城市道路交叉口仿真評(píng)價(jià)及優(yōu)化配時(shí)

引 言

交叉口是城市道路網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，是道路網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)所在，也是城市道路的“瓶頸點(diǎn)”[1-3]。行經(jīng)交叉口的車輛及行人都會(huì)在交叉口處匯集，形成各種沖突點(diǎn)，因此常發(fā)生交通擁擠和交通事故。單點(diǎn)交叉口交通信號(hào)控制占城市交叉口的絕大部分，達(dá) 90% 以上[3,4]。因此，合理、有效地管理好單點(diǎn)交叉口的交通問(wèn)題，是解決城市交通問(wèn)題的關(guān)鍵。針對(duì)壽縣古城十字交叉口定時(shí)信號(hào)配時(shí)優(yōu)化進(jìn)行了深入的研究，古城內(nèi)的交通狀況有其自己的特點(diǎn)，城內(nèi)一般重型車數(shù)量很少，而且行人較多。

1 交叉口交通狀況調(diào)查

1.1 交通量調(diào)查

交通量是指在指定時(shí)間內(nèi)通過(guò)道路某點(diǎn)的車輛或行人數(shù)量，調(diào)查的對(duì)象包括行人、機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車。調(diào)查平面交叉口的交通量，獲取交通量的實(shí)際情況，從而準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)出交叉口的運(yùn)行效能，進(jìn)一步提出交通管理控制的優(yōu)化方案。

采用人工調(diào)查的方法對(duì)壽縣古城十字交叉口交通量進(jìn)行了觀測(cè)，將交通流按車種和流向進(jìn)行分流，觀測(cè)點(diǎn)定為道路入口的停車線處，在次斷面上統(tǒng)計(jì)交通量，由1人統(tǒng)一計(jì)時(shí)， 數(shù)人同時(shí)計(jì)數(shù)。為直觀方便地分析交通量，將調(diào)查所得的數(shù)據(jù)列表整理后畫出折線圖，依據(jù)交通工程理論分析了該路口的通行能力。

1.2 交叉口延誤調(diào)查

交叉口延誤是評(píng)價(jià)交叉口服務(wù)水平的重要指標(biāo)，延誤是指由于各種因素而引起的通行時(shí)間損失，包括控制延誤、固定延誤、停車延誤、排隊(duì)延誤、引道延誤和行駛延誤。在交叉口的某個(gè)入口引道安排 1人報(bào)時(shí)，2～3人觀測(cè)，1人記錄。報(bào)時(shí)員按預(yù)先設(shè)定的 15 s 的間隔來(lái)報(bào)時(shí)，報(bào)時(shí)間隔可由具體情況設(shè)定，觀察員統(tǒng)計(jì)停在停車線之后的車輛數(shù)量，統(tǒng)計(jì)員記錄。分開(kāi)統(tǒng)計(jì)每分內(nèi)停駛車輛和非停駛車輛。要注意錯(cuò)開(kāi)調(diào)查開(kāi)始時(shí)間和信號(hào)周期開(kāi)始時(shí)間。

2 交叉口流量分析及評(píng)價(jià)

2.1 交叉口流量分析

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，交通高峰期為上午 10 點(diǎn)到 11 點(diǎn)和下午18 點(diǎn)到 19 點(diǎn)，該交叉口的南進(jìn)口（南大街）作為城區(qū)出入干道， 交通流量在交叉口各進(jìn)口中為最大。交叉口流量見(jiàn)表 1。

2.2 交叉口延誤分析

經(jīng)過(guò)調(diào)查分析，該十字交叉口延誤數(shù)據(jù)如下：

總延誤= 觀測(cè)停車數(shù)量× 觀測(cè)時(shí)間

=302×15=4 520（輛 · s）；

停止車輛每臺(tái)平均延誤 = 總延誤 / 停駛車輛臺(tái)數(shù)

=4 530/226=20.04（s）；

駛?cè)虢徊婵谲囕v每臺(tái)平均延誤 = 總延誤 / 駛?cè)虢煌?

=4 530/336=13.48（s）；

停 駛 車 輛 百 分 比 = 停 駛 車 輛 數(shù) / 駛 入 交 通 量

=226/336×100%=67.26%。

實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)計(jì)算得該十字交叉口的停駛車平均延誤比較長(zhǎng)，停駛百分比為 67%，由測(cè)得的數(shù)據(jù)就可得出該交叉口的交通處于擁堵?tīng)顟B(tài)，和調(diào)查員所觀測(cè)到的情況相同。該路段的通行能力明顯不足，在道路改造與重新設(shè)計(jì)、規(guī)劃時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮道路容量，提高道路的通行能力。

3 交叉口仿真分析及優(yōu)化

基于德國(guó)PTV 公司開(kāi)發(fā)的微觀交通流仿真軟件VISSIM， 對(duì)該交叉口調(diào)查的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果與調(diào)查分析的結(jié)果進(jìn)行比較。交叉口仿真現(xiàn)狀如圖 1 所示。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，排隊(duì)長(zhǎng)度和平均行程時(shí)間這兩個(gè)指標(biāo)可以比較準(zhǔn)確地反應(yīng)交通狀況，所以選擇排隊(duì)長(zhǎng)度和行程時(shí)間為評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表 2。

結(jié)合圖 1 和表 2 中的數(shù)據(jù)均可得出南進(jìn)口的排隊(duì)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，而且由表 2 中可看到，南進(jìn)口的行程時(shí)間較長(zhǎng)，這說(shuō)明南進(jìn)口的交通狀況擁堵比較嚴(yán)重，與實(shí)際情況相符。南大街是繁華的商業(yè)區(qū)，車流量比較多，也比較擁堵。從表 2 中可以看出， 南進(jìn)口的左轉(zhuǎn)平均行程時(shí)間很長(zhǎng)，其左轉(zhuǎn)的車輛也相應(yīng)的較多，對(duì)于這種左轉(zhuǎn)車輛較多的路口可以采用三相知，即增加左轉(zhuǎn)相位來(lái)改善交通狀況。

根據(jù)交叉口的交通流特性，在主要考察交叉口的通行能力與延誤這兩個(gè)因素的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)配時(shí)方案來(lái)滿足交 通的需求。在交叉口應(yīng)用新的配時(shí)方案，并對(duì)改善后的交通狀 況進(jìn)行仿真分析，得到改善后的仿真結(jié)果，與原來(lái)的結(jié)果相比 較，結(jié)果見(jiàn)表 3。

4 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)改善后，交通狀況明顯得到改善，南進(jìn)口的排隊(duì)長(zhǎng)度 明顯減小，改善前后的排隊(duì)長(zhǎng)度相差還是比較大的，但是其 他進(jìn)口的排隊(duì)長(zhǎng)度變化并不大，這說(shuō)明優(yōu)化后的方案是可行的。 從仿真的結(jié)果比較來(lái)看，原南進(jìn)口的交通量被其他進(jìn)口分擔(dān)， 因此降低了南進(jìn)口的交通壓力，改善了交通環(huán)境。