基于VISSIM的城市交叉口仿真优化

张纪元 王鑫璞 龙绮泓 王艺霏 方斌

（湖南警察学院 湖南省长沙市 410138）

1 引言

城市交叉口是道路交通系统的重要组成部分，城市路网中交通流在交叉口汇聚、分散、转向，会产生合流、分流、交织、拥堵冲突等现象，是交通事故的易发点。[1]同时，交叉口汇聚的非机动车与大量行人过街，也导致交叉口的通行能力要远低于道路服务水平。由于交叉口严重拥堵，往往会造成附近道路交通中断和长时间延误。为有效解决上述问题，需要科学合理地对交叉口进行规划设计，交通控制与交通秩序管理，以此提高城市路网运行效率，减少交通事故，降低延误时间。保障良好的交通出行环境，实现安全、高效、有序的交通管理目的。

VISSIM仿真软件是基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具，常用以进行城市交通和公共交通运行的建模。可以分析各种交通条件下，如车道设置、交通构成、交通信号等城市交通和公共交通的运行状况，是评价交通工程设计和城市规划方案的有效工具。本文以黄兴大道与盼盼路交叉口为例，从交叉口渠化措施和信号周期配时两方面对路口进行优化，应用VISSIM 对改善前和改善后的交通延误水平和道路服务水平进行分析和对比，验证交叉口优化设计方案的合理性。[2]

2 路段现状与问题分析

2.1 路段现状

黄兴大道与盼盼路交叉口是长沙经济开发区比较繁忙的交叉口，周边分布有较多学校、商铺、小区等交通流量聚集点，是经济开发区工业园载货汽车通行的重要路段，全天人车流量大，尤其是早晚高峰时段以及学生上下学期间交通流量增加明显，常有交通拥堵现象发生。前期通过初步调查得到交叉口改进前的基本情况，如表1 所示。

2.2 问题原因分析

以交叉口的实际调查为依据，得出交叉口交通拥堵现象频发，行人过街秩序混乱的原因在交叉口道路设计上，主要存在人行横道设置不规整，行人过街效率低、交叉口导流岛设置不足，车辆右转通行效率差、交通信号周期难满足交叉口南北方向载货汽车通行需求等问题。

3 优化方案与数据收集

3.1 交叉口渠化设计

为解决上述1.2 存在的问题，首先考虑对交叉口进行渠化设计，由于目前交叉口东进口，南进口方向车流量显著增多，为对驶入交叉口的车辆进行右转分流，采用增设导流岛。同时利用交叉口四个方位的导流岛对人行横道进行规整，人行横道与车道停止线平行，使行人更安全、有序、高效过街。考虑到随着目前经济发展，交通流量进一步增加，原有交叉口的车道数已难以满足现今实际需求，因此对交叉口南北方向车道进行拓宽，由双向6 车道变为双向八车道。增设南进口方向的左转待转区，满足南进口方向载货汽车对左转的交通需求。[3]方案改进后交叉口如图1 所示。

3.2 交通量调查

表1：交叉口基本情况

表2：交叉口机动车进口专用道饱和流量调查表

表3

参照改进前统计时间，在黄兴大道与盼盼路交叉口进行机动车流量与进口道饱和流量调查，得出数据如表2 所示。

3.3 交叉口信号配时与最佳周期

如表3 所示。

最佳周期时间：

式中：L----周期损失时间（s）；

λ----交叉口的饱和度

带入数据得C=130s

黄灯时间A=3s 全红时间l=0s

周期有效绿灯时间：Ge=C-L=118s

各相位显示绿灯时间（实际绿灯时间）：Gi=Gei+li-Ai

第一相位（东进口直行加左转）显示绿灯时间G1=Ge1+li-A=19s

图1：改进后交叉口渠化图

图2：交叉口优化信号配时图

图3：优化改进前

图4：优化改进后

第二相位（西进口直行加左转）显示绿灯时间G2=Ge2+li-A=27s

第三相位（北进口直行加左转）显示绿灯时间G3=Ge3+li-A=40s

第四相位（南进口直行加左转）显示绿灯时间G4=Ge4+li-A=32s

4 VISSIM仿真

应用VISSIM 对优化后的黄兴大道与盼盼路交叉口进行仿真，在系统中建设路线，连接形成交叉口路网。将2.2；2.3 节调查数据按步骤输入交通流量参数，并对各车道进行路径决策，将优化后的信号周期与信号配时设定后开始运行。[4]

图5：路网性能评价柱状图

图6：黄兴大道与盼盼路交叉口机动车平均车速图

对改进后的方案进行VISSIM 仿真配时图如图2 所示。

按步骤输入实地调查数据，运行仿真得到交叉口仿真结果与实景模拟效果，如图3-图6 所示。

由以上仿真实验得出的路网性能评价指标可知，该路段交叉口的平均停车延误时间为42.6s 降至31.5s，优化26.1%，平均排队长度从104m 减少到68m，停止车辆比例从60.2%降低为42.8%

上述路网性能评价参数中最能直观反映路网性能的指标是延误和停止车辆比例，本文选取车均延误时间作为第一评价参考指标，停止车辆比例为第二评价参考指标，将平均排队长度、车辆第n 台平均延误时间作为评价标准。可知采取的交叉口渠化措施与信号配时方案能有效提高道路通行能力和服务水平，证明交叉口优化设计方案的合理性。[5]

5 结语

近年来，随着经济不断发展，城市道路交通拥堵现象频发，尤其在早晚高峰以及学生上下学等高峰时段，更容易出现行车混乱、交通事故等问题导致交通严重拥堵。在这种情况下，常规交通信号配时或者简单的交通组织手段往往难以奏效，需要以综合性交通优化思维去思考如何解决问题。在此方案中，通过对交叉口的渠化措施，增设导流岛、完善规整行人二次过街设置、加宽南北进口车道以及增设待转区等交通组织优化措施，改善了黄兴大道与盼盼路交叉口的交通状况，减少各路口的拥堵情况，大大提高了路段的通行效率，为广大市民的出行提供了更大的便利。黄兴大道与盼盼路的改造完成，更将成为促进生态优化、经济发展、民生改善的康庄大道！