基于VISSIM仿真的平面信号交叉口交通组织优化

摘 要：平面信号交叉口是城市道路网中的重要节点，是各类交通流汇集、转向和通过的必经之地。随着城市的快速发展和车辆保有量的增大，加之道路渠化和信号配时不尽合理，使信号交叉口经常发生交通拥挤、堵塞或交通事故，降低了交叉口的通行能力，因此对交叉口进行组织优化是十分有必要的，本文首先梳理了交叉口渠化和配时方法并给出交通优化组织评价指标，最后选择西安市某交叉口进行实地验证并利用VISSIM进行仿真。

关键词：信号交叉口；交通组合；优化方案；交通仿真

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.124

1 背景

平面交叉口构成城市交通网络的关键节点，交叉口的复杂交通特征使其成为交通持续混乱和事故的多发点，降低道路网通行能力，成为城市道路的瓶颈。因此，对交叉口的交通运行状况进行分析，找出交叉口拥挤堵塞的根源，对其进行优化，减少冲突点和延误，保证行车安全，提高交叉口的通行能力，保证行车畅通，从而提高整个城市路网的通行能力，这在城市交通的设计与治理中具有重要的意义。

2 信号交叉口交通组织优化方法

交叉口交通渠化和信号控制优化（相位设置、信号相序、配时方案）是平面信号交叉口优化的常用方法，分别实现交通冲突在时间、空间上的分离。

（1）渠化交通。通过在交叉范围内设置交通标志、绿化带、隔离带、标线、交通岛和行人安全岛等，来引导行人和车辆沿着各自的运动方向互不影响的安全有序运行，其作用是明确混合交通中各种交通流在空间上的道路使用权。

（2）信号控制优化。通过设置相位、相序、配时方案，使交叉口原本相互冲突的混合交通流在时间上分离，是管理城市道路交叉口最普遍、有效的方法之一。在实际规划中首先要对交叉口进行现状调查，根据流量、交叉口几何形状、渠化方案确定相位设置方法，接着计算各相位配时方案。我国通常利用TRRL法（Webster法）進行配时，采用TRRL法对单个交叉口信号配时进行优化时，在各时段进口道流量调查的基础上，首先确定该最佳信号周期，然后再确定各相位的有效绿灯时间。

3 信号交叉口交通组织优化评价指标

定量衡量交叉口通行情况指标可用来衡量同一个交叉口优化前后，交通运行情况是否改善并进行优化方案的比选。微观交通仿真软件VISSIM的纵向运动采用的心理-生理跟车模型，横向运动（车道变换）采用基于规则的算法，能较真实地反映实际交通状况，具有广泛实用价值。VISSIM仿真软件可以生成一系列评价指标，对路段、车辆、公交等仿真元素在仿真运行过程当中的状态变化的记录或者某个参量的累加，实现对仿真过程中各元素的运行状态判断。本文选用VISSIM中节点评价中涉及到的车均停车次数、停车时间（全部）、平均排队长度（m）、车均延误（s）、最大排队长度（m）为指标进行评价。

4 实例

（1）交叉口基本情况。所选交叉口周边学校众多，交叉口以南有大学一所，以北有大型公园一个。使用无人机分别录制早高峰各进口道左直右车量流量情况，换算成当量小时交通量。现状配时方案的信号周期为130秒，分为东西直左右和南北直左右两个相位，绿灯时间分别为69秒和49秒，黄灯时间3秒，全红时间3秒。

（2）存在问题分析。结合实地调查情况进行分析，现状存在问题有：①四个进口道左转车流均占一定比例，现状为两相位设置，应考虑增设左转保护相位；②四个进口道，左转车流和直行车流均未分离，且进口道车道宽度较宽；③西出口道一侧公交站牌较多，未设置公交专用道；西进口道有一条直右行车道和一条右转车道，直右车道中右转车辆延误会增加；④南出口道一侧公交站牌较多，未设置公交专用道；⑤南进口道有一条直右行车道和一条右转车道，直右车道中的右转车辆延误会增加；⑥北进口道车道较宽，最右侧车道未设置标线；⑦东进口道有一条直右行车道和一条右转车道，直右车道中的右转车辆延误会增加；⑧交叉口内部未设置非机动车道。

（3）优化后方案。渠化方面：①增设交叉口内部非机动车道；人行横道以及安全岛；绿化带前方的导流线；②西进口通过压缩车道，增加一条专右车道。中间护栏往南偏移0.4m。设置专左和专右车道。③南进口车道压缩成净宽2.6m，设置专左车道。出口道加宽，净宽为2.85m。左转弯展宽渐变段长度设25m。出口道通过压缩非机动车增加一条公交专用道；④东进口人行横道往前平移4m，设置专左车道，左转弯展宽渐变段长度设25m；⑤北进口车道压缩成净宽2.6m，设置专左车道，出口道加宽，净宽为3.2m。左转弯展宽渐变段长度设25m。信号控制方案以TRRL法为依据，以早高峰时段为例，改为东西直行、东西左转、南北直行、南北左转共四个相位，信号周期为121秒，四个相位的绿灯时间分别为43秒，14秒，22秒，22秒，黄灯时间3秒，全红时间2秒。

（4）基于VISSIM的交通仿真。对现状和优化后渠化方案和晚高峰配时方案，利用VISSIM进行仿真，停车次数由0.41次下降到0.35次，停车时间由23.5秒下降到14.1秒，延误由26.7秒下降到18.2秒，最大排队长队由68.2米下降到52.2米结果表明，优化后交叉口各个指标与现状指标相比，得到了不同程度的改善。

参考文献：

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[4]吴伟，马万经，杨晓光.信号控制交叉口左转相位协调设计方法[J].同济大学学报（自然科学版），2013，41（01）：66-71.

作者简介：张自荷（1994-），女，陕西西安人，研究生在读，研究方向：交通设计、交通规划、交通大数据处理与分析。