VISSIM软件在上跨既有高速公路施工中的应用与研究

寿可尉

(中铁十六局集团第三工程有限公司, 浙江 湖州 313000)

VISSIM软件在上跨既有高速公路施工中的应用与研究

寿可尉

(中铁十六局集团第三工程有限公司, 浙江 湖州 313000)

VISSIM软件是一款功能强大的交通微观仿真软件,是对仿真对象交通系统进行管理、控制和优化的重要实验手段和验证工具。今应用VISSIM交通仿真软件,对温州绕城高速公路西南线万全枢纽上跨甬台温高速公路施工的交通组织方案进行仿真,用最简洁、最直观、最接近实际的方法,论证上跨施工交通组织方案的可行性,并提出优化建议。通过运用该软件检测系统运行输出的评价文件,可作为交通组织方案可行性评估报告的必要支持文件,其运用前景广泛,研究价值较高。

上跨既有高速施工；VISSIM软件；交通仿真；方案评估

近年来,随着我国高速公路的持续发展,越来越多新老高速公路交叉的枢纽工程成为高速网络化的必然选择。同时,上跨既有高速成为新建交叉枢纽方案的最佳选择,在上跨施工过程中,如何充分利用计算机仿真技术,评估交通组织方案的可行性,实现合理的交通组织,已经成为研究的热门话题。

本文通过对温州绕城高速公路西南线上跨甬台温高速公路新建万全枢纽工程施工实例,应用VISSIM仿真软件对上跨交通组织方案进行交通仿真和方案评估。通过对既有高速实际交通情况的数据采集和分析,有针对性地选择合理数据导入计算机软件系统,对交通组织方案进行模拟运行,评估交通组织方案的可行性,并提出优化建议。

1 交通仿真技术

交通仿真是20世纪60年代以来[1],随着计算机技术的进步而发展起来的采用计算交通仿真机数字模型来反映复杂道路交通现象的交通分析技术和方法。从试验角度看,道路交通仿真是再现交通流时间和空间变化的模拟技术。交通仿真作为仿真科学在交通领域的应用分支,是随着系统仿真的发展而发展起来的,它以相似原理、信息技术、系统工程和交通工程领域的基本理论和专业技术为基础,以计算机为主要工具,利用系统仿真模型模拟道路交通系统的运行状态,采用数字方式或图形方式来描述动态交通系统,它是更好地把握和控制该系统的一门实用技术。

2 新建万全枢纽工程概况

温州绕城高速公路西南线上跨甬台温高速公路,于温州市平阳县万全镇境内新建万全枢纽,该枢纽采用苜蓿叶+定向型枢纽互通立交与甬台温高速公路交叉,交叉桩号为K43+994.832。万全互通至万全枢纽渐变段间主线采用双向八车道标准,路基宽度41.5/20.75 m,枢纽主线桥为双向6车道,设计时速100 km/h。枢纽上跨处甬台温高速为直线段路基,双向4车道,路基宽度28 m,设计时速100 km/h。上跨甬台温高速公路的有主线横塘大桥右幅第23～24跨,横塘大桥左幅第23～24跨,B匝道桥第10～11跨,C匝道桥第21～22跨,F匝道桥第10～11跨,H匝道桥第8～9跨,所有上跨桥均采用预制梁板架设,且均在甬台温高速公路中央分隔处设有墩位。

3 施工路段的车流数据采集

高速公路的车流具有明显的时间分布特征,表现为不均匀性、规律性,与普通公路的车流有较大的区别[2]。上跨施工路段位于甬台温高速瑞安至平阳段,高速里程LK1780+900至LK1781+500,全长1 600 m。车流基本数据采用高速公路车流量统计器统计,统计时间为2014年9月1日至2014年10月1日,24 h统计双向混合车流,不统计中秋、国庆法定节假日车流量,统计天数共21 d,按左右幅计算单日分时段平均车流量,左幅最高车流时间段出现在12∶00—13∶00,为4 424辆,日平均车流53 734辆,统计日均小客车比例为0.83；右幅最高车流时间段出现在17∶00—18∶00,为4 684辆,日平均车流56 446辆,统计日均小客车比例为0.83。统计图见图1。

图1 2014年9月甬台温高速公路瑞平段左右幅日均车流量统计

4 交通组织方案

新建万全枢纽上跨甬台温高速公路,中央分隔带中设置6处桥墩,施工桥梁下部结构时封闭左右幅内侧超车道,施工路段左右幅两侧各拼宽一个4 m的临时行车道,使高速在施工期间保持左右幅两车道通行。扣除两侧防护及砂桶宽度,施工区域净宽8.5 m,封闭施工长约840 m,两端变道减速区域400 m,对施工路段进行限速60 km/h,限速段全长1 640 m,距离施工区域外1.6 km处限速80 km/h。施工路段拥堵长度达500 m时启动应急预案,停止现场施工,开放封闭车道。

5 仿真模拟参数设置及数据输出

交通组织方案仿真模拟施工路段车流量最高峰时段通行情况。首先需对模型参数进行调整,调整的目的是使仿真结构与实际测量的数据差异最小化,并通过软件的检查器设置与仿真系统运行,输出仿真结果得到评价文件。本次仿真主要运用软件中的三类检测输出系统(Files)：Travl Time Sections(行程时间检测)、Delay(延误检测)、Queue Lenqth(排队计数)。

利用软件基本功能建立基本道路元素(Show entire network),修改道路名称、车道数、车道宽度、道路长度等基本信息。交通流输入(Vehicle Inputs)输入车流量、运行时间等信息,设置数据采集(Data Collection Points),然后进入交通组成(Traffic Composition)设置混合车流的小客车比例及行车速度，见图2。

图2 Traffic Composition设置框

用车道限速(Desired Speed Deasions)对各段道路进行速度限制。设置完一系列参数,最后在评价(Evalutin)功能中对行程时间检测(Travl Time Sections)、延误检测(Delay)、排队计数(Queue Lenqth)三类系统进行设置。见图3。

图3 Evalutin File设置框

全部参数设置完成后进行仿真系统运行(Simulatin continuous),直至结束,在文件目录下得到三个评估文件,其文件扩展名分别为*.RSZ、*.STZ、*.MER。扩展名*.RSZ的文件为时间行程检测数据,里面记录平均行程时间及该检测器所含通过的车辆数量与检测的车型等信息；扩展名*.MER的文件为延误数据,里面记录车辆总延误的平均值(单位：s)，及每辆车的平均停车次数与通过车辆数等信息；扩展名*.STZ的文件为排队计数输出,里面记录平均排队长度、最大排队长度、排队内的停车次数(当车辆进入排队状态后的停车次数总和)等信息。

6 仿真评估及优化建议

基于对上跨高速公路交通组织方案仿真结果,仿真软件系统对高速机动车辆的密度、流量及各个行车道的适用性进行了综合评价分析,输出的各类数据切合实际情况。总体来看,施工路段限速60 km/h时,在日均车流高峰期车辆排队长度超过允许范围,启动应急预案将导致施工中断,极有可能造成施工质量事故。以*.STZ文件为例，甬台温高速左幅排队数据输出见图4,图4中No代表车道,Avg 代表平均排队长度，单位为m;max代表最大排队长度，单位为m;Stop代表排队内的停车次数,时间单位为s,检测间隔600 s,从数据分析看,两车道平均排队长度及最大排队长度均超过交通组织方案预定拥堵长度500 m。

Time; Avg; max;Stop; Avg; max;Stop;

No; 1; 1; 1; 2; 2; 2;

600; 0; 0; 0; 0; 0; 0;

1200; 0; 0; 0; 0; 0; 0;

1800; 24; 39; 3; 23; 40; 3;

2400; 91; 107; 7; 98; 110; 8;

3000; 409; 540; 39; 512; 685; 41;

3600; 203; 270; 54; 221; 232; 56;

图4 排队数据输出结果

优化建议：两端变道减速区长度400 m,施工路段840 m均为直线段,在法律及规范允许范围内,该施工路段完全可以将限速调整至80 km/h,距离施工区域外1.6 km处限速100 km/h。对仿真模型的车道限速(Desired Speed Deasions)进行修改后仿真运行,模型未出现车辆排队情况,车流通行较为顺畅。

7 结 语

在深入调查和测量现实交通流的互相作用及特性的基础上,运用VISSIM仿真软件,对温州绕城高速公路西南线万全枢纽上跨甬台温高速公路交通组织方案进行交通模拟仿真,结合定量分析法及模拟演示,真实反映了交通组织方案的可行性和方案本身存在的不足之处。该软件的应用,不仅在交通组织方案的可行性评估报告之外提供了另一种思路和

方法,更是对整个交通组织方案的验证和过程检查,可作为方案可行性评估报告的有利佐证。VISSIM交通仿真软件在上跨既有高速施工中的应用前景广泛,值得深入研究。

[1] 邹智军,杨东援.道路交通仿真研究综述[J]. 交通运输工程学报,2001(2):88-91.

[2] 徐文学.高速公路与区域社会经济发展[M]. 北京：中国铁道运输出版社,2009.

Application and Study of the VISSIM Software on the Construction of Striding Over Existing Expressway

SHOUKewei

2017-03-06

寿可尉(1982—),男，浙江诸暨人，工程师，从事公路工程施工管理工作。

U491.1+23

B

1008-3707(2017)03-0046-03