VISSIM仿真在交叉口信号配时优化中的应用

2019年第6期

信息与电脑

China Computer & Communication

软件开发与应用VISSIM仿真在交叉口信号配时优化中的应用

张 萌

（陕西交通职业技术学院，陕西 西安 710018）

摘 要：城市道路平面信号交叉口是道路系统中重要的组成部分，交叉口信号配时对交通的有效运行具有重要影响。因此，如何提高交叉路口的通行能力对城市交通具有重要意义。以西安市凤城九路和文景路交叉口为例，通过调查分析交叉口现状及交通量，利用修正饱和流量模型优化该交叉口的信号配时。笔者利用VISSIM软件对优化前后的配时方案进行仿真评价，从而判断优化方案是否合理。

关键词：交叉口；信号配时；饱和流量；VISSIM

中图分类号：U491.54 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2019）06-119-03

Application of VISSIM Simulation in Signal Timing Optimization at Intersection

Zhang Meng

(Shaanxi College of Communication Technology, Xi'an Shaanxi 710018, China) Abstract: Urban road signalized intersection is an important part of road system. Signal timing of intersection has an important impact on the effective operation of traffic. Therefore, how to improve the traffic capacity of intersections is of great significance to urban traffic. Taking Fengcheng 9 Road and Wenjing Road intersection in Xi'an as an example, the present situation and traffic volume of the intersection are investigated and analyzed, and the signal timing of the intersection is optimized by using the modified saturated flow model. The author uses VISSIM software to simulate and evaluate the timing schemes before and after optimization, so as to judge whether the optimization scheme is reasonable.

Key words: intersection; signal timing; saturated flow; VISSIM

1 交叉口基本状况

文景路凤城九路交叉口位于西安市南北主干道文景路和

东西干道凤城十路的交汇处。该交叉口西南角有中国建筑西

北设计研究院，东南脚有城市运动公园，周边还有很多店铺。

该交叉口南北方向为单向5车道，3条直行车道，一条左转

专用车道，一条右转专用车道，车道宽均为3.5 m；东西方

向为单向4车道，东进口一条直行车道，两条左转专用车道，

一条直右车道，车道宽均为3.2 m，西进口有一条专用左转

车道，两条直行车道，一条直右车道，车道宽均为3.2 m，

如图1所示。

该交叉口的相位方案采用四相位，第一相位为南北直行，

绿灯灯时50 s；第二相位为南北左转，绿灯灯时26 s；第三

相位为东西直行，绿灯灯时34 s；第四相位为东西左转，绿

灯灯时22 s，信号周期为144 s。交叉口交通量调查比较复

杂，依据该交叉口交通流特性，采用人工观测法，观测早高

峰（7:30—8:30）的交通量，调查结果如表1所示。图1 文景路凤城九路交叉口平面布局图

基金项目：2017年度陕西交通职业技术学院院级课题（项目编号：YJ170010）。

作者简介：张萌(1985—)，女，陕西西安人，硕士研究生，讲师。研究方向：交通规划、轨道交通等。

2019年第6期

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软件开发与应用

表1 交叉口机动车高峰小时交通量汇总表进口道

大车率/%当量交通/（pcu/h）

北进口

直行

3.8 1 224左转5251右转 5.2333南进口

直行

41 489左转 3.7266右转 4.8203东进口

直行

5.4343左转 3.3336右转5265西进口

直行

3.2428左转

4.1248右转

6.5

172

2 信号配时优化

本文采用TRRL 最佳信号周期配时法

[1-3]

，最佳周期时长为：

0 1.55

1L C Y

+=− 

（1）

其中，L 为一个信号周期内信号损失的总时间（s），等

于各相位损失时间与相位数的乘积，Y 为一个信号周期内各相

位最大流量比的和。该方法以饱和流量作为基础数据，计算各相流量比，从而确定最佳周期。因此，饱和流量的准确性决定了信号配时的准确性。本文通过对西安市文景路的18个信号交叉口进行现场测定，为所观测的饱和流量制作累计频率分布图，从而确定理想饱和流量。直行车道理想饱和流量为 1 840 pcu/h/In，左转车道理想饱和流量为1 670 pcu/h/In [4-5]。利用回归分析拟合不同车道宽度、车道数、大车混入率与饱和流量的关系，提高这些影响因素对应的修正系数，计算结果如表2所示。

表中，S t 为直行车道饱和流量，S bt 为直行车道理想饱和流量，f w 为车道宽修正系数（取值如表3所示），f n 为车道数影响修正系数（取值如表4所示），n 为车道数，S l 为左转专用车道饱和流量，S bl 为左转专用车道理想饱和流量，f HV 为大车影响修正系数，且()1

0.=

180HV f HV +，f HV

为重车率。

表2 各进口车饱和流量计算结果

进口方向直行车道实际饱和流量/（pcu/h）

流量比左转车道实际饱和流量/（pcu/h）

流量比

S bt f w f HV f n n S t y is S bl f w f HV f n n S l y il 南进口1 84010.97 2.7934 9800.301 67010.97111 6200.16北进口1 84010.97 2.7934 9800.251 67010.96111 6030.15东进口1 8400.950.96111 6780.201 6700.950.96 1.9222 9240.13西进口

1 840

0.95

0.98

1.92

2

1 713

0.25

1 670

0.95

0.97

1

1

1 538

0.14

表3 各车道对应的直行车道饱和流量的折减系数车道宽/m 折减系数3.7 1.043.513.20.953

0.9

表4 车道数影响修正系数

车道位置饱和流量/（pcu/h）

修正系数

第一车道18291第二车道16820.92第三车道

1591

0.87

每周期总损失时间为：

()20L Is I A =+−=

∑ 

（2）

其中，Is 为启动损失时间，通常取3 s；I 为绿灯间隔时间（s），即黄灯时间加红灯时间；A 为黄灯时间，取3 s。结合式（1），最佳周期时长为233 s，有效绿灯时间为213 s，第一相位绿灯时长为75 s，第二相位绿灯时长为40 s，第三相位绿灯时长为62 s，第四相位绿灯时长为35 s。

3 VISSIM 仿真及评价

依据文景路与凤城九路交叉口平面布局图，在VISSIM 中描绘路段，通过连接器连接不同路段设置基础数据，包括车辆加/减函数、自由车速和期望车速等参数

[6]

。按照表1输入交通量，利用优先规则设置冲突区域，为交叉口设置信号灯，编辑信号控制机，分别设置现有信号配时方案及优化后的信号配时方案，最终建立VISSIM 仿真模型并进行仿真。

信号配时优化后交叉口的3D 仿真运行图如图2

所示。

图2 优化3D 仿真运行图

VISSIM 仿真软件提供了多种评价指标，这些指标可以通过文本文档和数据库表格等方式输出。本文根据西安市文景路凤城九路信号交叉口的实际交通现状，主要选取了常用的三类评价指标，即行程时间、排队长度以及延误特征参数，