汐式交通堵塞，以攀枝花市三線大道北段-佳聯(lián)路交叉口為例進行研究。【方法】通過對潮汐交通現(xiàn)象成因及交通流特征進行分析，基于VISSIM軟件對該路段進行仿真，選取交通流量、流速、延誤、通行能力、路段飽和度、服務水平等作為評價指標，對使用潮汐車道來解決潮汐式交通堵塞問題進行研究?！窘Y果】對潮汐車道設置的必要性及設置條件進行分析，設置適用于該交叉路口的潮汐車道方案。【結論】優(yōu)化后的各項道路參數(shù)指標得到極大優(yōu)化，證明設置潮汐車道能有效減少延誤和提高道路通行能力，同時也論證了該試驗方案的可行性。

關鍵詞：交通擁堵；潮汐交通流；設置條件；VISSIM；路段仿真

中圖分類號：U491? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1003-5168（2023）08-0014-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.08.003

Feasibility Simulation of Tidal Lanes Based on VISSIM

——Take Panzhihua as an Example

MA Xiaoran DU Jin

（School of intelligent manufacturing， Panzhihua University， Panzhihua 617000， China）

Abstract： [Purposes] In order to alleviate tidal traffic congestion， this paper takes the intersection of Jialian Road， the north section of Sanxian Avenue， Panzhihua City， as an example. [Methods] Through analyzing the causes of tidal traffic phenomenon and the characteristics of traffic flow， and simulating its road sections based on VISSIM simulation， this paper selects traffic flow， velocity， delay， traffic capacity， road saturation and service level as evaluation indicators， and studies the use of tidal lanes to solve the problem of tidal traffic congestion. [Findings] From the analysis of the necessity and setting conditions of the tidal lane setting， the tidal lane scheme suitable for the intersection is set. [Conclusions] It can be seen from the test results that the various parameters and indicators of the road after the optimization have been greatly optimized， which proves that the setting of the tidal lane can effectively reduce the delay and improve the traffic capacity of the road， and demonstrates the feasibility of the experimental scheme.

Keywords：traffic jam; tidal traffic flow; set conditions; VISSIM; road simulation

0 引言

隨著城市規(guī)模不斷擴大，機動車數(shù)量也在持續(xù)增加，人們的生活方式也隨之發(fā)生改變，早出晚歸的生活方式導致雙向交通道路中有一個方向的機動車數(shù)量急劇增加，而另一方向的機動車數(shù)量保持穩(wěn)定狀態(tài)，誘發(fā)道路出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象。近年來，不少地區(qū)相繼出現(xiàn)潮汐交通現(xiàn)象，導致交通通行能力降低。最大化利用道路資源、優(yōu)化交通管理系統(tǒng)、降低居民出行成本等，對解決潮汐現(xiàn)象、改善交通擁堵狀況具有重大意義。

1 國內(nèi)城市潮汐車道應用

近年來，國內(nèi)對潮汐現(xiàn)象引發(fā)的交通堵塞進行研究，解決問題的方式方法也在不斷優(yōu)化改良。其中，設置可變車道［1-3］取得顯著成果。路家慶［4］基于VISSIM對路段進行仿真研究，對仿真結果進行量化分析，驗證潮汐車道的可行性。賈洪飛等［5］從路網(wǎng)系統(tǒng)的角度出發(fā)，優(yōu)化潮汐車道雙層規(guī)劃模型，能合理緩解潮汐交通現(xiàn)象，降低路網(wǎng)系統(tǒng)總延誤。肖代全等［6］對定向車道與潮汐車道進行改造，設置潮汐定向車道，有效縮短行程時間，降低延誤，使道路通行能力得到提高。

2004年，我國在沈陽開設第一條潮汐車道，取得良好反響，潮汐車道的運用逐漸在我國展開。潮汐車道能提高道路資源的利用率，在道路飽和度到達極限時，通過設置可變車道，增大車道通行能力，緩解交通壓力。由此證明潮汐車道的技術研究改良及運用，對解決實際交通擁堵問題具有較大價值。潮汐車道模型如圖1所示。

2 潮汐車道交通流特性分析

2.1 潮汐交通現(xiàn)象成因及分布

潮汐交通現(xiàn)象是指早上進城方向交通流量大、晚上出城方向交通流量大。潮汐交通現(xiàn)象形成的原因主要有以下四個方面。①隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城區(qū)的規(guī)模不斷擴大，工作地多位于新城區(qū)，而大多數(shù)居住場所仍位于舊城區(qū)，早出晚歸的上班出行使新舊城區(qū)交叉干道發(fā)生分時段性的擁堵現(xiàn)象。②城市設施分布不均，極易導致主干道形成交通擁堵。③節(jié)假日居民出行的需求增大，道路上的交通流量會超過道路允許通行的極限，導致路段出現(xiàn)潮汐交通現(xiàn)象。④城市公共交通設施不完善、不便捷，且公交服務水平不高，居民多選擇乘坐小汽車出行。

潮汐交通現(xiàn)象跟人們出行活動范圍變化及趨勢的關系密切。一般情況下，導致交通擁堵的主要原因是交通通行能力不足，潮汐式擁堵的形成主要跟道路雙向交通流量分布不均有關。雙向交通道路或交叉路口某一方向的交通流量驟增，而另一方向保持穩(wěn)定不變，誘發(fā)道路形成潮汐交通現(xiàn)象，并以該擁堵為中心向四周街道擴散，影響周圍道路的正常通行。由于這種擁堵現(xiàn)象通常具有周期性、時段性，采用潮汐式可變車道，對已有的道路資源進行配置，可提高交通道路利用率，解決道路交通通行能力周期性供應不足的問題，能很好地應對潮汐交通現(xiàn)象。

2.2 潮汐交通流時空分布不均衡

時間和空間動態(tài)變化均會誘發(fā)潮汐交通。①時間分布不均。城市交通發(fā)生擁堵時具有較強的集中性、規(guī)律性及持續(xù)性，在時變化和日變化上較為明顯。②空間分布不均。高峰時，城市雙向道路交通流量的分布不均，往往一個方向交通嚴重堵塞，另一個方向配置資源浪費。

3 設置條件分析

3.1 潮汐車道設置的條件和必要性

設置潮汐車道時，機動車道的數(shù)量為雙向6車道或8車道。要滿足另一方向的機動車道交通通行能力，道路上不能存在中央分隔帶及電車軌道，車道上的交通流量方向分布系數(shù)k＞2/3，分布系數(shù)見式（1）。

[k=q+q++q-] （1）

式中：k為規(guī)定交通流方向分布系數(shù)；[q+]為規(guī)定道路方向斷面交通流量；[q-]為與規(guī)定道路方向相反方向斷面交通流量。

經(jīng)實地考研調查得知，攀枝花市三線大道北段-佳聯(lián)路交叉口早晚高峰期存在潮汐式交通堵塞。攀枝花市三線大道北段-佳聯(lián)路交叉口采用信號控制，信號周期時長為120 s。對該交叉路口17：30-19：30晚高峰交通流量進行調查，結果如圖2所示。由圖2可知，該交叉口晚高峰自東向西直行的車輛數(shù)量較多，可設置潮汐車道來緩解交通擁堵問題。

3.2 潮汐車道設置方案

采集該路口的交通流量、交通組織及晚高峰時段信號配時等實時數(shù)據(jù)，通過每個路口的交通流量比例來分析晚高峰時段的交通特征，擁堵原因有四點。①道路通行能力與實際交通流量不匹配。②道路規(guī)劃設置不合理，交叉口易發(fā)生沖突。③交叉口交通擁堵對周圍蔓延波及。④停車需求與道路停車位不匹配。

針對此類問題，基于交通改善措施原則，在充分利用道路資源的前提下設置潮汐車道，即在晚高峰時間段，將交叉口上一條自西向東直行的車道改為自東向西直行。具體設置方案如下。

3.2.1 清除車道上的車輛。在準備轉換潮汐車道前5 min，對該車道區(qū)域內(nèi)的行駛車輛進行清場，在潮汐車道路段范圍內(nèi)每隔200 m設置一個LED顯示牌，可及時通知駕駛員該路段即將進入潮汐車道。通過無線藍牙裝置及道路攝像儀來遠端操控護欄，關閉自西向東直行車道的進入端口，并禁止車輛再進入，待最后一輛車駛出潮汐車道后，再通過遠端開啟護欄來關閉車道出口，完成車輛的清場工作。

3.2.2 車輛進入潮汐車道。等潮汐車道清場完畢后，轉化LED顯示屏，提醒車輛當前可行駛方向，自動控制護欄開啟，車輛開始駛入潮汐車道。

3.2.3 車輛退出潮汐車道，并恢復路段原行駛方向。在高峰結束前5 min，通過LED顯示牌來提醒駕駛員潮汐車道即將結束，自動控制出口端放下護欄，并禁止車輛再進入潮汐車道。當最后一輛車駛出潮汐車道后，自動控制進入端口放下護欄，關閉車道。待第二次完成清場工作后，通過LED顯示屏來提醒車輛潮汐車道已經(jīng)結束，打開兩端護欄，開啟車道，允許車輛通行，恢復正常行駛方向。

3.3 潮汐車道評價指標

本研究選取交通流量、流速、延誤、通行能力、路段飽和度、服務水平等指標作為潮汐車道設立前后對比分析及仿真評價的參數(shù)，交叉口服務水平劃分等級見表1，相關公式見式（2）至式（5）。

Q= [1N][i=1NQi] （2）

[Vs]= [l×ni=1nti] （3）

td=t1-t2 （4）

Cs= [3 600T（tg-t0ts+1）][ω] （5）

式中：Q為交通流量；[Qi]為各規(guī)定時間段中的交通流量；N為各規(guī)定時間段中的時間；[Vs]為平均流速；l為路段長度；n為小時交通量；[ti]為某一時間段內(nèi)通過該路段的第i輛車所需的行程時間；td為延誤時間；t1為實際行程時間；t2為標準行程時間；Cs為一條直行車道的設計通行能力；[T]為信號周期，s；[tg]為綠燈時間，s；[t0]為自綠燈亮后，第一輛車啟動通過停車線的時間；[ts]為直行或右行車輛通過停車線的平均時間，s/pcu。

4 仿真驗證

4.1 仿真數(shù)據(jù)分析

本研究基于VISSIM進行仿真建模，對攀枝花市三線大道北段與佳聯(lián)路交叉口晚高峰時段交通流量進行仿真研究，以前后排隊長度、平均延誤、通行能力、服務水平為指標進行對比分析和評價，驗證在該交叉路段設置潮汐車道的可行性。仿真設置潮汐車道前后擁堵情況對比如圖3所示。

實地測出的交叉口上不同方向交通流量差距較大，本研究結合韋伯斯特配時法，在VISSIM仿真軟件中進行多次仿真試驗，得到最終信號配時比如圖4所示。仿真結果見表2。通過設置完潮汐車道，道路參數(shù)指標得到優(yōu)化，證明在此交叉口設置潮汐車道具有可行性。

4.2 方案設計優(yōu)化

通過設置潮汐車道能在一定程度上緩解道路擁堵問題，但其靈活運用度不高，道路堵塞情況依舊嚴重。機動車道上的交通流具有動態(tài)性，且突發(fā)事故引起的堵塞難以避免，結合實時預測的道路擁堵概況，對道路車輛進行一定誘導，及時管控道路開啟潮汐車道，可在一定程度上節(jié)約居民出行成本。

5 結語

針對潮汐式交通流導致的交通擁堵問題，在充分利用道路資源的前提下，提出潮汐車道設置方案。通過在道路兩端設置可控制收放的道路護欄，便于潮汐車道的開啟和結束，同時利用LED指示燈來協(xié)調控制，對車輛進行誘導管控，再經(jīng)過仿真數(shù)據(jù)進行分析，能極大改善高峰時期道路擁堵情況，同時隨著智能化城市的不斷發(fā)展，潮汐車道的運用及改良是未來解決交通擁堵問題的重要手段。

參考文獻：

［1］張展.平面信號交叉口可變車道控制研究［D］.成都：西南交通大學，2019.

［2］毛麗娜，周桂良，王成，等.可變車道文獻綜述及智能車路協(xié)同環(huán)境下實時動態(tài)可變車道展望［J］.物流科技，2020（5）：84-86.

［3］魏依.城市主干路可變車道設置方法研究［D］.北京：北京交通大學，2016.

［4］路家慶.基于vissim的潮汐車道可行性的量化分析［J］.交通節(jié)能與環(huán)保，2019（5）：59-62.

［5］賈洪飛，丁心茹，楊麗麗.城市潮汐車道優(yōu)化設計的雙層規(guī)劃模型［J］.吉林大學學報（工學版），2020（2）：535-542.

［6］肖代全，錢程，王澤宇，等.基于VISSIM的城市快速路定向車道和潮汐車道設置研究［J］.綜合運輸，2021（10）：60-67.

收稿日期：2022-10-28

作者簡介：馬瀟然（1992—），女，碩士，講師，研究方向：交通規(guī)則與管理、道路交通安全；杜瑾（2002—），女，本科生，研究方向：交通規(guī)劃與管理。