基于VISSIM的交通改善方案适应性研究

摘要：本文在前人基础上，研究了一种新的基于VISSIM仿真的道路改善方案适应性的定量研究方法和实施步骤，该方法能预测改善方案所适应阈值交通量。最后以深圳市某城乡结合部一处错位交叉口为例，进行改善方案的设计和其适应的交通量阈值研究。

关键词：方案改善；定量研究；交通量；阈值；错位交叉口；VISSIM

0 前言

近年来，随着大城市郊区城市化的进程加快，越来越多在市区工作的人选择到城乡结合部居住，这使得一些公路在城市边缘的路段上交通流也出现了城市道路的朝夕流特征特征，交通量的增长和交通流特征的改变造成了路段上的较大拥堵和延误。目前的公路改善方案往往只针对现状问题入手，缺少方案对未来交通量的适应性评估。本文提出一种评估道路改善方案的效果、预测改善方案所适应交通量的变化阈值的一种方法。并以某城乡结合部的一处错位交叉口改善为例，进行验证。

1、改善方案适应性研究方法

改善方案不仅应解决现状交通量下的问题，还应适应未来可能面对的交通量阈值。本方法为：先假设若干组可能的交通量，再通过对每组交通量的仿真评价数据分析对比，对应出方案所适应的最大交通量。可经过以下步骤实行。

第一步：针对现状的交通问题，设计出交通改善方案并进行仿真，验证改善方案可行性。

第二步：各路径对应的现状交通流的基础上，假设几组可能的交通流增长比例，得出未来可能的几组交通量。

第三步：利用仿真软件建模，用各组交通量分别在现状和改善后的交通流组织方式进行仿真，输出以下仿真评价结果：现状交通组织下进口道的排队长度（单位：m）和各路径上的延误（单位：s）；改善方案交通组织下进口道的排队长度和各线路上的延误。

第四步：分析各组交通量在现状和改善方案下得出的仿真评价数据，得出各组交通量适应于改善方案的判定条件为下列三个公式。当第k组交通量输出的评价参数有一个或以上不满足下列条件时，则认为前第k-1组交通量为适应该改善方案的最大值。则阈值即为（0，）阈值的精确程度由的精细程度而定。

2、实例分析

以深圳市某城乡结合部的一处错位交叉口为例，进行方案适应性研究举例。该错位交叉口由一条主干路和两条错开的支路组合而成，两支路间的咽喉段长198米，为方便建模分析，对各交叉口和各进、出口道编号。主路由市中心延伸向郊区，两条支路旁为居住区，通勤交通量较大；早晚高峰车流量变化较大。该错位交叉口1、2号口均配有三相位，周期为120s的信号控制。由于车流特征的改变，造成主干路咽喉段排队长度较大、延误较长。本文拟通过下列改善措施提高该错位交叉口系统总通行能力。

2.1改善方案

对该错位交叉口进行改造，总体思路是保障系统最优，即系统总延误最小。为避免排队延伸到下个路口，还要控制咽喉段排队不超过198米。1、2号口的信号周期均为3相位，但由于左转交通量少，且存在的左转车流干扰了正常直行的车流，降低了直行车通行速度。

（1）行车线路改造

1号口与2号口间停车线距离为198米，两个咽喉段未进行信号协调控制，造成主干道上80%东西向车流在1号和2号口均要停车。高峰期，咽喉段排队长度甚至达到200米以上，造成了整个路段的拥堵。

为了让冲突的车流在时间上分离，设置冲突车流在不同相位相位通行。经过分析研究，发现各支路左转交通量均较小，因此考虑禁止支路左转弯的方式来减少冲突点[4]，从而减少相位，缩短信号周期，提高交叉口通行效率。支路禁左示意图如图1[5]。

图1 禁左示意图

图2 错位交叉口禁左后流量流向图

（2）调整信号配时

经过禁左措施后，各线路交通量如图2所示。各咽喉部分冲突点数目减少为1个。现场测得各进口道直行平均饱和流量为1790辆/小时。左转车道平均饱和流量为1680辆/小时。利用韦伯斯特法算得各相位及周期时长。

考虑1、2号口信号线性控制，由文献提出的算法，计算得两交叉口相位差17s。

2.2改善方案仿真评价

本文拟使用VISSIM进行现状和改善方案的微观仿真，以期望通过改造前后仿真评价中车均延误和排队长度的对比来验证错位交叉口改造的效果。改善前后延误和排队对比如图3、图4所示。

图3 各路段延误对比图

图4 各进口道排队长度对比

由图可得，改善方案使得各路径延误和各进口道排队长度有了明显的改善。但该结果并不能反映该改善方案是否适应于交通量增长的情况。U转弯设置后，左转弯受限制的车流需要驶至下一个T型路口掉头后才能驶向原来预期的方向。

3、基于仿真的改善方案适用性

此处设置了交通量可能的几组变化值：通过VISSIM仿真出各组交通量状态下，各路径延误和各进口道排队长度的改善幅度，如图4、图5所示。由图4可得出：当流量1.5倍于现状时，路径S21，S56，S26即：K2号进口道左转，K5号进口道左转，和K2号进口道右转有恶化趋势，但总体延误均值保持在27%左右的改善幅度，但当流量为现状1.8倍时，总体延误均值改善幅度趋近于0。

图5 各组交通量对应的延误改善幅度

4、结论

本文以某城乡结合部一处公路错位交叉口为例，提出了利用VISSIM研究改善方案适应性的方法，即通过对现状和改善方案的微观仿真评价数据的对比，验证改善方案的效果，并在现状交通量的基础上，假设未来几组可能的交通量，通过多次仿真得出了改善方案所适应的交通量阈值。对前人的工作进行了一定的总结和延伸。

参考资料：

【1】马俊来，王炜，李文权.错位交叉口信号相位设计的线性控制法.[J]华中科技大学学报（城市科学版）， 2002，19（4）：27-29.

【2】苏跃江，王晓原，于良辉.基于VISSIM微观仿真的错位交叉口改善策略. [J]道路交通与安全， 2009（05）：13-18.