基于VISSIM仿真平臺的城市道路交叉口優(yōu)化分析

杜陽

【摘 要】交叉口是城市道路交通系統(tǒng)的重要組成部分，對交叉口的改造是提高路網(wǎng)通行能力和安全水平的有效手段之一，目前，很多城市道路交叉道口，由于建設(shè)初期的考慮不足，為對交叉道口進(jìn)行充分渠化拓寬處理，隨著交通量的不斷增長，其道口設(shè)計通行能力明顯不足，經(jīng)常出現(xiàn)交通擁堵，行車次序混亂的局面。本文基于VISSIM交通仿真平臺，建立交叉口的交通仿真模型，將此模型的排隊長度、延誤、通行能力、停車次數(shù)、以及服務(wù)水平等作為道口設(shè)計方案的評價指標(biāo)和優(yōu)化參數(shù)，并以鄂州市濱湖北路-鳳凰路道口的改造設(shè)計為實例，驗證了此類改造方案思路的可行性及有效性，為工程實踐提供理論指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】交叉口；通行能力；VISSIM仿真；優(yōu)化設(shè)計0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐的加快，城鎮(zhèn)道路的交通量快速增長，道路路網(wǎng)交通壓力越來越大，平面交叉口作為城市道路路網(wǎng)中最為重要的一個關(guān)鍵節(jié)點部分，是各方向和各種類交通匯集分流的集中點，一定程度上決定著整個道路路網(wǎng)的交通通行狀況。而交叉口因為其復(fù)雜的交通特征使其成為造成交通混亂、交通擁堵及交通事故的多發(fā)點，降低了道路網(wǎng)中路段及路口的通行能力。所以，解決了交叉口的擁堵問題也就能夠很大程度提高整個道路路網(wǎng)的通行能力。

因此，對路網(wǎng)中關(guān)鍵的交叉口的各項交通現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查研究，找出其發(fā)生交通擁堵的原因，進(jìn)而進(jìn)行合理的改造與優(yōu)化設(shè)計，合理的進(jìn)行交通組織管理、優(yōu)化或增設(shè)信號控制。消除或減少沖突點，提高行車安全，減少行車延誤，提高交叉口的通行能力，對緩解城市交通壓力起到重大作用。

1 VISSIM交通仿真

VISSIM 是可以用以建模和分析各種交通條件下（車道設(shè)置、交通構(gòu)成、交通信號、公交站點等），城市交通和公共交通的運行狀況，是評價交通工程設(shè)計和城市規(guī)劃方案的有效工具。

VISSIM 系統(tǒng)可以在交通組成、交通信號控制、停讓控制等眾多條件下在線生成可視化的交通運行狀況，也可以離線輸出各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)，如：行程時間、排隊長度等，具有分析、優(yōu)化交通組織、設(shè)計方案比較等功能，是分析許多交通問題的有效工具[1-2]。

VISSIM的仿真流程是先建立交通路網(wǎng)的計算機(jī)模型，反映真實世界的交通狀況，然后就可以嘗試不同的控制參數(shù)指標(biāo)，確定其對交通模型系統(tǒng)的影響程度，并根據(jù)仿真結(jié)果，調(diào)整設(shè)計方案。采用VISSIM軟件進(jìn)行道路的交叉口的仿真模擬的主要程序如下圖所示：

圖1 VISSIM交通仿真模擬的流程圖

2 現(xiàn)狀交叉口交通分析

現(xiàn)狀鄂州市鄂城區(qū)老城區(qū)的鳳凰路與濱湖北路的交叉口為T字路口，鳳凰路與濱湖北路正常路段均為雙向4車道布置。道口周邊有鄂州市政府，鳳凰臺，鳳凰山莊，鄂州市中醫(yī)院等局等眾多企事業(yè)單位。隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，此道口交通量不斷增加，且此T型交叉口由于早期設(shè)計時未充分渠化道口，未對道口進(jìn)口車道進(jìn)行拓寬，進(jìn)道口僅設(shè)置一條直行車道及一條左轉(zhuǎn)車道，早晚高峰期間經(jīng)常出現(xiàn)堵車，特別是鳳凰路左轉(zhuǎn)方向車流量偏大，排隊時間過長，整個道口行車次序混亂等現(xiàn)象，基于以上原因，當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門啟動了此道路交叉口的改造程序，以求解決此交叉口的交通擁堵問題。

經(jīng)過對現(xiàn)狀道口高峰小時的交通量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計調(diào)查，現(xiàn)狀交通量如下圖表所示：

根據(jù)現(xiàn)狀交通量調(diào)查資料，此道口現(xiàn)狀高峰小時流量達(dá)到2342輛/小時，節(jié)點飽和度為0.72，鳳凰路南北直行、南側(cè)左轉(zhuǎn)車流量較大，高峰時段交通較為擁堵。

另外，為了增加進(jìn)入鄂州市老城區(qū)的道路，位于鳳凰路東側(cè)的連接鳳凰路與235省道的跨洋瀾湖的鳳凰大橋正在施工，待此鳳凰大橋建成通車后，此道口將由T字道口變?yōu)槭值揽?，道路交通狀況將會發(fā)生轉(zhuǎn)變。根據(jù)相關(guān)資料，基于鳳凰大橋建成通車后，對此十字道口進(jìn)行了交通量預(yù)測與分析。

待鳳凰大橋通車后，從東部新城區(qū)進(jìn)入老城區(qū)的車流將會直接從此道口進(jìn)入，此路口將會吸引更多的交通流量，路口交通壓力將會進(jìn)一步增大，經(jīng)測算，此節(jié)點飽和度將達(dá)到0.9。流量將達(dá)到超飽和狀態(tài)，擁堵情況將會非常嚴(yán)重。

另外，根據(jù)現(xiàn)狀在交通量數(shù)據(jù)，在鳳凰大橋建成通車的前提條件下預(yù)測此道口的交通量增長率約為4%，遠(yuǎn)期路口流量將達(dá)到5467輛/小時，道口整體飽和度將達(dá)到1.3，服務(wù)水平降低至四級。因此，此交叉口近期與遠(yuǎn)期均不滿足交通量的需求，急需改造優(yōu)化。

3 交叉口改造方案優(yōu)化計

為了解決此交叉口的交通擁堵問題，設(shè)計擬對此道口改為十字交叉渠化燈控的方式組織交通。根據(jù)道口特點，初擬道口的改造方案，同時根據(jù)設(shè)計方案和相關(guān)資料建立VISSIM交叉道口仿真模型，根據(jù)現(xiàn)狀及預(yù)測的交通量數(shù)據(jù)對道口改造方案進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。選用道口的通行能力、飽和度、平均延誤、排隊長度、停車次數(shù)、服務(wù)水平作為參數(shù)指標(biāo)對此環(huán)島改信控交叉口進(jìn)行方案優(yōu)化。

根據(jù)仿真結(jié)果，對道口方案進(jìn)行優(yōu)化：拆除路口進(jìn)口現(xiàn)有的部分側(cè)分帶及部分渠化島，增加進(jìn)口道方向、進(jìn)口道車道數(shù)，分別增設(shè)道口左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)專用車道，保持道口直行車道數(shù)不低于正常路段車道數(shù)；增加道口展寬段長度。濱湖大橋連通后，北進(jìn)口、南進(jìn)口、西進(jìn)口均由2車道拓寬為四車道，均增加1個直左車道及1個專用右轉(zhuǎn)車道。濱湖大橋進(jìn)口處展寬為3車道。北、南、西進(jìn)口展寬段增加至80米，漸變段增加至30米，以滿足車輛排隊及車道漸變順暢的要求。同時根據(jù)車輛轉(zhuǎn)彎行車軌跡，盡量縮短道口的距離，減少車流通過道口的時間。最后，根據(jù)規(guī)范合理設(shè)置交通信號設(shè)施組織道口交通，同時設(shè)置視頻監(jiān)控與電子警察系統(tǒng)，全天候監(jiān)控道口交通狀況，設(shè)置行人二次過街及交通渠化島，機(jī)非分隔護(hù)欄等，保障路口各種交通形式各行其道，使整個交通安全暢通。

經(jīng)過仿真優(yōu)化結(jié)果數(shù)據(jù)如下表所示，此道口改造后，近期及遠(yuǎn)期的道口服務(wù)水平相比現(xiàn)狀環(huán)島可均可以保持在三級服務(wù)水平以上，滿足設(shè)計預(yù)期條件及實際使用功能需求。

4 結(jié)論

本文在總結(jié)我國對現(xiàn)狀交叉口改造方案的經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合鄂州市濱湖北路-鳳凰路交叉口改造的具體工程實例，在調(diào)查現(xiàn)狀的相關(guān)交通數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，利用軟件VISSIM創(chuàng)建了此平面交叉口仿真模型并進(jìn)行交通分析研究。研究表明，利用VISSIM軟件的動態(tài)性、直觀性、精度高的特點，能夠相對客觀的反應(yīng)平面交叉道口的實際的交通運行狀況和發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案所存在的問題，并且可以根據(jù)軟件系統(tǒng)的評價功能，對平均延誤和排隊長度等參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行評價，從而對設(shè)計的道口交通方案進(jìn)行比選，優(yōu)化道口設(shè)計方案。

【參考文獻(xiàn)】

[1]刁愛霞，齊博，孫莉.基于VISSIM的平面交叉口交通仿真與改善研究[J].西部交通科技，2012（10）：55-58，73.

[2]蓋春英.VISSIM微觀仿真系統(tǒng)及在道路交通中的應(yīng)用[J].公路，2005，8.

[3]周祥.交通仿真技術(shù)在道路交通工程中的應(yīng)用研究[J].科技與創(chuàng)新，2016，16.

[4]CJJ37-2012 城市道路工程設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.

[5]CJJ152-2010 城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]