VISSIM仿真技術(shù)在道路施工期交通組織中的應(yīng)用

高雨田

摘 要：研究基于VISSIM交通仿真軟件，搭建廣深高速新塘立交段現(xiàn)狀交通運(yùn)行模型，標(biāo)定模型中各階段涉及到的車輛-駕駛行為參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，對施工期間交通組織方案進(jìn)行仿真測試，并根據(jù)測試結(jié)果對施工期間交通組織方案提出改善建議，最后通過仿真模型，驗(yàn)證改善措施對施工組織期間對車輛通行效率的有效性。研究通過仿真軟件定量評價(jià)和直觀展示廣深高速公路新塘互通立交改造期間的交通運(yùn)行情況，為新塘立交施工期間“保暢”提供理論支持。

關(guān)鍵詞：VISSIM 交通仿真 施工期間交通組織

1 引言

廣深高速全長122.8公里，是連接廣州、東莞、深圳等三地最為重要的交通通道。2019年，廣深高速全線平均日交通量達(dá)到13萬pcu/日，因此，廣深高速新塘立交段改擴(kuò)建期間，通過優(yōu)化施工組織，維持道路的正常通車，降低因施工對交通造成的壓力和群眾出行的不便，具有十分重大的意義。

研究采用交通仿真工具，對新塘立交改擴(kuò)建期間各階段的交通組織方案進(jìn)行定量化的多方案測試，并根據(jù)評估結(jié)果提出施工組織方案的優(yōu)化建議，為新塘立交改擴(kuò)建期間“保暢”工作提供理論支持。

2 技術(shù)路線

為了確保VISSIM能夠較更加真實(shí)地反映和重現(xiàn)新塘立交在施工組織期間的實(shí)際交通狀況，本研究主要通過以下幾個(gè)步驟：

（1）收集新塘立交現(xiàn)狀基本道路數(shù)據(jù)、道路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、交通管理數(shù)據(jù);（2）標(biāo)定跟車模型參數(shù)、車輛特性參數(shù)、駕駛員特性參數(shù)等仿真過程中涉及的參數(shù)，將仿真結(jié)果與新塘立交現(xiàn)狀的運(yùn)行狀況進(jìn)行流量和運(yùn)行速度等方面的校核，從而確保仿真結(jié)果更加真實(shí)準(zhǔn)確;（3）對施工組織各階段進(jìn)行敏感度分析，挑出施工組織期間對正常交通運(yùn)行影響最大的幾個(gè)階段，進(jìn)行重點(diǎn)分析;（4）對施工組織期間最敏感階段進(jìn)行仿真;（5）提出結(jié)論及建議，見圖1。

3 建模范圍及研究時(shí)段及年限

3.1 建模范圍

本次仿真的路網(wǎng)建模范圍為廣深高速新塘立交段、上下高速各匝道、上下高速各收費(fèi)站及國道G107新塘立交段。

3.2 研究時(shí)段

本次仿真分為兩個(gè)研究年限：現(xiàn)狀研究年，施工組織期間研究年，研究時(shí)段為正常工作日晚高峰。

4 交通運(yùn)行狀況分析

（1）交通量。2019年蘿崗-新塘段的日均交通量折算數(shù)為13.5萬/天，新塘-麻涌段的日均交通量折算數(shù)為12.1萬/天。高速公路主線能夠保持四級(jí)服務(wù)水平，各上下高速匝道均能夠保持三級(jí)及以上服務(wù)水平，高速公路主線及各匝道均能保持良好的運(yùn)作狀態(tài)。（2）交通構(gòu)成。根據(jù)廣深高速實(shí)際收費(fèi)收入數(shù)據(jù)，廣深高速新塘立交段車型組成以一類客車為主，約占總交通量的72%左右。貨車約占總交通量的24%，其中三類及以上貨車占比約為12.5%。（3）交通時(shí)空分布。根據(jù)廣深高速實(shí)際收費(fèi)收入數(shù)據(jù)，廣深高速新塘立交段高峰小時(shí)約出現(xiàn)在晚18：00-19：00，且日交通量時(shí)空分布較為均勻，高峰小時(shí)系數(shù)約為0.07。

5 現(xiàn)狀模型搭建及敏感階段方案測試

5.1 現(xiàn)狀路網(wǎng)搭建

（1）路網(wǎng)搭建。VISSIM模型中的道路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由路段（Link）和連接器（Connector）構(gòu)成，二者的參數(shù)將直接影響到車輛行為、沖突區(qū)域等重要因素。正式建模之前需要導(dǎo)入底圖，在此基礎(chǔ)上繪制路段（Link）及連接器（Connector），確保模型能夠有效地反映路網(wǎng)的基本幾何屬性。（2）車輛輸入。車輛輸入主要包含三方面的內(nèi)容。一是為車輛組成設(shè)置不同的車輛類型、流量比例和期望速度分布;二是根據(jù)不同的車輛組成，設(shè)置不同時(shí)間間隔內(nèi)的精確或者隨機(jī)流量;三是根據(jù)仿真的不同要求，考慮輸入車輛流量的時(shí)變特性。（3）路徑設(shè)置。車輛路徑是指決策點(diǎn)和目的地之間的通路。（4）關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置與標(biāo)定。本次建模根據(jù)高速公路實(shí)際特性，設(shè)置一類客車、二類客車、三類客車、一類貨車、二類貨車、三類貨車、四類貨車、五類貨車共計(jì)8種車型。車型分類與高速公路收費(fèi)分類保持一致。根據(jù)各車型分別設(shè)置最大加速度、期望加速度、最大減速度、期望減速度、期望速度分布、駕駛行為參數(shù)（城市道路基于Wiedemann74模型、高速公路基于Wiedemann99模型）、城市道路跟車模型參數(shù)（平均停車間距、安全距離的附加部分、安全距離的倍數(shù)部分）、高速路跟車模型參數(shù)（停車間距、W99cc1車頭時(shí)距分布）、ETC車輛比例、收費(fèi)站進(jìn)口服務(wù)時(shí)間、收費(fèi)站出口服務(wù)時(shí)間等三十余項(xiàng)參數(shù)。（5）模型校驗(yàn)。VISSIM 仿真模型不可能百分之百的再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的交通運(yùn)行情況，校準(zhǔn)指標(biāo)則是我們所建立的模型對于現(xiàn)實(shí)世界再現(xiàn)的準(zhǔn)確性的直觀評價(jià)。根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，本研究選取流量的GEH值和速度偏差兩個(gè)指標(biāo)作為模型校核的校核指標(biāo)，其中GEH值為一種國際通用的模型驗(yàn)證方法，其計(jì)算公式為：（E：模型計(jì)算值、V：實(shí)際測量值）。根據(jù)校驗(yàn)，現(xiàn)狀模型流量的GEH值均小于5，速度單個(gè)路段誤差在20%以內(nèi)。

根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果，現(xiàn)狀模型能夠較為真實(shí)地反映新塘立交現(xiàn)狀運(yùn)行狀況，各參數(shù)標(biāo)定結(jié)果較為客觀。

5.2 敏感階段測試

新塘立交施工期間交通組織共分為八個(gè)階段，根據(jù)綜合比選，階段四的交通需要借由多條臨時(shí)施工便道進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對通行效率的影響最為顯著。因此研究選取階段四作為最敏感階段，基于現(xiàn)狀路網(wǎng)模型中標(biāo)定出的各“車輛-駕駛員行為”參數(shù)，針對階段四搭建路網(wǎng)模型，對其方案進(jìn)行測試。

階段四中，北行主線維持現(xiàn)有行車路徑，南行主線借道新建匝道A、B。北行主線運(yùn)行狀況良好，南行主線借道匝道，限速由120km/h降為60km/h。根據(jù)仿真結(jié)果，研究提出為了減少南行主線在借道過程中與去往其他方向的交通流交織，從而削減南行主線的通行能力，采取以下兩個(gè)措施優(yōu)化施工組織方案，以保證主線暢通：

措施一：在階段四往深圳方向主線借道匝道A期間，提前設(shè)置指示牌引導(dǎo)下高速車輛走最外側(cè)車道，禁止在匝道A內(nèi)變道。

措施二：在施工組織階段四，在南行下高速外側(cè)修建臨時(shí)匝道，將主線與南行上高速交織轉(zhuǎn)移新建臨時(shí)匝道，轉(zhuǎn)換為南行上高速與南行下高速的交織。即將交織點(diǎn)由主線轉(zhuǎn)移至匝道，且根據(jù)仿真結(jié)果，匝道長度能夠滿足上高速交通流和下高速交通流的變道轉(zhuǎn)換，交通流不會(huì)倒灌至主線借道通道，對主線產(chǎn)生干擾。

5.3 仿真結(jié)論

根據(jù)各項(xiàng)校核指標(biāo)，新塘立交現(xiàn)狀運(yùn)行模型能夠較為真實(shí)地和重現(xiàn)反映新塘立交的運(yùn)行狀況。各項(xiàng)參數(shù)標(biāo)定較為合理。新塘立交的現(xiàn)狀運(yùn)行狀況良好，現(xiàn)狀路網(wǎng)能夠承載現(xiàn)狀交通量，國道G107出現(xiàn)小面積延誤。

第四階段施工組織期間對新塘立交交通正常運(yùn)行影響最大，根據(jù)仿真結(jié)果，研究對施工組織提出兩項(xiàng)改進(jìn)建議，優(yōu)化后，第四階段南行主線交通能夠較為暢通地通過臨時(shí)通道。受匝道線形限制，通過車速由施工前的90km/h降為55km/h左右，但其延誤尚處在可以接受的程度。

6 結(jié)語

研究通過仿真結(jié)果，對施工組織期間各階段提出優(yōu)化意見，通過減少交織點(diǎn)、提前預(yù)警等多種措施，為確保施工期間交通安全、提高交通運(yùn)作效率、減少施工對社會(huì)帶來的負(fù)面影響等方面提供保障。為提升施工期間交通組織水平提供了一種新的思路。

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