基于vissim交通仿真研究小区开放对道路通行的影响

王 森，商佑铭，于春梅，刘志超，支小慧

(1.沈阳建筑大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110168；2.沈阳建筑大学土木工程学院，辽宁 沈阳 110168；3.沈阳建筑大学信息与控制工程学院，辽宁 沈阳 110168)

基于vissim交通仿真研究小区开放对道路通行的影响

王 森1，商佑铭2，于春梅1，刘志超1，支小慧3

(1.沈阳建筑大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110168；2.沈阳建筑大学土木工程学院，辽宁 沈阳 110168；3.沈阳建筑大学信息与控制工程学院，辽宁 沈阳 110168)

近期，国务院发布的关于推广街区制，原则上不再建设封闭住宅小区，已建成的住宅小区和单位大院要逐步开放等意见，引起了广泛的关注。那么，小区开放到底对周边道路有何影响呢？通过构建三个模型和交通仿真用以探究小区开放是否对交通拥堵问题有积极的缓解作用。将开放小区和不开放小区的交通情况进行对比，进而比较出开放小区到底对附近的交通状况产生了怎样的影响。

车线断面法 ；安全防撞距离模型；交通仿真

0 引 言

随着社会的进步，汽车成为一个家庭出行的必要工具。但随着车辆的日益增多，交通拥堵也随之增多，所以缓解道路交通拥堵刻不容缓。本文要研究的是小区开放对道路交通的影响。评价道路交通有多种方式，但如果能选取较为简单，便于理解的数学模型，就更加便于交通管理部门正确估算小区开放对周边交通的影响程度，也可以提供正确的改善周边道路设施提供理论依据。

1 问题阐述

着重解决下列三个问题。

(1)采用合理的评价指标体系，进行对开放小区对周边道路交通影响的评价。

(2)通过建立一个关于车辆通行的数学模型，以此研究小区开放对周边道路通行的影响。

(3)用之前所建立的模型，构建或选取不同的小区类型，定量比较小区开放前后对周边道路同行的影响。

2 模型假设

(1)假设十字形路段只有直行和直行混右两车道。

(2)假设进出小区的都是小型车。

(3)假设交汇的路段为主干路与次干路。

(4)假设车辆安全行驶，不发生交通事故。

(5)假设驾驶员正常行驶时保持安全防撞距离。

3 符号说明

表1

符号符号说明Z直直行车道通行能力Z右右转车道通行能力Z直右直右混行专用车道通行能力K直右混行干扰折减因数T周信号灯的一个周期时间t绿一个周期绿灯所占时间t加车辆加速时间t间前后车连续通过停车线的平局时间间隔n右右转车所占总车辆百分率an车辆n驾驶员所愿采用最大加速度bn车辆n驾驶员所愿采用最大减速度＾b车辆n认为车辆n-1会采取的最大减速度Sn-1车辆的效果尺寸a加权平均加速度

4 模型的建立与求解

4.1 问题一模型建立

(1)模型建立

假设原小区为T型路段，小区开放后原先小区内部的道路与外部主干路联通，变为“十”字型路段。设路段共四车道，即单方向双车道(见图1)。靠近路段中央的为直行车道，另一条为直行混右转车道。十字路口中央为主干路与次干路交汇区域。假设我们观察主干路车流由西向东行驶的一侧，路口处只允许车辆右转。

图1 小区开放后“十”字路段图

(2)模型求解

在图1中，我们选取下半部分(由西向东)进行模型求解，并分情况进行讨论:

①直行车道通行能力

一条直行车道通行能力为

(1)

②右转车道通行能力

一条专用右转车道通行能力

Z右=3 600/t右(辆/h)

(2)

式中：t右表示前后两右转车连续驶过停车线的时间间隔，小汽车的t右平均为4.5 s。

③直右混行专用车道通行能力

(3)

式中：K可取1.5。

将(1)(3)公式进行相加得出

(4)

我们设车流量小汽车∶客车∶货车∶行人=5∶2∶2∶1。对加速度进行加权平均就有

(5)

根据表2，知主干路与此干路的极限通行能力为4 400辆/h，Z=4 400辆/h，将各个已知数值带入(4)中解得n右≈38.74%，即右转车所占比例极限为38.74%。

表2 平面设计十字道口的通行能力

本表参考《城市管理交通指南》。

(3)结果分析

我们得出当小区开放后，右转车所占比例右转车所占比例超出较多，即超过了平面设计十字道口的通行能力，就会发生交通拥堵。反之，则小区周边交通通行顺畅。

4.2 问题二模型建立

小区开放之后，从次干路汇聚进入主干路的车流量增加，对小区附近交通情况产生重大影响。由于车辆跟随密集，汽车的减速度和加速度，以及跟车距离等指标就显得尤为重要。我们根据实际情况建立安全防撞距离模型，以研究开放小区对周边交通情况的影响。

安全防撞距离模型没有从刺激反应这一常规方面入手，而是要寻找一个特定的跟驰距离。我们将第n辆车、第n辆车前后的第n-1辆车和第n+1辆车用简图形式表示出。

由于小区内空间较为狭窄，所以选择从安全防撞距离入手才更加合理。根据前车驾驶员的行为，后车驾驶员也做出相应的反应，即使调整车速和车距，通过模拟我们就能得到小区开放对交通情况的影响。

安全防撞距离表达式为

(6)

vn2(t+T)=bnT+

(7)

vn(t+T)=min{vn1(t+T),vn2(t+T)}

(8)

式中:Sn1的值等于车身长度加停车间距。

4.3 问题三模型建立

(1)建立交通仿真模型

为了研究小区开放对周边地区的交通影响，我们使用软件进行了仿真模拟。交通流仿真系统用于分析各种运行的交通系统。

接着，将鸟瞰图作为背景图插入到软件中，根据查找《城市道路工程设计规范》第六十四页(见表3)。

表3 《公路工程技术标准》所规定机动车的车道宽度

根据表3，我们可将小区和主干路的车道宽度设为(双车道)，进而得出车辆的最高行驶速度为，不考虑行人，根据实际情况，各个车型的期望速度、相对流量设置如表4所示。

表4 各个车型的期望速度和相对流量

为了更加符合实际的情况，我们在路口处设置了红绿灯，其中一个信号灯的周期为，在路口停车后，再次启动会有一个短暂的反应时间，我们为了便于模拟，将反应时间设置成和黄灯一样的5s，就是认为驾驶员从红灯结束就开始准备，在黄灯期间完成所有准备工作，在变成绿灯的刹那，在极短时间提速到标准速度，不考虑加速时间。红灯、绿灯、和黄灯的时间如表5所示。

表5 红灯、绿灯、黄灯时间

在仿真中，我们发现如果分为两次进行模拟，将两次模拟结果比较时不够明显与直观，很难归纳出我们需要的结论。所以，我们改变了模拟方式：选择两个相对的路口，一条是对小区开放的“十”字形路口，另一条不对小区开放，是一条“”形路口，上方部分为“十”字形路口，在图的下方部分为是一条“”形路口(即下方小区不对外开放)。设置相关系数之后，两条道路一上一下同时进行模拟，如此一来，我们可以同时看到两种情况下的交通情况，便于我们根据现象比较，也更加直观，得出的数据也有便于我们直接看出比较结果。

紧接着，我们开始对其仿真，我们给两个路口共七条道路分别添加7个不同的监测点用以监测车辆的速度，监测点1、2、3、4分布在“十”字型路段，监测点5、6、7分布在“”字形路段。当车辆速度正常，证明道路交通是顺畅的，当车辆速度明显较低时，就表示此刻的车辆正在拥堵。

(2)运行交通仿真模型

在所有参数设置好之后，我们开始运行交通仿真系统。

(3)输出仿真结果

为了避免偶然性，我们进行了10组模拟，10组数据都出奇的相似，我们选出了其中的三组作为最后的结果比较。

(4)分析输出结果

根据三组结果显示，第一组、第二组、第三组的五号速度监测点所监测的平均速度分别为、、，皆为7个监测点所检测点的平均速度最小值，并且该速度小于其他监测点所检测的平均速度，又因为五号监测点位于“”字形路段，所以我们可认为，该路段较“十”字形路段拥堵，所以可以得出开放小区对周边道路交通的疏通是具有积极意义的。

[1] 李向朋.城市交通拥堵对策—封闭型小区交通开放研究[D].长沙理工大学,2014：15-23.

[2] 林臻.机动化背景下我国大学校园交通的优化策略研究[D].同济大学,2007：59-70.

[3] 蒋超.街区制推广中的法律问题探析——业主权利保护的视角[J]. 广西政法管理干部学院学报,2016：26-30.

Adissertationontheinfluenceofcommunityopeningonroadaccessbasedonvissimtrafficsimulation

WANG Sen1, SHANG You-ming2，YU Chun-mei1，LIU Zhi-chao1，ZHI Xiao-hui3

(1.School of Mechanical Engineering, Shenyang Jianzhu University, Shenyang，Liaoning 1110168, China; 2.School of Information and Control Engineering, Shenyang Jianzhu University, Shenyang ，Liaoning 1110168, China; 3.School of Information and Control Engineering, Shenyang Jianzhu University, Shenyang，Liaoning 110168, China)

Recently, the State Council issued on the promotion of street system, in principle, no longer building a closed residential area, has been completed residential quarters and units to be gradually open and other views, has aroused widespread concern. So, what is the impact of the opening of the district on the surrounding roads? In this paper, three models and Vissimtraffic simulations system are used to explore whether the opening of the district has a positive effect on the traffic congestion problem. Will open the district and not open the traffic situation of the district to compare, and then compare the open cell in the end to the nearby traffic situation had a kind of impact.

car line section method; safety crash distance model; vissim traffic simulation

2017-05-08

王森(1995-)，男，河南兰考人，研究方向：机械设计制造及其自动化。

U492

A

1008-3383(2017)11-0201-03