微观仿真软件VISSIM在交叉口优化中的应用

在现状信号方案中，可以把该方案看成 4 个相位，相位 2、4、6、8 是主相位，相位 1、 3、5、7 可以看成是相位 2、4、6、8 早启和迟断的附加信号时段。
改进方案仍然采用现状的组合相位方案。通过通行能力和早启时间的重新计算，得到改 进方案的周期 T=117s，最后进行自行车和机动车组合配时，得到各进口道各转向的绿灯时 长（如图 5）。
调查的数据成千上万，在这里利用计算机编程搜索求解，即可得到高峰小时的各向参 数。另外，自行车和行人流量的调查是通过调查连续三个 15 分钟的流量进行估算的(见表 1)。
统计分析结果显示：交叉口的高峰小时为 8：10－9：10，东西进口的直行为主要车流， 流量分别达到 836 辆/时、1107 辆/时（见图 2）。车辆以小型汽车居多（见图 3）。
合计
4300
1050
总之，道路条件和交通量的调查都是 VISSIM 所必需的，准确地获取这些数据将为仿真 奠定良好的基础，也是仿真结果可靠性的必要保证。
3 现状问题分析和改进措施的提出
草场门交叉口有其特殊性，通过调查，总结其现状与问题如下： （1）.北京西路东西向在高峰小时车流量较大，直行车辆占有很大比例，拥挤严重，虎 距路上有高架桥，分流大量直行车辆，使得直行车较少，主要为左右转车辆。另外转盘中央 有支撑高架的四根柱子，影响东西向车流的速度。 (2).虎距路（南）道路不规则，且车道分配不均匀，右转车辆较多，很拥挤，且只有一 个右转车道，还有公交车站靠着进口道太近，公交车变道频繁，这严重影响了车流的畅行， 时有堵车。虎距路（北）的公交站也有类似情况，靠着进口道太近，使得一些车辆不得不在 到达进口道时才开始变道，造成进口道车辆运行混乱。 (3).上下午高峰小时的自行车流不容忽视，在调查的过程中，有些市民反映他们骑自行 车通过草场门很拥挤，经常需要变道、占用机动车道，这样既影响机动车和自行车的运行效 率，增加延误和环道排队长度，同时还容易出现交通事故。
交通量（veh/h）
1600 1400 1200 1000
800 600 400 200
0
1019
240 115 20 北京西路（东）1ຫໍສະໝຸດ 03730123 27
50
187 95 46
北京西路（西） 虎距路（南） 高峰小时（8：10-9：10）
公交 除公交外的其它大 车 中车 小车
629
105 34 118 虎距路（北）
运行软件之后的输出文件记录了每个进口道、左直右每个方向上车辆的平均行程时间、 损失时间、停车率和排队长度。其结果如下：
表 2 现状和改进方案的机动车行车时间
（单位：s）
方位 南 南 南 东 东 东 北 北 北 西 西 西
方案
直左右直左右直左右直左右
现状
179 166 237 103 100 86. 143 109 103 92 86. 65.
图 7 改进方案的仿真 3D 图
设置了平均行程时间、损失时间、停车率和排队长度的检测断面后，然后在软件中设 置运行结果的输出文件，现在就可以运行软件了（如图 6，7 所示）。由于仿真的随机因素， 使得一次仿真的结果具有不稳定性。所以，对每一个现状和改进方案都采用不同的随机因子 进行 3 次独立的仿真（随机因子分别取 42、50、20），保证仿真结果的稳定性。每次仿真时 间为 3600 秒，取第 900 秒到 5400 秒时间内的数据着评价，因为开始时仿真系统没有车辆， 需等进出系统车辆数稳定后才能进行评价。在这个环行交叉路口系统中，900 秒的时间是足 够的。
图 3 高峰小时各进口道各种车型的分布图
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表 1 上午高峰小时自行车与行人交通量
进口
自行车（辆/小时） 行人（人/小时）
东
左
100
直
600
400
右
300
西
左
200
250
直
1400
右
400
南
左
150
直
100
200
右
250
北
左
400
直
160
200
右
240
图 5 改进方案机动车与自行车组合配时图
说明：黄灯时间为 3s，1 为南直，其中绿灯 34s；2 为南右，其中绿灯 46s；3 为东直， 其中绿灯 37s；4 为东右，其中绿灯 45s；5 为西直，其中绿灯 36s；6 为西右，其中绿灯 50s； 7 为北直，其中绿灯 28s；8 为北右，其中绿灯 51s；9 为东侧环道，其中绿灯 40s；10 为西 侧环道，其中绿灯 75s；11 为东侧自行车道绿灯 14s；12 为北侧侧自行车道绿灯 17s；13 为西侧自行车道，绿灯 16s；14 为南侧自行车道，绿灯 38s。
5 仿真分析
首先采用微观仿真软件 VISSIM 3.70 建立该交叉口的仿真模型[4]，包括道路结构、机
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动车、公共汽车、非机动车、行人、信号灯的设置与加载，在仿真模型建立之后，就可以进 行定义评价指标进行仿真分析了。
所谓评价指标就是在模拟过程中可以获得的运行指标，利用这些指标就可以评估方案的 优劣。本文以平均行程时间、损失时间、停车率和排队长度为评价指标。其定义如下[1]：
南进口
东进口
北进口
西进口
现状 改进后
图 8 现状和改进方案的机动车行车时间对比图
表 3 现状和改进方案的机动车延误时间
（单位：s）
方位 南直 南左 南右 东直 东左 东右 北直 北左 北右 西直 西左 西右
方案
现状
133. 122. 200. 66.9 67.7 56.8 90.1 74.8 68.3 57.5 51.5 34.8
(3) 将虎距路（北）的车站向后移 25m，以减少对进口道车辆的干扰。 (4) 增加非机动车道（主要是自行车道）的宽度为 8m，转盘放在两个柱子之间，自行 车道放在柱子之外，柱子起到了隔离机动车道和非机动车道的作用。 (5) 重新配时，以得到适应改造后道路条件的信号设置。 有了这些改进方案，将把它们放在 VISSIM 中进行仿真，以便于进行定量分析
同时这个方向也是草场门进城的最佳方向；南北方向即为虎距路，由于高架桥的存在和一些
交通管制措施，使得两方向的直行车辆很少，左右转的车辆占据了相当大的分量,直行车多
为公交车辆。
2 交通调查
交通调查[3]分为道路条件的调查、交通量调查。 道路条件的调查分为道路路段和交叉口条件的调查。道路路段调查分为车道数，车道长 度、宽度的调查；交叉口条件调查分为各方向进出口道的左行、右行、直行车道数，车道（包 括环道）的长度、宽度，信号相位即相应的时长的调查。 交通量调查即是调查一段时间内（仿真时取用高峰小时）各向进口道车辆运行的参数。 在该环形交叉口中，由于中心环岛的直径达到 48m，这使得交通量的调查尤为困难，在这里
主相位，相位 1、3、5、7 为小相位。组合相位[2]是考虑到不均衡车流对于时空资源的浪费 而提出的。通常是同一相位的两股和多股车流中一个方向的流量相对较多，这样就会出现该 方向的车辆在同一相位放完，而其他相位的车流为此等待无法通行，造成交叉口时间和空间 资源的浪费，所以，合理地设置组合相位可以极大程度地提高交叉口运行效率，是决定点控 制定时信号交叉口交通效益的主要因素之一。
前言
随着中国经济的飞速发展，城市化的步伐日益加快，城市道路越来越不满足交通需求量 的增长。近年来，人们在不断寻求一种使城市交叉路口既顺畅又不显浪费的方法和途径。如 何选择最优的交叉口建设方案和最佳改造措施是迫切需要的，如果道路新建以后不能很好地 满足交通量的需求，甚至造成拥挤、堵塞，这种重复投资必然会带来巨大的浪费，在这种需 求下，交通仿真这门新兴学科发展了起来。仿真提供了一个模拟的手段，通过仿真可以获取 未来的信息，尽管有一定误差，但是却很有指导意义。
4 信号配时
通过观察记录得到现状信号的灯的周期 125s 其相位、相序图（如图 4），由于东西向的 车流较大，该环形交叉口在东西向的两个环道上设有环道信号灯。
图 4 现状信号灯相位、相序图
分析以上 8 个相位，可以发现该信号方案是常见的组合相位方案，相位 2、4、6、8 为
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微观仿真软件 VISSIM 在交叉口优化中的应用
施泉，吴中
南京河海大学交通学院 （210098）
E-mail：shiquan0403@
摘 要：本文以南京草场门这一典型的环形交叉口为例。通过现场调查,取得交叉口高峰 小时的交通特征参数,应用微观仿真软件（VISSIM3.70）和交通理论计算,采用信号配时、 交通工程和交通管理等方法，对原交通控制方案进行改进、仿真和优化。 关键词：交通调查；信号配时；微观仿真；交通优化
(4).右转车辆影响过街自行车和行人
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通过调查和分析，可以知道，草场门交叉口的主要矛盾就是东西向的直行车辆很大（包 括机动车和自行车）。
抓住主要矛盾是分析问题的关键，为了提高的东西向车辆的通行能力以及改善其他进 口道的组织方案，提出以下几点改进方案：
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采用车牌照法（在进出口记录车辆的车牌），调查分上、下午两次高峰时段进行，上午为 7： 30—9；40，下午为 15：50—18：10，根据 VISSIM 仿真软件的要求，确定了调查内容：1， 车辆到达强度λ；2，分配（左行、右行、直行、反方向直行）比例；3，大、中、小车辆比 例；4，公交车到达强度λ；5，自行车流量；6，行人流量。
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改进方案 49.7 50.8 50.2 40.4 43.5 55.6 70 119.9 87.8 52.6 44.9 29.3
延误时间（s）
延误 250
现状 改进后
200
150
100
50
0 南直 南左 南右 东直 东左 东右 北直 北左 北右 西直 西左 西右