基于Vissim对隧道车行横洞的仿真分析

摘 要：为了研究中长化公路隧道内车行横道的开启状况，通过Vissim交通仿真软件，建立了交通仿真模型，然后通过在最大交通量条件下设置不同的交通比例，获得了公路隧道左右横洞的行程时间、延误以及车行横道的排队长度，并由此分析了公路隧道内车行横道的开启对隧道车辆通行的影响，从而更大程度地实现隧道车行横道的建设价值。

关键词：公路隧道；交通仿真；Vissim仿真软件；交通决策

中图分类号：TM315；U491 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）06-0034-02

0 引 言

公路交通在国民经济和交通运输中具有覆盖面大、适应性强、机动灵活等特点和优势，因此受到重视并得到快速发展。公路隧道作为公路路线的基本组成部分，具有可改善路线技术标准、减少急弯和陡坡、缩短路线里程及加快运输效率、避免路基大填大挖、有利于环境保护等优点[1]，因而通过技术经济条件综合比较，对公路隧道的选择和建设日益引起重视，并有很大发展。

目前，我国已进入公路隧道建设快速发展时期。在本世纪初开工建设的5～20 km的公路隧道近10座，其中亚洲最长的公路隧道（西安至安康高速公路上穿越秦岭山脉的秦岭终南山特长公路隧道）的长度达到18.6 km[2]。在中长公路隧道设计中，增设车行横洞连通隧左右横洞，车行横洞主要是实现车辆的转向、隧道发生交通事故或火灾时为车辆提供快速疏散通道。现今，大多隧道选择关闭车行横洞，仅在发生交通事故或火灾时，作为安全通道实现车辆的快速疏散，忽略其车辆转向功能。本文利用交通仿真软件，建立了隧道一种车辆通行模型，并通过行程时间、延误、排队长度等指标讨论了车行横洞开启状况对隧道的影响状况。

1 Vissim交通仿真软件

进行交通仿真时，一般采用的交通仿真软件有Vissim、Paramics、AIMSUN，这些软件可通过建模分析实现交通的分析及优化。本文使用Vissim仿真软件来建立公路隧道模型，探讨车行横道对公路隧道左右横洞的影响因素。

1.1 Vissim仿真系统基本原理

Vissim是由德国PTV公司开发的微观交通流仿真系统。Vissim是离散的、随机的，是以0.1 s为时间步长的微观仿真模型。在Vissim 中，车辆的纵向运动采用了心理—生理跟车模型，横向运动采用基于规（rule-based）的算法，并采用动态交通分配进行路径选择[3]。

Vissim软件系统内部由交通仿真器和信号状态发生器两大程序组成，它们之间通过接口来交换检测器的呼叫和信号状态。交通仿真器是一个微观的交通流仿真模型，它包括跟车模型和车道变换模型。信号状态发生器是一个信号控制软件，它以仿真步长为基础不断地从交通仿真器中获取检测信息，决定下一仿真时刻的信号状态并将这信息传送给交通仿真器。

1.2 Vissim仿真系统基本功能

Vissim可以作为许多交通问题分析的有力工具，它能够分析在诸如车道特性、交通组成、交通信号灯等约束条件下交通运行情况，不仅能对交通基础设施实时运行情况进行交通模拟，而且还可以以文件的形式输出各种交通评价参数[4]，如行程时间、排队长度等。因此，它是分析和评价交通基础设施建设中各种方案的交通适应性情况的重要工具。

1.3 Vissim仿真流程

2 交通仿真模型的建立

近年来，随着汽车排污限制标准提高，公路隧道采用双洞单向行驶方案，逐渐取代单洞双向行驶。在模型中，不考虑单向双车道之间车辆的换道影响，则可建立以下Vissim模型，图2所示是本设计所建立的Vissim模型。

一般中长公路隧道中，相邻车行横道的间距在20～500 m，且车行横道与隧道左右横洞的夹角在30°左右。因此，在讨论车辆穿梭车行横道对隧道左右横洞的影响时，可在模型中假定相邻车行横道的间距为500 m，左右横洞的车辆数为1 000辆/h，小汽车占50%、货车占30%、大型客车占20%，设计车速为70 km/h，分别讨论进入车行横道的车辆数占左右横洞车辆数5%、10%、15%、20%时，左右横洞中间路段车辆的最大行程时间、延误和车行横洞中的排队长度。表1和表2给出了图2所示模型中右洞和左洞中的车辆数值。

3 数据分析

由表1的数据可得，车行横道的分流量在5%～20%，对右横洞的影响相差不多，则取数值中最大值，即在该路段车辆行驶的最短行驶时间为26.5 s，对应行驶速度为73.07 km/h，最长行驶时间为30.9 s，对应行驶速度为62.63 km/h。在检测路段没有出现停车现象，故停车时间和停车次数为0，最大延误为4.5 s。在车行横洞内排队长度为0，没有停车现象。

由表2的数据可得，车行横道的分流量在5%～20%，对左横洞的影响基本相同，同样取数值中最大值，即在该路段车辆行驶的最短行驶时间为22.5 s，对应行驶速度为73.54 km/h，最长行驶时间为24.2 s，对应行驶速度为68.34 km/h。在检测路段没有出现停车现象，故停车时间和停车次数为0，最大延误为1.5 s。在车行横洞内排队长度为0，没有停车现象。

4 结 语

综合本文数据分析可知，打开车行横洞，在分流量占5%～20%之内时，横穿车行横道的车辆对左右横洞的车流影响不大，打开车行横洞是可行的。车行横洞的开设也会因为车流所产生的“活塞”作用，加速隧道内的空气流动，对构建良好的隧道环境是有益的。但与此同时，打开车行横洞应当注意以下两点：

（1） 随着隧道向中长化的快速发展，在隧道内部，驾驶员的驾驶视野受制约程度大大增强，因此在隧道车行横道的开口处，应提前设置警示灯，提醒驾驶员减速慢行。

（2） 中长化的公路隧道多是在山区，在建设时会考虑到地形因素，因此可能出现隧道连续转弯的情况，所以在这种弧度较大的路段尽量不要打开车行横洞，以免出现交通事故。

参 考 文 献

[1] 我国成为遂道发展最快的国家[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2002（6）：57.

[2] 冯西宁.秦岭终南山公路隧道工程建设与运营管理[M].北京：人民交通出版社，2010.

[3] 盖春英.Vissim 微观仿真系统及在道路交通中的应用[J].公路，2005（8）：118-121.

[4] 杨洪，韩胜风，陈小鸿.Vissim 仿真软件模型参数标定与应用[J].城市交通，2006，4（6）：22-25.

[5] 吴天林.配电网综合自动化系统在高速公路隧道中的应用[J].现代电子技术，2010，33（21）：192-193，201.