基于Vissim對隧道車行橫河的仿真分析

引言

公路交通在國民經濟和交通運輸中具有覆蓋面大、適應性強、機動靈活等特點和優(yōu)勢，因此受到重視并得到快速發(fā)展。公路隧道作為公路路線的基本組成部分，具有可改善路線技術標準、減少急彎和陡坡、縮短路線里程及加快運輸效率、避免路基大填大挖、有利于環(huán)境保護等優(yōu)點，因而通過技術經濟條件綜合比較，對公路隧道的選擇和建設日益引起重視，并有很大發(fā)展。

目前，我國已進入公路隧道建設快速發(fā)展時期。在本世紀初開工建設的5~20km的公路隧道近10座，其中亞洲最長的公路隧道(西安至安康高速公路上穿越秦嶺山脈的秦嶺終南山特長公路隧道)的長度達到18.6km。在中長公路隧道設計中，增設車行橫洞連通隧左右橫洞，車行橫洞主要是實現車輛的轉向、隧道發(fā)生交通事故或火災時為車輛提供快速疏散通道?，F今，大多隧道選擇關閉車行橫洞，僅在發(fā)生交通事故或火災時，作為安全通道實現車輛的快速疏散，忽略其車輛轉向功能。本文利用交通仿真軟件，建立了隧道一種車輛通行模型，并通過行程時間、延誤、排隊長度等指標討論了車行橫洞開啟狀況對隧道的影響狀況。

1Vissim交通仿真軟件

進行交通仿真時，一般采用的交通仿真軟件有Vissim、Paramics、AIMSUN，這些軟件可通過建模分析實現交通的分析及優(yōu)化。本文使用Vissim仿真軟件來建立公路隧道模型，探討車行橫道對公路隧道左右橫洞的影響因素。

Vissim仿真系統(tǒng)基本原理

Vissim是由德國PTV公司開發(fā)的微觀交通流仿真系統(tǒng)。Vissim是離散的、隨機的，是以0.1s為時間步長的微觀仿真模型。在Vissim中，車輛的縱向運動采用了心理一生理跟車模型，橫向運動采用基于規(guī)(rule-based)的算法，并采用動態(tài)交通分配進行路徑選擇叫

Vissim軟件系統(tǒng)內部由交通仿真器和信號狀態(tài)發(fā)生器兩大程序組成，它們之間通過接口來交換檢測器的呼叫和信號狀態(tài)。交通仿真器是一個微觀的交通流仿真模型，它包括跟車模型和車道變換模型。信號狀態(tài)發(fā)生器是一個信號控制軟件，它以仿真步長為基礎不斷地從交通仿真器中獲取檢測信息，決定下一仿真時刻的信號狀態(tài)并將這信息傳送給交通仿真器。

Vissim仿真系統(tǒng)基本功能

Vissim可以作為許多交通問題分析的有力工具，它能夠分析在諸如車道特性、交通組成、交通信號燈等約束條件下交通運行情況，不僅能對交通基礎設施實時運行情況進行交通模擬，而且還可以以文件的形式輸出各種交通評價參數[4],如行程時間、排隊長度等。因此，它是分析和評價交通基礎設施建設中各種方案的交通適應性情況的重要工具。

Vissim仿真流程

用Vissim仿真軟件進行仿真的流程圖如圖1所示。

圖1  Vissim仿真流程圖

2交通仿真模型的建立

近年來，隨著汽車排污限制標準提高，公路隧道采用雙洞單向行駛方案，逐漸取代單洞雙向行駛。在模型中，不考慮單向雙車道之間車輛的換道影響，則可建立以下Vissim模型，圖2所示是本設計所建立的Vissim模型。

圖2  Vissim仿真模型圖

一般中長公路隧道中，相鄰車行橫道的間距在20~500m,且車行橫道與隧道左右橫洞的夾角在30°左右。因此，在討論車輛穿梭車行橫道對隧道左右橫洞的影響時,可在模型中假定相鄰車行橫道的間距為500m，左右橫洞的車輛數為1000輛/h，小汽車占50%、貨車占30%、大型客車占20%,設計車速為70km/h，分別討論進入車行橫道的車輛數占左右橫洞車輛數5%、10%、15%、20%時,左右橫洞中間路段車輛的最大行程時間、延誤和車行橫洞中的排隊長度。表1和表2給出了圖2所示模型中右洞和左洞中的車輛數值。

表1右洞數值

3數據分析

由表1的數據可得，車行橫道的分流量在5%~20%,對右橫洞的影響相差不多，則取數值中最大值，即在該路段車輛行駛的最短行駛時間為26.5s,對應行駛速度為73.07km/h,最長行駛時間為30.9s,對應行駛速度為62.63km/h。在檢測路段沒有出現停車現象，故停車時間和停車次數為0,最大延誤為4.5s。在車行橫洞內排隊長度為0,沒有停車現象。

由表2的數據可得，車行橫道的分流量在5%~20%,對左橫洞的影響基本相同，同樣取數值中最大值，即在該路段車輛行駛的最短行駛時間為22.5s,對應行駛速度為73.54km/h,最長行駛時間為24.2s,對應行駛速度為68.34km/h。在檢測路段沒有出現停車現象，故停車時間和停車次數為0,最大延誤為1.5s。在車行橫洞內排隊長度為0,沒有停車現象。

4結語

綜合本文數據分析可知，打開車行橫洞，在分流量占5%~20%之內時，橫穿車行橫道的車輛對左右橫洞的車流影響不大，打開車行橫洞是可行的。車行橫洞的開設也會因為車流所產生的“活塞”作用，加速隧道內的空氣流動，對構建良好的隧道環(huán)境是有益的。但與此同時，打開車行橫洞應當注意以下兩點：

隨著隧道向中長化的快速發(fā)展，在隧道內部，駕駛員的駕駛視野受制約程度大大增強，因此在隧道車行橫道的開口處，應提前設置警示燈，提醒駕駛員減速慢行。

中長化的公路隧道多是在山區(qū)，在建設時會考慮到地形因素，因此可能出現隧道連續(xù)轉彎的情況，所以在這種弧度較大的路段盡量不要打開車行橫洞，以免出現交通事故。

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