基于VISSIM_的城市环岛导识研究——以大连市学苑广场为例

01
2023.07 / Intelligent Technology and Architectural Design 智能技术与建筑设计peak hours. In order to alleviate this problem and to improve traffic
efficiency, an optimization method of increasing ground guidance is proposed. VISSIM simulation evaluation is conducted for the ground guided and unguided states of the roundabout of Xueyuan Square respectively. Using average vehicle operation delay time, average vehicle parking delay time, average vehicle parking times, and queue length as evaluation indicators, the traffic conditions with and without ground guidance during early peak hours are analyzed and compared. The evaluation results show that ground guidance can effectively reduce conflict points, make the traffic flow of the roundabout more orderly, and improve vehicle operation efficiency Key words VISSIM; ground guide; roundabout; interlaced flow area; guided traffic
环形交通一直是我国早期交通设计中常采用的形式，环岛式组织形式在一定的交通量下可以提高通行效率，但随着城市经济发展，车辆保有量持续增长，现有的环形交通组织方式已经无法满足交通需求[1]。

环形交通组织方式是使进入环岛的车辆按照同一方向行驶，利用分流、合流的方式来减少传统交叉口的冲突点，从而保证环形交通的安全性、观赏性和连续性，但入口瓶颈段和交织流段会降低环岛通行效率[2]。

在环形交通组织实践中发现，交通聚集速度大于环岛的疏散能力是造成拥堵的主要原因[2]。

目前，国内对于环岛的研究大多集中在环岛出入口的信号配时、交通渠化，以及性能分析和慢行提升领域，提升环岛聚集速度与疏散能力的匹配程度，较少考虑到交织流区对疏散能力的影响。

摘要 环岛具有交通连续、无信号灯干扰，以及塑造良好城市
景观等优点。

但随着城市交通量越来越大，传统环岛的交通组织已经难以满足交通需求。

环岛疏散能力受出入口段及交织流区的影响，通过增设信号灯、交通渠化等方法无法干涉机动车进入环岛后的驾驶行为。

岛内交织流区混乱严重，影响环岛疏散能力。

大连是典型的广场城市，环形交通密集，经调研学苑广场高峰时期拥堵严重，为了缓解这一问题并提高交通通行效率，提出增加地面导识引导的优化方法。

分别对学苑广场环岛地面引导与无引导状态进行VISSIM 仿真评价，以车均运行延误时间、车均停车延误时间、车均停车次数，以及排队长度为评价指标，分析对比有无地面引导在早高峰时期的通行状况差异。

评价结果显示，通过地面导识能有效减少冲突点，使环岛车流更加有序，提高车辆运行效率。

关键词 VISSIM；地面导识；环岛；交织流区；引导式交通中图分类号 U412；TU248文献标识码 A
DOI 10.19892/ki.csjz.2023.07.01
Abstract The roundabout has the advantages of continuous traffic, no signal interference and good urban landscape. However, with the increasing urban traffic, the traditional roundabout traffic organization has been difficult to meet the traffic needs. The evacuation capacity of the roundabout is affected by the entrance and exit sections and interlaced flow areas, and methods, such as adding signal lights and channelization of traffic, cannot interfere with the driving behavior of motor vehicles after entering the roundabout. The intertwined flow of the roundabout is severely chaotic, affecting the evacuation capacity of the roundabout [1]. Dalian is a typical square city with dense circular traffic. According to investigation, the congestion in Xueyuan Square is severe during
作者简介：王梦佳（1995-），女。

研究方向：城市道路与交通规划。

通信作者：蔡军（1970-），男，教授。

研究方向：城市道路与交通规划。

作者单位：大连理工大学建筑与艺术学院
基于VISSIM 的城市环岛导识研究
——以大连市学苑广场为例
Study on Urban Roundabout Guidance Based on VISSIM: A Case of Xueyuan Square in Dalian
王梦佳 蔡 军 任子贤
Wang Mengjia, Cai Jun, Ren Zixian
02城市建筑Urbanism and Architecture / 2023.07
大连是广场城市，环岛众多早已成为城市名片，优化现有环形交通组织是城市微更新的必然要求。

学苑广场是大连市进入高新园区的主要入口，现阶段除了广场的三个出口进行了渠化改造外，并没有优化组织方式，各进出口的机动车在出入环岛时不受任何控制，严重制约通行能力的发挥，早晚高峰时期车辆拥堵严重。

基于此，考虑到架设信号灯会消减环形交叉口的道路连贯性，以及立交行驶的成本问题，研究通过路面设计引导机动车进出交叉口的方式，协调环岛进出口、交织区域车流，从而提升环岛通行能力。

该方法在大连市学苑广场环形交通优化中得到应用。

1研究背景
1.1环形交叉口交通特性分析
1.1.1交织流区
从某一支路的入口处到下一支路的出口处，这一区域称为交织流区[3]。

交织流区内的车流通行极为复杂，不仅有跟驰行为，也有变道行为（见图1）。

车流量大时，在交织流区同时、多次发生跟驰与变道行为，会造成区域内交通流混乱，这也是造成环形交叉口拥堵的重要原因之一。

1.1.2车辆换道
车辆换道是机动车行驶行为中的基本操作，是指在周边交通场景的影响下，驾驶员为尽快完成自己的驾驶目标而变换车道的操作过程[4]。

在实际情况下，车辆的换道行为是在不同交通场景下进行的，换道车与周围车之间的交互行为容易引起交通扰动，交通流运行状态、道路通行能力及服务水平等都会受到影响，特别是在瓶颈路段和事故多发区表现得尤为突出[3]。

国内的交通规则虽然是进环岛车避让出环岛车，但实际情况是很多进环岛车辆选择左转并没有让行，出岛车辆等待，导致环岛内车辆排队[5]。

所以避免或者减少车辆在环岛交织区发生变道行为，在一定程度上可以缓解环形交叉口交通拥堵情况。

1.2交叉口现状及存在问题分析
1.2.1环形交叉口现状
学苑广场是由东西方向的黄浦路和南北方向的数码路交会形成的三叉环形交叉口，其相交道均为城市主干道，无信号灯控制，是进出城市中心区、高新园区及旅顺口区的主要出入口，环岛内车流量大（见图2）。

该交叉口中心岛外直径130 m，内直径90 m，广场外环为宽15 m的机动车道，交织长度45 m，所有车辆均按照逆时针方向单向行驶；广场的三个出口进行了简单的渠化改造，为掉头车辆提供路径，转弯半径可通过公交车，除此外没有其他优化组织方式。

数码路北入口为2车道，出口为3车道，此处有环岛区域唯一的人行横道，是市内前往旅顺口区、高新园区的主要出入口之一；黄浦东路出入口均为3车道，距入道口110 m左右有人行过街天桥；黄浦西路出入口均为3车道。

各进出口的车辆出入环岛不受任何控制，严重制约了环岛的通行能力，高峰时期车辆拥堵现象严重（见图3）。

1.2.2存在问题
通过实地调查，分析交叉口存在以下问题。

（1）早高峰时期车流量大，拥堵严重，尤其是出市区向高新园区方向。

如图3所示，红色拥堵部分从7:00开始。

（2）很多驾驶员没有遵守出岛优先的原则，导致出现岛内排队现象。

（3）进岛车辆没有提前变道，在出入口从最右侧车道直接进入环岛，或者在最左侧车道直行，增加冲突点（见图4）。

2引导式设计
2.1设计理念
道路精细化设计理念是指，在设计并规划道路的过程
严重拥堵
比较拥堵
缓行
通畅
图1 交织流区车辆方向示意图（图片来源：作者自绘）
图3 学苑广场高峰期拥堵情况示意图
（图片来源：作者自绘）
图2 学苑广场平面图
（图片来源：作者自绘）
03
2023.07 / Intelligent Technology and Architectural Design 智能技术与建筑设计中，将重点放在细节上，通过改善细小环节来解决道路交通问题。

就道路精细化设计的宗旨来看，在设计过程中，必须特别关注与道路有关的各个细节，将其纳入设计方案中，以实现交通有序化，充分发挥路网功能，最终有效缓解交通拥堵问题，改善交通水平，打造更优良的交通环境[6]。

2.2地面导识设计
学苑广场环岛交叉口出入口段无信号灯控制，处于无序状态，一定程度上依赖驾驶员的自觉性。

考虑到交通连贯性及成本造价，可以通过色彩引导的方式，减少冲突点，使交通运行更有效率、有序。

如图5所示：
（1）紫色区域为左转车道，可以选择掉头或者进入环岛左侧1、2车道。

（同一类型的进口车道，最左侧车道编号为1，以此类推。

）
（2）绿色区域为直行道，只能选择直行。

（3）黄色区域为左直道，可以选择直行或者进入环岛左侧2、3车道。

（4）红色区域为避让区，进岛车辆需要让行出岛车辆。

（5）蓝色区域为自由区，可以选择变道。

3 VISSIM 仿真模拟
3.1仿真参数选取
根据交通组织方案、道路渠化、交通需求等建立仿真
模型，对有引导与无引导两种情况进行模拟。

仿真参数包括交通流量、车辆运行速度、路径选择、车型选择、优先原则等。

3.1.1高峰小时交通量
详细调研了学苑广场环形交通数据，如表1所示。

调查过程分为三个阶段，交通数据收集时间为工作日早高峰6:00—8:00，总计2个小时。

使用安装在拖挂组件上的便携式摄像机进行录像检测，共设置6个检测点。

摄像机在每个数据收集站点记录数据，每个交叉口当天记录，共录制12 h 的视频。

为保证数据的准确性，后续依然测量了2个工作日的同时段交通数据，共计36个小时，随机选择12个小时进行对比，分析数据差值，结果显示测量数据偏差较小，数据准确性较高。

基于此，进行了大型车辆、中型车辆及小型车辆流量统计工作，并用原始录像文件及现场调研分析进行所需数据的校准。

高峰小时交通量是一天内（或上午、下午）最大小时交通量（单位车次/小时）。

它对道路通行能力起控制作用，是交通量的重要指标。

一般早高峰小时交通量大于晚高峰交通量[2]。

表1为学苑广场环形交叉口某一工作日早6:00—8:00的交通流量及车型数据。

仿真模拟时，输入相同车流数据与车型比例。

表1 学苑广场早高峰车辆输入数据统计 单位：辆
出口路
入口道大型车辆中型车辆小型车辆合计黄浦路西
数码路北
81262 1102 217黄浦路东11364 1 5431 720黄浦路西09345354合计194993 9984 291数码路北
黄浦路西
9340 1 3611 494黄浦路东82351 1841 301数码路北98393410合计184832 9383 205黄浦路东
黄浦路西
12186 2 1612 368数码路北7022821913黄浦路东46359369合计
195
114
3 341
3 650
图5 色彩引导示意图（图片来源：VISSIM 软件制图）
图4 
交织流区车辆方向图（图片来源：相机实际拍摄）（a）现状无引导状态（b）现状有引导状态
3.1.2关键参数
路径选择、冲突点设定及优先原则是模拟两种状态的关键参数。

无引导状态下，车辆有一定概率在交叉口入口处或交织流区发生变道行为，同时出岛车辆有一定概率选择不让行，冲突点较多。

模拟交通现状，有引导状态下，车辆需要在进岛前就选择好行驶路径，在道路入口交流织区减少变道行为，同时进岛车辆选择优先避让出岛车辆。

3.1.3评价指标选择
选取排队长度、车辆平均延误、车均停车次数为评价指标。

3.2现状无引导交叉口模拟
按步骤建立环岛仿真模型，输入6:00—8:00交通数据，运用VISSIM 得到交叉口仿真结果与实际模拟效果。

3.2.1冲突区设置
在无引导状态下，进岛车辆均可从入口三车道进入岛内，出岛车辆均可从岛内直接出岛或者变道出岛，冲突点较多（见图6）。

模拟现实情况，允许车辆岛内变道行为。

3.2.2仿真结果
环岛内拥堵严重，容易出现交通堵塞，即使在无信号灯情况下也常出现出口车道车辆较少，而岛内车辆拥堵的
图7 仿真运行过程图（图片来源：软件制图） 图6 出入口冲突点设置图（图片来源：软件制图）图8 3D 模拟示意图（图片来源：软件制图）
图10 路面导识设计后仿真模拟图（图片来源：软件制图）
（a）6:00—7:00
（b）7:00—8:00
表2 
现状环岛高峰期仿真模拟数据
模拟时间6:00—7:00
7:00—8:00
车辆运行延误时间/s 329388车辆平均停车次数/次 1.39 1.1车辆平均速度/（km/h） 3.38 2.87车辆停车延误时间/s
313376排队长度/m
153
145
现象。

仿真运行结果如图7—图9所示，具体参数如表2所示。

仿真结果显示，车辆运行延误时间达到300 s 以上，车辆平均速度低于3.5 km/h，从排队长度达到150 m 左右，在学苑广场环岛拥堵极其严重。

3.3色彩引导交叉口模拟
对经过路面导识设计后的学苑广场仿真模拟，大幅度减少冲突点。

由于直行车流较大，所以直接单独设置一条直行进口车道，可以避免左转车辆与直行车辆之间的交织。

通过在冲突区域设置优先级从而模拟路面导识设计，在进入导识区域时需要按照规则进行驾驶行为（见图 10）。

（1）紫色区域为左转车道，在选择进入环岛左侧1、2车道时，优先避让红色区域出岛车辆。

（2）黄色区域为左直道，在选择进入环岛左侧2、3车道时，优先避让共色区出岛车辆。

（3）蓝色区域为岛内交织区域，可以选择自由变道。

（4）进入绿色区域车辆只允许直行。

（5）设置一定车辆可以环绕一周掉头。

（下转第14页）
图9 仿真运行结果图
（图片来源：软件制图）
[11] 朱寿佳，王建军，赵宁，等． 广州众创空间分布格局及特征研究[C]//
中国城市规划学会，沈阳市人民政府．规划60年：成就与挑战：2016中国城市规划年会论文集（13区域规划与城市经济）．北京：中国建筑工业出版社，2016：193-200．
[12] 李云，钟婧华，曾献君．影响众创空间区位因子对比分析：以福州
和深圳为例[J]．南方建筑，2020（02）：49-55．
[13] 周慧，崔祥民．众创空间空间分布的关联性与影响因素研究[J]．
科技与经济，2020，33（04）：6-10． 
[14] 鲍宏雷，唐根年，邬惠婷．中国特色众创空间分布及其影响因素分析：
来自全国1337家众创空间的数据分析[J]．科技与经济，2017，
30（04）：36-40．
[15] 刘向杰，王敏，刘承良．创业空间的微区位模式及影响因素：以广
州市为例[J/OL]．世界地理研究，2022：1-15[2023-03-17]．/kcms/detail/31.1626.p.20220408.0922.002.
html．
[16] 唐凯，翟国方，何仲禹，等．南京市众创空间时空分布格局及演化
机制研究[J]．现代城市研究，2019（04）：52-59．
[17] 陈嘉平，李静，温耀鸿．“土地租金剩余”视角下旧厂房改造为
创新空间的路径研究：基于广州、深圳对比分析[J]．热带地理，2020，40（05）：795-807．
仿真结果如表3所示，车辆运行延误时间在50 s左右，平均停车次数1左右，平均速度为16~19 km/h，交通效率大幅度提升。

3.4对比分析
在同样对交通流量下，经过路面导识设计后的环岛车辆运行延误时间减少200 s以上，车均行驶速度提高了3~4倍。

通过仿真可以看到加入引导的环形交叉口通行能
力大幅度提高，冲突点减少，车流更加有序，有效地提高道路服务水平，引导方案有效。

4总结
通过对比无引导与有色彩引导两种模拟情景，通过色彩引导能在很大程度上提高交叉口的通行效率，交叉口运行更有效率。

通过这种引导方式不仅能节约出行和时间成本，也能减少改造的成本，对于城市微更新有着重要意义。

但是对于引导式的交通设施，需要政府强有力的管控才能有效运行，否则只是一纸空谈。

如果不加强管控，采取相应措施，则难以满足交通需求，所以需要交通管制部门加以强制性措施，才能从技术和交通管理上提高环岛通行能力，优化交通组织，缓解城市拥堵问题。

可行性较高，通过交通管制，例如摄像头监控、交警监管等，经过一段时间这种引导方式会成为共识。

参考文献
[1] 杨建国．基于VISSIM的无信号环形交叉口与有信号十字交叉口通
行延误情况对比[J]．山西交通科技，2021（01）：99-102．[2] 祖永昶，薛新，付强，等．基于交叉口群协调控制的环岛优化：以
商丘市“商字环岛”为例[J]．中国人民公安大学学报（自然科学版），2022，28（01）：46-51．
[3] 韩萍．环形交叉口交通流运行特性[D]．长春：吉林大学，2011．
[4] 李娟．基于分子动力学的车流运行特性及其模型研究[D]．青岛：
青岛理工大学，2018．
[5] 潘杰，安子贞，马超群，等．双停车线预信号待行区空间优化研究
[J]．交通科技与经济，2021，23（03）：35-41．
[6] 张纪元，王鑫璞，龙绮泓，等．基于VISSIM的城市交叉口仿真优
化[J] ．电子技术与软件工程，2021（07）：68-69．
表3 
路面导识设计后环岛高峰期仿真模拟数据
模拟时间6:00—7:007:00—8:00车辆运行延误时间/s52.145.2
车辆平均停车次数/次 1.250.95
车辆平均速度/（km/h）16.218.6
车辆停车延误时间/s14.411.25
（上接第04页）。