基于VISSIM的交叉口配时优化研究

屈文秋，张淳，张昊，黄龙杨，李诚龙

（1.中国民用航空飞行学院，四川广汉，618307；2.成都市公安局交通管理局，四川成都，610017；3.成都交通投资集团有限公司，四川成都，500643）

0 引言

城市交通拥堵问题日益突出，交通环境日益变差是现在大多数城市的交通现状。交叉口作为道路通行能力、路网通行效率的关键节点，一直是国内外专家学者的研究重点。丁柏群[1]针对主次道路车流量悬殊较大的交叉口设立了多个目标，建立了次要道路红灯末期排队模型、道路剩余容量模型和多参数协调信号控制模型。尹衍航[2]将相邻三个交叉口整合为一个系统，利用绿波思想对交叉口进行信号配时方案的优化，验证结果得到了很好的反馈。戴静[3]利用VISSIM仿真软件对综合待行区进行了微观建模仿真，仿真结果表明综合待行区可以很好的提高交叉口通行能力。徐琛辉[4]针对混合交通问题分别根据机动车、行人以及非机动车的特点提出交叉口信号配时优化方法，并对此进行了仿真验证。王秋平[5]对单点交叉口进行分析建立了非线性函数信号配时模型，可以有效提高交叉口服务水平。张卫华[6]提出在信号灯配时应考虑公交优先的策略，并通过分析表明这一措施有助于提高交叉口整体通行效率。

本文所研究的成都市建设北路一段与红星路交叉口行人数量多、交叉口复杂、流量密度大且南北方向与东西方向流量差异明显，大,因此交通拥堵十分严重，本文将以该此交叉口为例进行仿真建模，并通过分析仿真结果分析给出提高交叉口通行能力的优化方案。

1 交叉口概况

1.1 交叉口组织形式

成都市建设北路一段与红星路交叉口南北向机动车道为双向八车道，两侧设有非机动车道，南进口为两条直行车道，两条直右车道，北进口为三条直行车道，一条直右车道。东西向机动车道为双向六车道，两侧设有非机动车道，东西进口均为两条直行车道，一条右转专用车道，如图1所示。

图1 成都市建设北路一段与红星路交叉口概况

1.2 交叉口流量

本文选用成都市建设北路一段与红星路交叉口在2020年7月17日17：00-19：00交叉口流量数据，如表1所示，并对行人和自行车、电动车等非机动车的流量进行了统计，时间间隔为5分钟，如图2所示。

表1 建设北路一段与红星路交叉口流量(pcu/h)

图2 建设北路一段与红星路交叉口行人、非机动车流量

可以看出此交叉口交通流量呈明显的方向性，南北方向车流量较大，东西方向车流量相对较小。南进口行人和非机动车数量均远大于其他进口，其次北进口行人和非机动车数量较多。基于以上数据处理与分析结果可知南北进口车流量大小和行人、非机动车数量均较大，现状交叉口配时方案基本合理但仍然有待改进。

1.3 交叉口配时方案

成都市建设北路一段与红星路交叉口现状配时方案如图3所示，其中相位一代表南北进口信号灯配时方案，相位二代表东西进口相位配时方案。

图3 交叉口现状配时方案

2 交叉口优化与评价

对此，本文对此交叉口配时方案进行初步优化的计算：第一相位取流量比y1：0.643，第二相位取流量比y2：0.269。

其中, 信号内的总损失时间L,启动损失时间为Ls=3s，黄灯时间A=3，绿灯间隔时间I=3s。

其中，最佳信号周期：C0，一个周期的有效绿灯时间为：Ge，第一相位有效绿灯时间：ge1，第二相位有效绿灯时间：ge2，第一相位绿灯显示时间：g1，第二相位绿灯显示时间：g2。第一相位红灯时间：r1，第二相位红灯时间：r2。

得到优化后的配时方案如图4所示，本文通过VISSIM软件对各原始配时方案、优化后的配时方案以及又进行了4次调整后的调整方案进行评估，选用交叉口平均排队长度、最大排队长度、停车车辆总数、交叉口平均延误时间、交叉口停车延误时间、交叉口停车次数等作为交叉口通行效率的评价指标，仿真结果如表2所示。

图4 优化后的交叉口配时方案

表2 配时方案及其相应的评价结果

通过对以上各配时方案的评估，选定调整方案1为最优配时方案，配时图如图7所示。交叉口平均延误、平均停车延误是评价交叉口通行效率的最常用指标中的两个，本文将这两个指标可视化来表示这几个配时方案通行效率情况。如图5、图6所示。

图5 交叉口平均延误

图6 交叉口平均停车延误

图7 交叉口最优配时方案

3 结论

由图表仿真结果可知最优配时方案相比于原始配时方案在各指标上所呈现的交叉口通行效率均有不同程度的提高，说明了配时方案的有效性。但在仿真分析的过程中发现交叉口车道布局设计不合理、行人流量较大影响机动车出行等问题也会影响交叉口的通行效率但本文并未重新进行规划并进行仿真模拟，因此本文接下来的工作将会考虑继续进行相关研究。