VISSIM仿真技术在道路施工期交通组织中的应用

高雨田

摘 要：研究基于VISSIM交通仿真软件，搭建广深高速新塘立交段现状交通运行模型，标定模型中各阶段涉及到的车辆-驾驶行为参数。在此基础上，对施工期间交通组织方案进行仿真测试，并根据测试结果对施工期间交通组织方案提出改善建议，最后通过仿真模型，验证改善措施对施工组织期间对车辆通行效率的有效性。研究通过仿真软件定量评价和直观展示广深高速公路新塘互通立交改造期间的交通运行情况，为新塘立交施工期间“保畅”提供理论支持。

关键词：VISSIM 交通仿真 施工期间交通组织

1 引言

广深高速全长122.8公里，是连接广州、东莞、深圳等三地最为重要的交通通道。2019年，广深高速全线平均日交通量达到13万pcu/日，因此，广深高速新塘立交段改扩建期间，通过优化施工组织，维持道路的正常通车，降低因施工对交通造成的压力和群众出行的不便，具有十分重大的意义。

研究采用交通仿真工具，对新塘立交改扩建期间各阶段的交通组织方案进行定量化的多方案测试，并根据评估结果提出施工组织方案的优化建议，为新塘立交改扩建期间“保畅”工作提供理论支持。

2 技术路线

为了确保VISSIM能够较更加真实地反映和重现新塘立交在施工组织期间的实际交通状况，本研究主要通过以下几个步骤：

（1）收集新塘立交现状基本道路数据、道路设计数据、交通管理数据;（2）标定跟车模型参数、车辆特性参数、驾驶员特性参数等仿真过程中涉及的参数，将仿真结果与新塘立交现状的运行状况进行流量和运行速度等方面的校核，从而确保仿真结果更加真实准确;（3）对施工组织各阶段进行敏感度分析，挑出施工组织期间对正常交通运行影响最大的几个阶段，进行重点分析;（4）对施工组织期间最敏感阶段进行仿真;（5）提出结论及建议，见图1。

3 建模范围及研究时段及年限

3.1 建模范围

本次仿真的路网建模范围为广深高速新塘立交段、上下高速各匝道、上下高速各收费站及国道G107新塘立交段。

3.2 研究时段

本次仿真分为两个研究年限：现状研究年，施工组织期间研究年，研究时段为正常工作日晚高峰。

4 交通运行状况分析

（1）交通量。2019年萝岗-新塘段的日均交通量折算数为13.5万/天，新塘-麻涌段的日均交通量折算数为12.1万/天。高速公路主线能够保持四级服务水平，各上下高速匝道均能够保持三级及以上服务水平，高速公路主线及各匝道均能保持良好的运作状态。（2）交通构成。根据广深高速实际收费收入数据，广深高速新塘立交段车型组成以一类客车为主，约占总交通量的72%左右。货车约占总交通量的24%，其中三类及以上货车占比约为12.5%。（3）交通时空分布。根据广深高速实际收费收入数据，广深高速新塘立交段高峰小时约出现在晚18：00-19：00，且日交通量时空分布较为均匀，高峰小时系数约为0.07。

5 现状模型搭建及敏感阶段方案测试

5.1 现状路网搭建

（1）路网搭建。VISSIM模型中的道路网络系统由路段（Link）和连接器（Connector）构成，二者的参数将直接影响到车辆行为、冲突区域等重要因素。正式建模之前需要导入底图，在此基础上绘制路段（Link）及连接器（Connector），确保模型能够有效地反映路网的基本几何属性。（2）车辆输入。车辆输入主要包含三方面的内容。一是为车辆组成设置不同的车辆类型、流量比例和期望速度分布;二是根据不同的车辆组成，设置不同时间间隔内的精确或者随机流量;三是根据仿真的不同要求，考虑输入车辆流量的时变特性。（3）路径设置。车辆路径是指决策点和目的地之间的通路。（4）关键参数设置与标定。本次建模根据高速公路实际特性，设置一类客车、二类客车、三类客车、一类货车、二类货车、三类货车、四类货车、五类货车共计8种车型。车型分类与高速公路收费分类保持一致。根据各车型分别设置最大加速度、期望加速度、最大减速度、期望减速度、期望速度分布、驾驶行为参数（城市道路基于Wiedemann74模型、高速公路基于Wiedemann99模型）、城市道路跟车模型参数（平均停车间距、安全距离的附加部分、安全距离的倍数部分）、高速路跟车模型参数（停车间距、W99cc1车头时距分布）、ETC车辆比例、收费站进口服务时间、收费站出口服务时间等三十余项参数。（5）模型校验。VISSIM 仿真模型不可能百分之百的再现现实世界的交通运行情况，校准指标则是我们所建立的模型对于现实世界再现的准确性的直观评价。根据项目的实际情况，本研究选取流量的GEH值和速度偏差两个指标作为模型校核的校核指标，其中GEH值为一种国际通用的模型验证方法，其计算公式为：（E：模型计算值、V：实际测量值）。根据校验，现状模型流量的GEH值均小于5，速度单个路段误差在20%以内。

根据校验结果，现状模型能够较为真实地反映新塘立交现状运行状况，各参数标定结果较为客观。

5.2 敏感阶段测试

新塘立交施工期间交通组织共分为八个阶段，根据综合比选，阶段四的交通需要借由多条临时施工便道进行转换，对通行效率的影響最为显著。因此研究选取阶段四作为最敏感阶段，基于现状路网模型中标定出的各“车辆-驾驶员行为”参数，针对阶段四搭建路网模型，对其方案进行测试。

阶段四中，北行主线维持现有行车路径，南行主线借道新建匝道A、B。北行主线运行状况良好，南行主线借道匝道，限速由120km/h降为60km/h。根据仿真结果，研究提出为了减少南行主线在借道过程中与去往其他方向的交通流交织，从而削减南行主线的通行能力，采取以下两个措施优化施工组织方案，以保证主线畅通：

措施一：在阶段四往深圳方向主线借道匝道A期间，提前设置指示牌引导下高速车辆走最外侧车道，禁止在匝道A内变道。

措施二：在施工组织阶段四，在南行下高速外侧修建临时匝道，将主线与南行上高速交织转移新建临时匝道，转换为南行上高速与南行下高速的交织。即将交织点由主线转移至匝道，且根据仿真结果，匝道长度能够满足上高速交通流和下高速交通流的变道转换，交通流不会倒灌至主线借道通道，对主线产生干扰。

5.3 仿真结论

根据各项校核指标，新塘立交现状运行模型能够较为真实地和重现反映新塘立交的运行状况。各项参数标定较为合理。新塘立交的现状运行状况良好，现状路网能够承载现状交通量，国道G107出现小面积延误。

第四阶段施工组织期间对新塘立交交通正常运行影响最大，根据仿真结果，研究对施工组织提出两项改进建议，优化后，第四阶段南行主线交通能够较为畅通地通过临时通道。受匝道线形限制，通过车速由施工前的90km/h降为55km/h左右，但其延误尚处在可以接受的程度。

6 结语

研究通过仿真结果，对施工组织期间各阶段提出优化意见，通过减少交织点、提前预警等多种措施，为确保施工期间交通安全、提高交通运作效率、减少施工对社会带来的负面影响等方面提供保障。为提升施工期间交通组织水平提供了一种新的思路。

参考文献：

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[2]孙剑，杨晓光.微观交通仿真模型系统参数校正研究——以VISSIM的应用为例[J]. 交通与计算机，2004（03）：3-6.

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