VISSIM仿真在單向交通組織方案比選與評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

卓亞娟，王元慶

(1.太原科技大學(xué)，山西太原030024；2.長(zhǎng)安大學(xué)，陜西西安710064)

VISSIM仿真在單向交通組織方案比選與評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

卓亞娟1，王元慶2

(1.太原科技大學(xué)，山西太原030024；2.長(zhǎng)安大學(xué)，陜西西安710064)

單向交通組織具有緩解交通擁堵、便于實(shí)施的優(yōu)勢(shì)，但由此帶來的繞行、末端壓力等交通負(fù)擔(dān)可能會(huì)降低更大范圍內(nèi)的交通效率。因此，有必要基于微觀交通仿真軟件VISSIM的功能及特點(diǎn)，開發(fā)出對(duì)道路單向交通系統(tǒng)進(jìn)行方案比選與仿真評(píng)價(jià)的具體方法，并在西安市唐延路單向交通系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)踐。首先對(duì)比現(xiàn)狀交通與實(shí)施單向交通組織仿真模型中的交通效率，證明實(shí)施單向交通組織可緩解交通擁堵。其次，針對(duì)仿真模型中存在的沖突點(diǎn)提出改善方案。最后，通過方案比選獲得最優(yōu)交通組織方式。實(shí)踐證明，該方法可以直觀、定量、準(zhǔn)確地模擬并優(yōu)化單向交通組織中的單行定向、系統(tǒng)末端交通設(shè)計(jì)、系統(tǒng)信號(hào)控制方案設(shè)計(jì)及交叉口渠化等設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，為單向交通組織方案設(shè)計(jì)、比選和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

VISSIM仿真；單向交通組織；仿真評(píng)價(jià)；方案比選

0 引言

單向交通組織指只允許車輛按規(guī)定方向行駛的交通組織方式。在城市道路系統(tǒng)中，為保證車輛能回到原點(diǎn)，通常會(huì)對(duì)多條道路實(shí)施單向交通組織，使之形成按照某種方式循環(huán)銜接的交通系統(tǒng)[1]。實(shí)踐證明，根據(jù)系統(tǒng)中路段或路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、交叉口渠化與間距、交通流量流向等道路交通條件科學(xué)合理地進(jìn)行單向交通組織，并對(duì)單向交通系統(tǒng)施行正確的交通管理與控制手段，可以充分挖掘原有城市道路系統(tǒng)的通行能力，有效緩解城市交通擁堵，并且?guī)缀醪簧婕暗缆犯臄U(kuò)建工程，資金投入少，實(shí)施快捷、安全。因此，單向交通系統(tǒng)是解決城市交通問題十分有效、快捷的途徑。

盡管單向交通有上述優(yōu)點(diǎn)，但是也存在劣勢(shì)。例如，增加部分車輛的繞行距離、不便于當(dāng)?shù)鼐用癯鋈?、?duì)公共交通產(chǎn)生影響以及系統(tǒng)末端交通壓力劇增等。因此，有必要對(duì)單向交通方案設(shè)計(jì)進(jìn)行比選與評(píng)價(jià)。以往的評(píng)價(jià)研究主要集中于指標(biāo)的選取和計(jì)算方法，或者是指標(biāo)的量化分析，缺少對(duì)方案設(shè)計(jì)和比選本身問題以及方案優(yōu)化過程的探討，例如交叉口交通組織中的人車沖突、路邊停車對(duì)單向交通的影響、信號(hào)控制方案優(yōu)化等[2-4]。本文提出將宏觀和微觀交通仿真相結(jié)合進(jìn)行單向交通系統(tǒng)方案比選和評(píng)價(jià)的方法和步驟，并以實(shí)際項(xiàng)目為背景進(jìn)行實(shí)例研究，以證明該方法的應(yīng)用價(jià)值。

1 單向交通組織方案仿真評(píng)價(jià)的意義

1.1 經(jīng)濟(jì)性

道路單向交通，尤其是干路單向交通的實(shí)施，會(huì)對(duì)城市交通產(chǎn)生廣泛而深遠(yuǎn)的影響。方案中任何一個(gè)細(xì)小的失誤或不足都可能引起區(qū)域性的交通擁堵甚至交通事故，并會(huì)對(duì)后續(xù)正式運(yùn)行造成很大的公眾輿論障礙。因此，實(shí)施前應(yīng)對(duì)方案的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行充分、嚴(yán)密的論證，通過論證方可進(jìn)行試運(yùn)行。而采用微觀交通仿真的方法，可以在無須現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行和真實(shí)道路交通系統(tǒng)參與的情況下預(yù)知試運(yùn)行期間可能發(fā)生的交通問題，具有經(jīng)濟(jì)、方便的特點(diǎn)[3]。

1.2 科學(xué)性

單向交通的實(shí)施會(huì)導(dǎo)致整個(gè)區(qū)域路網(wǎng)系統(tǒng)交通量的重新分配，進(jìn)而影響到系統(tǒng)中關(guān)鍵交叉口、路段交通量的時(shí)空序列。因此，單向交通組織方案的可行性和最優(yōu)性至關(guān)重要，須定性分析與定量分析相結(jié)合，宏觀分析與微觀分析互補(bǔ)，采用微觀交通仿真可以實(shí)時(shí)以及超前地反映道路交通流及交通組織的各種變化。

1.3 靈活性

微觀交通仿真模型可以根據(jù)不同單向交通組織方案的需要靈活修改，包括路網(wǎng)、信號(hào)控制及交通流組成等各個(gè)方面，從而模擬各種條件下交通運(yùn)行情況。同時(shí)，仿真還可以體現(xiàn)不同交通組織方案下人—車、車—車的關(guān)系與矛盾，為合理組織相同及不同交通流提供依據(jù)。

2 VISSIM仿真技術(shù)的應(yīng)用

2.1 單向交通組織方案仿真評(píng)價(jià)流程

從系統(tǒng)的角度出發(fā)，以仿真建模為基礎(chǔ)構(gòu)建單向交通組織方案比選與評(píng)價(jià)流程(見圖1)。首先，根據(jù)調(diào)查得到的現(xiàn)狀交通流、路網(wǎng)、交通管控?cái)?shù)據(jù)以及系統(tǒng)影響范圍內(nèi)用地發(fā)展規(guī)劃情況，建立相應(yīng)的宏觀交通模型，預(yù)測(cè)路網(wǎng)近期、中期和遠(yuǎn)期出行數(shù)據(jù)。其次，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)系統(tǒng)內(nèi)交通運(yùn)行狀況進(jìn)行分析并診斷問題，根據(jù)交通發(fā)展需求制定單向交通組織方案及備選方案。再次，建立上述方案及備選方案的微觀仿真模型，并根據(jù)交通組織目標(biāo)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合VISSIM特有功能設(shè)置仿真評(píng)價(jià)模塊并進(jìn)行仿真運(yùn)行與指標(biāo)輸出。最后，對(duì)比分析各方案的輸出指標(biāo)值，對(duì)單向交通組織方案進(jìn)行比選和優(yōu)化，并得出最終評(píng)價(jià)指標(biāo)值[5-7]。

圖1 單向交通組織方案比選與仿真評(píng)價(jià)流程Fig.1 The framework of a Simulation-based methodology to select and evaluate one-way traffic plans

從圖1可見，將宏觀與微觀仿真技術(shù)引入單向交通組織方案比選與評(píng)價(jià)過程，一方面考慮了單向交通組織中常見的方案設(shè)計(jì)問題，另一方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)單向交通系統(tǒng)進(jìn)行多方案構(gòu)造、仿真運(yùn)行、效果比選與組織優(yōu)化等目的，使單向交通組織方案設(shè)計(jì)、比選與評(píng)價(jià)工作更加細(xì)化、直觀、全面、有效。

2.2 仿真評(píng)價(jià)指標(biāo)輸出

單向交通是一種較為復(fù)雜的中微觀交通組織方式，其方案設(shè)計(jì)的每個(gè)環(huán)節(jié)均會(huì)對(duì)單向交通不同方面的效益產(chǎn)生影響。不同交通組織目標(biāo)，單向交通獲得的效益也會(huì)有所差別。由于這些影響因素錯(cuò)綜復(fù)雜，且有些因素的影響難以量化，因此對(duì)全部因素進(jìn)行評(píng)價(jià)在實(shí)際中既不可能，也沒必要，應(yīng)根據(jù)交通組織的主要目的，選擇具有代表性的因素作為評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。鑒于單向交通組織方案評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取和設(shè)定尚缺乏相應(yīng)規(guī)范[5]，本文總結(jié)以往研究成果，構(gòu)建如圖2所示的單向交通組織方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

2.3 單向交通組織方案設(shè)計(jì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)

單向交通組織方案考慮是否周全、設(shè)計(jì)是否合理直接影響其實(shí)施效果，因此要對(duì)方案進(jìn)行全面而細(xì)致的論證。道路單向交通組織方案設(shè)計(jì)主要包括：系統(tǒng)末端交通分析、系統(tǒng)內(nèi)部交通組織和信號(hào)控制三個(gè)方面[5]。

1）系統(tǒng)末端交通分析。

圖2 單向交通組織方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.2 Evaluation criteria for evaluating one-way traffic plans

單向交通主要是為緩解某段道路或子區(qū)路網(wǎng)的交通壓力，提高其通行能力。城市交通具有動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)性，因此在對(duì)特定道路系統(tǒng)實(shí)施單向交通前，需分析其系統(tǒng)末端(系統(tǒng)出入口或系統(tǒng)與外界交通關(guān)聯(lián)度較高的路段及交叉口)交通變化情況；分析單向交通的實(shí)施對(duì)其有何影響，若為消極影響，則應(yīng)制定相應(yīng)的解決方案，若這種消極影響極大且無法解決，則說明單向交通不可行。

2）系統(tǒng)內(nèi)部交通組織設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)內(nèi)部交通組織設(shè)計(jì)主要包括掉頭車道、公交車站和線路、路內(nèi)停車、機(jī)非分隔、交通標(biāo)志標(biāo)線等內(nèi)容。在方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析每一種設(shè)計(jì)對(duì)單向交通系統(tǒng)整體效益的影響。需要注意的是，道路實(shí)施單向交通后，系統(tǒng)內(nèi)交通流量流向會(huì)發(fā)生變化，需要根據(jù)宏觀交通模型及定性分析確定單向交通實(shí)施后系統(tǒng)內(nèi)部的交通流量流向。

3）信號(hào)控制優(yōu)化設(shè)計(jì)。

單向交通系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部交通流量流向的變化情況制定新的信號(hào)控制方案。為強(qiáng)化單向交通組織實(shí)施效果，通常采用干路信號(hào)協(xié)調(diào)控制或區(qū)域信號(hào)協(xié)調(diào)控制。

2.4 VISSIM仿真模型建立

單向交通組織方案及備選方案確定后，為提升仿真的可靠性，需要全面、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)資料。采用VISSIM進(jìn)行仿真評(píng)價(jià)包括以下6個(gè)步驟[8]：

1）建立仿真路網(wǎng)。

根據(jù)單向交通系統(tǒng)內(nèi)路網(wǎng)現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)、道路紅線等資料，按照實(shí)際尺寸繪制路網(wǎng)CAD圖，然后導(dǎo)入VISSIM建立仿真背景，在此基礎(chǔ)上建立現(xiàn)狀仿真路網(wǎng)模型，設(shè)置路段車道數(shù)、車道寬度、交叉口進(jìn)口道寬度、車道功能、交叉口轉(zhuǎn)彎等。為使車輛能回到原點(diǎn)，通常會(huì)單獨(dú)設(shè)置掉頭車道，此時(shí)掉頭車道可能與非機(jī)動(dòng)車道和人行道存在重疊，應(yīng)認(rèn)真處理這一特殊情況，按照單向交通實(shí)施后車道的實(shí)際劃分情況建立路網(wǎng)模型。

2）設(shè)置交通流參數(shù)。

根據(jù)高峰小時(shí)流量流向調(diào)查結(jié)果，將道路交通量、車型比例、各道路交叉口的轉(zhuǎn)向比例輸入到路網(wǎng)模型中，根據(jù)路段、交叉口車速調(diào)查結(jié)果，確定各類交通流期望車速值。通常不需要將各種車型的流量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化換算，可直接輸入不同車輛類型及轉(zhuǎn)向下的實(shí)際交通量。

3）設(shè)置公交參數(shù)。

指根據(jù)調(diào)查得到的路網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)所有公共汽車數(shù)據(jù)計(jì)算公交參數(shù)。調(diào)查內(nèi)容主要包括公共汽車行車線路、每車額定載客量、每線路發(fā)車頻率、公交車站尺寸、站臺(tái)各線路乘降量等。

4）設(shè)置交通管控參數(shù)。

根據(jù)調(diào)查得到的交通管控?cái)?shù)據(jù)，設(shè)置各個(gè)路段及交叉口的交通管理與控制模塊，主要包括根據(jù)標(biāo)志標(biāo)線、交通規(guī)則等確定的不同交通流之間的讓行規(guī)則、轉(zhuǎn)向規(guī)則，尤其是建立仿真路網(wǎng)中提到的掉頭車輛與非機(jī)動(dòng)車、行人的讓行規(guī)則，此外還包括路內(nèi)停車、車道限制、車速變化點(diǎn)和減速區(qū)域、交叉口信號(hào)控制方案等。

5）模型校核。

通過校核現(xiàn)狀仿真模型確定一些基本的仿真參數(shù)，以確保方案的仿真模型更加可靠，這是決定仿真是否可信的關(guān)鍵步驟[9]。模型校核包含兩部分，一部分是觀察現(xiàn)狀仿真模型與實(shí)際交通運(yùn)行情況是否吻合；另一部分是通過對(duì)比路段車速、交叉口排隊(duì)長(zhǎng)度、交叉口各進(jìn)口道延誤和停車率等指標(biāo)，分析現(xiàn)狀仿真模型輸出指標(biāo)值與實(shí)際交通調(diào)查中得到的現(xiàn)狀指標(biāo)值是否接近。若仿真動(dòng)畫與實(shí)際交通運(yùn)行情況不一致，或仿真輸出指標(biāo)與調(diào)查得到的指標(biāo)誤差較大，則應(yīng)對(duì)仿真模型進(jìn)行修改。

6）設(shè)置評(píng)價(jià)模塊，仿真運(yùn)行并輸出評(píng)價(jià)指標(biāo)。

VISSIM中每一種評(píng)價(jià)指標(biāo)值的獲得均需設(shè)置相應(yīng)模塊或激活相應(yīng)功能。VISSIM提供三種指標(biāo)輸出類型：窗口輸出可以直觀地觀察仿真過程，發(fā)現(xiàn)交通運(yùn)行中存在的問題，擁堵發(fā)生的路段、節(jié)點(diǎn)等；文件輸出提供整個(gè)仿真過程中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的詳細(xì)變化情況；數(shù)據(jù)庫形式的輸出有利于優(yōu)化交通組織過程。

一個(gè)完整的仿真模型包括上述6個(gè)步驟，但是一次完整的仿真應(yīng)用還需分別建立單向交通組織方案及備選方案的仿真模型。建模時(shí)應(yīng)注意每個(gè)步驟中相關(guān)參數(shù)的變化，例如路網(wǎng)模型，現(xiàn)狀路網(wǎng)模型需要根據(jù)實(shí)際情況建立，而單向交通組織方案模型需要按照方案中單行路方向、交叉口渠化、車道設(shè)置等建立；交通流參數(shù)設(shè)置時(shí)，現(xiàn)狀模型輸入的是調(diào)查得到的實(shí)際值，而方案模型輸入的是通過宏觀仿真模型得到的值。

2.5 單向交通組織方案優(yōu)化與評(píng)價(jià)指標(biāo)輸出

運(yùn)行單向交通組織方案及備選方案的仿真模型并輸出評(píng)價(jià)指標(biāo)值，通過觀察仿真動(dòng)畫以及對(duì)比分析輸出的指標(biāo)值，對(duì)單向交通組織方案進(jìn)行改進(jìn)。重復(fù)上述兩個(gè)步驟，不斷優(yōu)化單向交通方案，得到最優(yōu)方案以及評(píng)價(jià)指標(biāo)值。

3 實(shí)例分析

西安市唐延路與灃惠南路地處西二環(huán)南延伸線與繞城高速間，是連接高速路、快速路的市級(jí)主干路；唐延路走廊聯(lián)系秦嶺北麓旅游觀光區(qū)、陜西國(guó)賓館，沿線及南端錦業(yè)路商業(yè)業(yè)態(tài)逐漸形成；同時(shí)走廊地處高新區(qū)中心，是高新區(qū)南北交通最重要的通道，交通量大。

為提升高新區(qū)南北向通行能力，緩解交通擁堵現(xiàn)狀，營(yíng)造平安、有序、暢通的道路交通環(huán)境，結(jié)合唐延路與灃惠南路及周邊路網(wǎng)特征，對(duì)現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)交通量進(jìn)行分析，提出對(duì)其實(shí)施單向交通的方案設(shè)想(見圖3)，以解決現(xiàn)狀交通擁堵問題并適應(yīng)未來發(fā)展：唐延路單向交通系統(tǒng)北至大寨路，南至科技七路，形成逆時(shí)針運(yùn)行的閉合系統(tǒng)，唐延路車流由南向北單向行駛，灃惠南路車流由北向南單向行駛；與唐延路和灃惠南路相交的東西向道路均為雙向行駛，掉頭車道由原道路非機(jī)動(dòng)車道的一部分構(gòu)成。

下文以2.3節(jié)所述單向交通組織方案設(shè)計(jì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)為例，說明如何應(yīng)用VISSIM對(duì)單向交通組織方案進(jìn)行優(yōu)化及評(píng)價(jià)。

3.1 系統(tǒng)末端交通仿真分析與評(píng)價(jià)

由于所選唐延路走廊是西二環(huán)向南進(jìn)入三環(huán)的通道，對(duì)全市交通具有重要意義，因此應(yīng)對(duì)實(shí)施單向交通組織后系統(tǒng)末端的交通狀況進(jìn)行分析。系統(tǒng)末端主要指唐延路北端與二環(huán)輔路交叉口、唐延路南端與三環(huán)輔路交叉口。由于后者交通量尚未飽和且渠化空間比較大，故前者是分析單向交通系統(tǒng)通行能力和對(duì)外圍交通影響的關(guān)鍵點(diǎn)，需對(duì)該交叉口在項(xiàng)目實(shí)施前后的交通情況進(jìn)行對(duì)比分析，判斷單向交通對(duì)其造成的影響以及應(yīng)采取的改善措施。

此處采用交叉口各進(jìn)口道延誤時(shí)間及服務(wù)水平作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)[10]。唐延路與二環(huán)輔路交叉口現(xiàn)狀流量、流向圖，采取單向交通后的仿真模型，及采取交通改善措施后的仿真模型如圖4所示，方案具體內(nèi)容及仿真結(jié)果如表1、表2所示。

從表2可知，實(shí)施單向交通后，唐延路交通流到達(dá)規(guī)律的變化導(dǎo)致唐延路南進(jìn)口與二環(huán)輔路交叉口交通沖突加大，車均延誤增加；二環(huán)輔路東進(jìn)口上游交叉口的擁堵導(dǎo)致唐延路北進(jìn)口與二環(huán)輔路交叉口到達(dá)車輛減少，交叉口沖突降低，車均延誤減小。對(duì)上述兩交叉口實(shí)施信號(hào)協(xié)調(diào)控制后，交叉口沖突有所減少，車均延誤減輕，交叉口服務(wù)水平在可接受范圍內(nèi)。因此，實(shí)施單向交通可行。

3.2 系統(tǒng)內(nèi)部交通組織設(shè)計(jì)仿真分析與評(píng)價(jià)

圖3 唐延路單向限行系統(tǒng)總體方案及宏觀、微觀仿真Fig.3 Proposal illustration of Tangyan Road one-way traffic plan and macro-and micro-simulation outputs

圖4 唐延路與二環(huán)輔路交叉口現(xiàn)狀及改善后的交通仿真模型Fig.4 Before-after simulation development of the intersection of Tangyan Road and the Second Ring Side Road

表1 唐延路單向交通系統(tǒng)末端交通狀態(tài)Tab.1 Traffic conditions at end-zones of Tangyan Road with one-way traffic plan

干路單向交通系統(tǒng)的交通組織方式通常有兩種：1)逆時(shí)針方向環(huán)形單向交通的分、合流點(diǎn)及沖突點(diǎn)各4個(gè)，復(fù)雜度指標(biāo)為36；2)順時(shí)針方向環(huán)形單向交通，分、合流點(diǎn)各4個(gè)，無沖突點(diǎn)，復(fù)雜度指標(biāo)為16。因此，通常單向交通采用順時(shí)針環(huán)行。但考慮到唐延路兩側(cè)商業(yè)發(fā)展、進(jìn)出高新區(qū)交通問題，采用逆時(shí)針環(huán)行方案更加合理。為了減少分、合流點(diǎn)及沖突點(diǎn)數(shù)量，唐延路設(shè)置了左轉(zhuǎn)掉頭車道。為評(píng)價(jià)該設(shè)置能否減少系統(tǒng)的分、合流點(diǎn)和沖突點(diǎn)總量，使用VISSIM軟件進(jìn)行仿真，將沖突點(diǎn)數(shù)作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)是否設(shè)置左轉(zhuǎn)掉頭車道將內(nèi)部交通組織方案分為方案1(無左轉(zhuǎn)掉頭車道)和方案2(有左轉(zhuǎn)掉頭車道)(見圖5)。方案1中，單行路(唐延路和灃惠南路)允許左轉(zhuǎn)，與單行路相交道路(科技路至科技六路)不設(shè)專用掉頭車道。方案2中，與單行路相交道路(科技路至科技六路)在非機(jī)動(dòng)車道內(nèi)側(cè)劃出一條車道作為左轉(zhuǎn)掉頭車道，其車輛與非機(jī)動(dòng)車逆向行駛。

從表3可以看出，方案2中系統(tǒng)總沖突點(diǎn)數(shù)量相對(duì)于方案1顯著減少。這表明采用左轉(zhuǎn)專用掉頭車道有效避免了單行路上左轉(zhuǎn)交通流同對(duì)向直行車流的沖突數(shù)；與沖突點(diǎn)數(shù)量的減少相關(guān)，系統(tǒng)車均延誤時(shí)間也顯著縮短。上述數(shù)據(jù)表明采用左轉(zhuǎn)專用掉頭車道設(shè)計(jì)形式可顯著提高單向交通系統(tǒng)運(yùn)行效益。

3.3 信號(hào)控制優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真分析與評(píng)價(jià)

確定交通組織方案后，需根據(jù)新的交通流量、流向?qū)ο到y(tǒng)信號(hào)控制進(jìn)行優(yōu)化，再通過Vissim vap編程或修改VISSIM中信號(hào)控制模塊相關(guān)參數(shù)(如0ff set值)對(duì)不同的信控方案進(jìn)行仿真分析與評(píng)價(jià)。此處評(píng)價(jià)指標(biāo)選用能綜合反映系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和技術(shù)等各層面效益的指標(biāo)，包括單向交通系統(tǒng)路段通行能力(本文只列出主要干路路段的通行能力和飽和度值)、行程車速、各交叉口進(jìn)口道信控延誤及服務(wù)水平、系統(tǒng)燃油消耗及尾氣排放(汽車廢氣成分復(fù)雜，難以全面計(jì)算，鑒于其主要成分為CO2，故選取VISSIM中提供的節(jié)點(diǎn)評(píng)價(jià)排放指標(biāo)CO2作為排放指標(biāo))四項(xiàng)指標(biāo)。為說明單向交通組織方案取得的效益，將實(shí)施單向交通前系統(tǒng)采用單點(diǎn)定時(shí)信號(hào)控制的情景定為方案1，將實(shí)施單向交通后系統(tǒng)沿用單點(diǎn)定時(shí)信號(hào)控制的情景定為方案2，采用干路雙向綠波協(xié)調(diào)控制的情景定為方案3。其對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)輸出結(jié)果見表4、表5和表6。

由表4可見，方案2中系統(tǒng)內(nèi)大部分路段通行能力和飽和度均有較大幅度提升，方案3中通行能力和飽和度均也有所提升，但提升幅度較小。由表5可見，方案3中系統(tǒng)內(nèi)各交叉口信控延誤顯著降低，交叉口平均服務(wù)水平亦有所提升。由表6可見，方案2中灃惠南路行程車速有所降低，唐延路車速有所提高，方案3中灃惠南路行程車速降低幅度較小，而唐延路車速大幅提高；方案2中灃惠南路的燃油消耗量和尾氣排放量均顯著降低，方案3中降低幅度進(jìn)一步增加；方案2中唐延路的燃油消耗量和尾氣排放量較方案1有所增加，而在方案3中又有所降低。這主要是由于實(shí)施方案2后交通量在系統(tǒng)內(nèi)的重新分布以及車速變化所引起的，但從單向交通系統(tǒng)整體衡量，系統(tǒng)的燃油消耗量和尾氣排放量顯著降低。

表2 唐延路單向交通系統(tǒng)末端交通仿真分析Tab.2 Simulation output analysis for end-zones of Tangyan Road with one-way traffic plan

圖5 有無左轉(zhuǎn)掉頭車道的單向交通組織示意及局部路網(wǎng)仿真模型Fig.5 One-way traffic plan and local road network simulation with/without left u-turn lanes

表3 唐延路單向交通系統(tǒng)有無左轉(zhuǎn)掉頭車道方案仿真評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.3 Simulation outputs of Tangyan Road under one-way traffic plan with/without left u-turn lanes

表4 采用不同信號(hào)控制方案系統(tǒng)內(nèi)各路段通行能力及飽和度Tab.4 Road capacity and saturation flow rate at each intersection under different signal control schemes

表5 采用不同信號(hào)控制方案系統(tǒng)內(nèi)各交叉口信號(hào)控制延誤及服務(wù)水平Tab.5 Estimation of signal delay and service level for each intersection under different signal control schemes

通過以上仿真結(jié)果可知，單向交通有利于改善原有道路系統(tǒng)的運(yùn)行效率和環(huán)境指標(biāo)，而采用科學(xué)合理的干路信號(hào)協(xié)調(diào)控制可進(jìn)一步提升單向交通的效益。

4 結(jié)語

本文針對(duì)單向交通組織方案比選與評(píng)價(jià)過程中存在的問題，利用微觀交通仿真軟件VISSIM建模靈活和評(píng)價(jià)指標(biāo)完善的特征，開發(fā)了對(duì)道路單向交通系統(tǒng)進(jìn)行方案比選與仿真評(píng)價(jià)的具體方法。文中針對(duì)單向交通系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的三個(gè)重要環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)說明，并以西安市唐延路單向交通系統(tǒng)為對(duì)象對(duì)上述方法進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，在唐延路單向交通系統(tǒng)中，系統(tǒng)末端交通設(shè)計(jì)至關(guān)重要，其設(shè)計(jì)是否合理直接影響相關(guān)交叉口甚至相鄰路網(wǎng)的通行效率；系統(tǒng)內(nèi)部交通組織設(shè)計(jì)，例如單行定向、交叉口車道功能劃分、是否禁止左轉(zhuǎn)等需要結(jié)合實(shí)際情況，反復(fù)論證；系統(tǒng)信號(hào)控制方式對(duì)單行效率影響較大，采取何種信號(hào)控制方案更需結(jié)合路段通行能力、行程車速、交叉口延誤及服務(wù)水平、系統(tǒng)燃油消耗及尾氣排放等多指標(biāo)綜合比選。VISSIM軟件可通過實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)窗口輸出上述單向交通系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)各主要環(huán)節(jié)，還可得到細(xì)致易處理的數(shù)據(jù)文件。

表6 采用不同信號(hào)控制方案系統(tǒng)行程車速、燃油消耗及尾氣排放指標(biāo)Tab.6 Estimation of travel speed,fuel consumption and exhaust emissions index under different signal control schemes

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Application of VISSIM Simulation on Evaluation of One-way Traffic Plans

Zhuo Yajuan1,Wang Yuanqing2
(1.Taiyuan University of Science and Technology,Taiyuan Shanxi 030024,China;2.Chang'an University,Xi'an Shaanxi 710064,China)

The implementation of One-way traffic system is encouraged to some degree due to its function in relieving congestion and wide applicability,however,it may also result in a long-distance detour and increasing traffic pressures at end-point zones which would consequently harm traffic efficiency in other hand.Therefore,development of simulation-based methodology to evaluate one-way traffic plans turns to be a critical issue which is expected to avoid impolicy in decision making.This paper addressed a simulation tool based on VISSIM platform to assess the impacts of Tangyan Road one-way system in Xi’an.Firstly,the comparison of the simulation output with surveyed data reveals that one-way system is able to release traffic congestion to some degree,and then,several plans are further proposed for coping with conflict points detected by simulation.The main findings suggest that the proposed methodology is able to simulate and evaluate the one-way traffic plans as well as optimizing traffic organization plan,signal plan,and intersection channelization that are function in assisting decision making and proposal selection of oneway traffic plan.

VISSIM simulation;one-way traffic plan;simulative evaluation;scheme comparison

1672-5328（2016）01-0072-08

U491

A

10.13813/j.cn11-5141/u.2016.0111

2014-01-10

卓亞娟(1985—)，女，陜西咸陽人，碩士，實(shí)驗(yàn)員。主要研究方向：交通組織與管理、城市公共交通。E-mail:ZYJ_TSS@163.com