城市信號控制交叉口仿真研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)

孫港

摘 要：文章分析了西安市翠華路—育才路道路交叉口擁堵的原因，研究了從改善信號配時方案角度對交叉口進(jìn)行優(yōu)化的可行性，并相應(yīng)地進(jìn)行仿真評估，以出行時間、平均排隊(duì)長度為指標(biāo)對現(xiàn)狀配時方案比較，說明優(yōu)化效果。關(guān)鍵詞：交叉口仿真;VISSIM;信號配時;出行時間;平均排隊(duì)長度中圖分類號：U491.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：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

伴隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，我國機(jī)動車保有量持續(xù)快速增長，交通需求與道路設(shè)施之間不斷產(chǎn)生尖銳矛盾，由此導(dǎo)致了交通擁堵問題日愈嚴(yán)重^[1]。尤其是在行人及車輛的高峰期，某些交叉口路段通行能力不足，造成車流積聚，從而形成堵塞。

VISSIM為德國PTV公司開發(fā)的微觀交通流仿真軟件系統(tǒng)，用于交通系統(tǒng)的各種運(yùn)行分析^[2]。本文以西安市翠華路-育才路交叉口為例，利用Vissim交通微觀仿真模型對該交叉口的擁堵原因進(jìn)行分析與研究，并依據(jù)自定義的結(jié)果評估指標(biāo)對改善分析方案進(jìn)行仿真評價。

1 問題概述

翠華路為雙向四車道，育才路為單向三車道，如圖1所示。研究此交叉口的交通流需考慮到翠華路—興善寺東街交叉口的影響。研究小組選取早7：35-8：35作為早高峰期時段采集機(jī)動車流量數(shù)據(jù)，組內(nèi)成員分配所負(fù)責(zé)觀測點(diǎn)，每5分鐘作為一個計(jì)數(shù)區(qū)間，分別對各進(jìn)口方向、車流方向、車輛類型進(jìn)行了分類體現(xiàn)。流量數(shù)據(jù)根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)計(jì)算整理換算得出^[3-4]，作為車輛輸入流量，如表1所示。其中大型客車的折算系數(shù)取1.5，中型貨車1.5。

獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)后，通過搜索獲得翠華路與育才路交叉口的衛(wèi)星地圖，將地圖作為仿真底圖^[5]。

觀察翠華路—育才路交叉口的信號配時，早高峰期間的交通燈信號相位為：南進(jìn)口直行綠燈78s，紅燈48s;北進(jìn)口直行綠燈60s，黃燈3s，紅燈63s;東進(jìn)口左轉(zhuǎn)綠燈45s，黃燈3s，紅燈78s;翠華路—興善寺東街交叉口南進(jìn)口直行/左轉(zhuǎn)綠燈60s，黃燈3s，紅燈63s;北進(jìn)口直行綠燈78s，紅燈48s;西進(jìn)口左轉(zhuǎn)綠燈45s，黃燈3s，紅燈78s。周期均為126s。

2 建模仿真

2.1 交叉口現(xiàn)狀分析

對兩交叉口早高峰進(jìn)行微觀仿真，在七個進(jìn)口道設(shè)置行程時間檢測器。記錄西進(jìn)口道、南進(jìn)口道、東進(jìn)口道及北進(jìn)口道各個方向行駛車輛的出行時間和排隊(duì)長度。兩路口交叉口路網(wǎng)圖如圖2所示，對兩路口現(xiàn)有交叉口機(jī)動車進(jìn)行仿真如圖3所示。

通過仿真，將VISSIM 仿真的輸出文件進(jìn)行整理，得到西進(jìn)口道、南進(jìn)口道、東進(jìn)口道及北進(jìn)口道上各流向小轎車的出行時間與平均排隊(duì)長度、大型客車的出行時間，分別如表2、表3所示。

2.2 優(yōu)化改進(jìn)

通過實(shí)地調(diào)查及現(xiàn)狀仿真分析，發(fā)現(xiàn)興善寺東街西進(jìn)口向左轉(zhuǎn)與北進(jìn)口直行存在擁堵現(xiàn)象，且左轉(zhuǎn)擁堵程度大于北進(jìn)口直行;育才路東進(jìn)口左轉(zhuǎn)亦存在嚴(yán)重堵塞。對于翠華路—育才路交叉口，調(diào)研人員發(fā)現(xiàn)在7：45—8：00時間段，擁堵極為嚴(yán)重，車輛幾乎難以右轉(zhuǎn)，原因是該時間段內(nèi)行人數(shù)量激增，致使多個信號周期內(nèi)車輛根本無法前進(jìn)，車輛數(shù)并未顯著變化。雖然研究中未考慮行人，但觀察到的實(shí)際情況需要引起重視。翠華路—興善寺東街考慮到主要原因并非是交通需求超出供給能力，道路無法承載現(xiàn)有流量，優(yōu)化思路為改變信號配時。相應(yīng)的優(yōu)化信號配時做法為：對信號控制機(jī)進(jìn)行編輯增加西進(jìn)口左轉(zhuǎn)及南進(jìn)口直行/左轉(zhuǎn)綠燈，同時減少北進(jìn)口直行綠燈時間。

2.3 方案比較

出行時間與平均排隊(duì)長度優(yōu)化前后的變化量（負(fù)值代表縮短）如圖4、圖5所示。

3 結(jié)論

本文以翠華路—育才路為例，運(yùn)用VISSIM 仿真軟件進(jìn)行微觀仿真。通過對交叉口的信號配時優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以改善交叉口的車輛運(yùn)行情況，有效緩解交叉口的車輛擁堵和延誤情形。

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