基于VISSIM 仿真的信号交叉口延误分析
——以乌鲁木齐市某交叉口为例

王小艳

（ 新疆交通职业技术学院，新疆 乌鲁木齐831400）

信控交叉口的延误是因为交叉口处信号控制从而引起交通流间断而损失的车辆行驶时间。 信号交叉口延误是评价该交叉口服务水平和运营效率的重要指标，它不仅反映了使用者通过信控交叉口时多承受的时间代价，还反映了信控交叉口在整个城市道路系统中的运营状态[1]。 信号交叉口运营状态良好，则延误相对较低；反之则高。

1 信号交叉口延误的计算方法

信控交叉口延误的计算主要包括三类，即调查法、分析法和仿真法。 调查法需要大量的实际数据作为基础， 耗费较多人力和物力，且计算结果仍可能存在较大偏差；分析法是在一定的假设条件基础上通过建立数学模型计算得出延误数据，缺乏排除众多干扰因素的能力，有时难以反映实际情况；仿真法则是基于相关软件模拟车辆运行过程，通过调整控制参数，分析不同方案从而得到相对满意的结果， 但仿真法要求使用者能熟练使用并充分了解仿真软件[1-2]。

当进口道饱和度较小时， 各进口道上每车平均延误可根据修正的Webster 公式计算：

d (i,j)——i 交叉口与j 交叉口相邻进口道上的车辆平均延误；

T——信号周期；

Q——进口道交通量；

当进口道饱和度较小时，利用Webster 公式计算结果较为合理，但当进口道饱和度较大时，该公式计算结果偏大[3]。 美国《 通行能力手册》(HCM)中则建议用如下公式进行计算：

式中：d- 车道组中每车平均停车延误，秒/辆；

PF- 调整系数。

d1- 标准停车延误(秒/ 辆)，假定车道上车辆到达在时间上均匀分布时产生的延误；

d2- 累积停车延误(秒/辆)，表示超过均匀到达的基础上，随时到达的累积延误以及由于周期实效引起的附加延误（ 具体计算方法查阅HCM）。

信号交叉口进口道和整个交叉口延误的计算是对各车道组延误按到达流率加权平均：

式中：dj- 进口道j 的平均延误，秒/辆；

di- 车道组i 的平均延误，秒/辆；

qi- 车道组i 的到达流率，pcu/h。

式中：qj- 进口道j 的到达流率，pcu/h；

D- 整个交叉口的平均延误，s/辆。

2 以克拉玛依西路- 南昌北路(金沙江路)交叉口为例计算延误

为掌握该交叉口的现状情况， 分析其交通特征，2017 年11月1 日对该交叉口路况、 流量等进行了调查。 调查时间为19：00～21：00，持续2 个小时，调查进行顺利，结果真实可靠。 克拉玛依西路- 南昌北路(金沙江路)交叉口位于新疆乌鲁木齐沙依巴克区，为信号灯控制交叉口，信号周期126s，共3 个相位，第一相位东进口直行（ 绿灯45s+ 绿闪2s），第二相位西进口直行及左转（ 绿灯35s+ 绿闪2s），第三相位南北左转及南进口直行（ 绿灯25s+绿闪2s）。 交叉口现状平面图及各个进口交通流量见图1。用停车线法[3]计算交叉口通行能力，饱和度详见表1。 由表可以看出，交叉口各个进口道中西进口流量相对较大，高峰小时交通量达1169pcu/h。 计算此交叉口通行能力及饱和度，发现该交叉口西进口、 南进口和北进口饱和度分别为0.63、0.64 和0.63，服务水平均处于C 级[4]。

图1 克拉玛依西路-南昌北路交叉口现状平面图及交通流量图

表1 克拉玛依西路- 南昌北路交叉口通行能力及每车信控延误表

3 现状交叉口存在的问题分析及建议， 基于VISSIM 软件仿真

VISSIM 仿真模型思路： 一旦后车驾驶员认为他与前车间距小于其心理安全距离时，后车驾驶员就开始减速。 由于后车驾驶员并不能准确判断前车车速，因此后车车速会在一段时间内低于前车车速， 直到前后车间距达到另一个心理安全距离时，后车驾驶员开始逐步加速，由此周而复始，形成一个加减速迭代过程。 利用VISSIM 仿真软件，对上述交叉口运行情况进行仿真，发现第三相位冲突点，该交叉口信号配时中南进口直行与北进口左转同相位，车辆在行驶过程中产生了冲突点，对车辆安全行驶和交叉口通行能力均有影响。 对此交叉口信号相位配时进行调整， 利用VISSIM 软件对改善后交叉口情况进行仿真见图2，并与改善前进行对比，在不提高交叉口饱和度的情况下仿真得到最优的改善方案。

图2 改善后交叉口南北进口运行情况示意图

由仿真结果可知， 调整信号配时后对该交叉口延误影响不大，调整方案可行。

4 结论

交叉口是城市交叉口网络中的重要节点， 进行信控交叉口的延误分析对城市道路系统的规划设计，评价和调整信号配时具有十分重要的作用。 基于仿真法利用相关软件模拟车辆运行过程，调整方案最终获得相对满意的结果，避开了调查法所需的大量实际样本数据和计算得到的结果中可能出现的较大偏差， 掌握VISSIM 软件仿真方法对优化乌鲁木齐市交叉口改善及调整方案提供依据。