城市信号控制交叉口仿真研究与优化设计

孙港

摘 要：文章分析了西安市翠华路—育才路道路交叉口拥堵的原因，研究了从改善信号配时方案角度对交叉口进行优化的可行性，并相应地进行仿真评估，以出行时间、平均排队长度为指标对现状配时方案比较，说明优化效果。关键词：交叉口仿真;VISSIM;信号配时;出行时间;平均排队长度中图分类号：U491.1  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）02-111-03

Abstract： The reasons of congestion at the intersection of CuiHua road and YuCai road in Xi'an is analyzed， and the feasibility of optimizing intersection from the Angle of improving signal timing scheme is studied. The simulation evaluation was carried out accordingly， and the travel time and average queue length were taken as the indexes to compare the current timing schemes and illustrate the optimization effect.Keywords： Intersection simulation; VISSIM; Signal timing dial; Travel time; Average queue lengthCLC NO.： U491.1  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）02-111-03

前言

伴随着经济的迅猛发展和城市化进程的加快，我国机动车保有量持续快速增长，交通需求与道路设施之间不断产生尖锐矛盾，由此导致了交通拥堵问题日愈严重^[1]。尤其是在行人及车辆的高峰期，某些交叉口路段通行能力不足，造成车流积聚，从而形成堵塞。

VISSIM为德国PTV公司开发的微观交通流仿真软件系统，用于交通系统的各种运行分析^[2]。本文以西安市翠华路-育才路交叉口为例，利用Vissim交通微观仿真模型对该交叉口的拥堵原因进行分析与研究，并依据自定义的结果评估指标对改善分析方案进行仿真评价。

1 问题概述

翠华路为双向四车道，育才路为单向三车道，如图1所示。研究此交叉口的交通流需考虑到翠华路—兴善寺东街交叉口的影响。研究小组选取早7：35-8：35作为早高峰期时段采集机动车流量数据，组内成员分配所负责观测点，每5分钟作为一个计数区间，分别对各进口方向、车流方向、车辆类型进行了分类体现。流量数据根据调查数据计算整理换算得出^[3-4]，作为车辆输入流量，如表1所示。其中大型客车的折算系数取1.5，中型货车1.5。

获得基础数据后，通过搜索获得翠华路与育才路交叉口的卫星地图，将地图作为仿真底图^[5]。

观察翠华路—育才路交叉口的信号配时，早高峰期间的交通灯信号相位为：南进口直行绿灯78s，红灯48s;北进口直行绿灯60s，黄灯3s，红灯63s;东进口左转绿灯45s，黄灯3s，红灯78s;翠华路—兴善寺东街交叉口南进口直行/左转绿灯60s，黄灯3s，红灯63s;北进口直行绿灯78s，红灯48s;西进口左转绿灯45s，黄灯3s，红灯78s。周期均为126s。

2 建模仿真

2.1 交叉口现状分析

对两交叉口早高峰进行微观仿真，在七个进口道设置行程时间检测器。记录西进口道、南进口道、东进口道及北进口道各个方向行驶车辆的出行时间和排队长度。两路口交叉口路网圖如图2所示，对两路口现有交叉口机动车进行仿真如图3所示。

通过仿真，将VISSIM 仿真的输出文件进行整理，得到西进口道、南进口道、东进口道及北进口道上各流向小轿车的出行时间与平均排队长度、大型客车的出行时间，分别如表2、表3所示。

2.2 优化改进

通过实地调查及现状仿真分析，发现兴善寺东街西进口向左转与北进口直行存在拥堵现象，且左转拥堵程度大于北进口直行;育才路东进口左转亦存在严重堵塞。对于翠华路—育才路交叉口，调研人员发现在7：45—8：00时间段，拥堵极为严重，车辆几乎难以右转，原因是该时间段内行人数量激增，致使多个信号周期内车辆根本无法前进，车辆数并未显著变化。虽然研究中未考虑行人，但观察到的实际情况需要引起重视。翠华路—兴善寺东街考虑到主要原因并非是交通需求超出供给能力，道路无法承载现有流量，优化思路为改变信号配时。相应的优化信号配时做法为：对信号控制机进行编辑增加西进口左转及南进口直行/左转绿灯，同时减少北进口直行绿灯时间。

2.3 方案比较

出行时间与平均排队长度优化前后的变化量（负值代表缩短）如图4、图5所示。

3 结论

本文以翠华路—育才路为例，运用VISSIM 仿真软件进行微观仿真。通过对交叉口的信号配时优化设计，可以改善交叉口的车辆运行情况，有效缓解交叉口的车辆拥堵和延误情形。

参考文献

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[2] 李健慧，王桐，刘博航.张家港市南二环和金港大道交叉口交通仿真分析[J].科技风，2018（26）：229-230.

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[4] 虞笑晨，陈怡立，王崇伟.基于Vissim微观交通仿真的交叉口优化分析与研究[J].交通世界，2019（Z2）：12-15.

[5] 杭佳宇，周溪召.基于VISSIM仿真的学府路与谷阳路交叉口优化设计[J].物流科技，2017，40（12）：92-94.