交通微观仿真在交通设计中的应用

陈吉　钱霞

摘要 文章通过平面交叉口改造工程实例，先利用传统设计方法进行调查和分析，提出改造方案，并针对初步改造方案，利用交通微仿真模型预测改造效果，在预测的基础上对改造方案进行调整，施工完成后经过实际观测，达到了较好的预期改造效果；围绕该项目特点，对平面交叉口改造的相关设计以及预期效果的实际落实提出了一些新的设计方法。

关键词 交叉口；改造；交通微仿真

中图分类号 TP391.9文献标识码A文章编号 2096-8949（2023）16-0023-03

0 引言

随着社会经济的发展，城市交通拥堵逐步加剧，拥堵现象已趋于常态化、区域化，各项缓堵措施的实施研究已迫在眉睫。考虑到城市大型建设阶段的完成，对现有道路进行大范围的改造已逐步变得难以实施，需交通管理者进一步提升城市道路精细化管理水平，对现有道路通行能力挖潜增效。

交通精细化管理是交通治理能力的集中体现，各级城市交管部门响应政策要求，致力于实现交通精细化管理，然而管理效果不明确、管理时机难把握等问题不同程度地阻碍着交通精细化管理的实施，亟须技术手段缓解或解决。

随着技术进步，交通仿真逐步用于工程实践。交通仿真的作用在于对现有系统或未来系统的交通运行状况进行再现或预先把握，从而对复杂的交通现象进行解释和分析，找出问题症结，最终有针对性地对所研究的交通系统进行优化。

1 传统交通设计技术路线

目前对城市交叉口改造提升通行能力的技术路线一般如下：①进行现场调查，对现状交叉口通行运行状况进行调研，分析出其交通流特性；②结合该交叉口所处区域的交通状况进行节点评估；③对早晚高峰期的交通特性进行分析，找出拥堵成因，提出微改造方案；④改造方案包括对改造方案路口设施、交叉口车道布设，交通微循环等进行改造；⑤对改造效果作出预测以及评价。

改造效果预测评价过程中，简单公式计算往往不够准确，随着技术的发展，交通流微观仿真系统在工程实际中逐渐得到应用。

2 交通仿真系统的介绍

交通仿真技术是一门对交通运动随时间和空间的变化进行跟踪描述的技术，不仅可以复现交通流时空变化，为道路交通设计提供技术依据，还能通过动画手段非常直观地表现出路网车辆的运行状况和交通拥堵的具体位置[1]。

交通仿真分为宏观、中观、微观3种，其中微观交通仿真模型既融合了宏观与中观模型的一些方面，又较细致地描述了交通环境以及车辆等构成要素，因此微仿真对于交通系统的要素及行为等细节描述优势较强。

该次仿真主要采用PTV-VISSIM仿真软件进行交叉口运营模拟[2]；笔者采用VISSIM仿真模型对交叉口现状以及改造后的交叉运营情况进行仿真对比，验证了微观仿真系统运行结果的有效性。

3 实际工程应用案例

江东中路为南京市重要的南北向快速通道，应天大街为南京市重要的东西向快速路；江东中路与应天大街辅路在此处为十字型平面交叉，交通流量均极大。

3.1 现状交叉口交通问题分析

问题一：空间资源分配与需求匹配较低，存在交通瓶颈

由于互通匝道墩柱的影响，中分带在交叉口范围变宽，道路通行宽度缩窄，存在交通瓶颈。该段同时为江东中路主辅路交织段，交织段80 m范围由正常单向5车道变为3车道。

问题二：转向流量叠加，增加掉头压力

应天大街北侧为市政主干路集庆门大街。集庆门大街现状与江东中路交叉形式为右进右出，行驶车辆无法通过江东中路左转。因此江东中路水西门大街至应天大街1.5 km段，行驶车辆无法从江东中路左转，掉头、左转均须从江东中路－应天大街交叉口完成，增加了此处交叉口左转以及掉头通行压力，如图1所示。

问题三：开口设置不合理，加剧交通拥堵

交叉口早晚高峰期服务水平已达E级及以下；河西金鹰及世贸天誉超大商办投入运营后，掉头车辆进入沿线地块需横跨北出口道，对北出口道交通干扰较大，掉头车道不堪重负，如图2所示。

3.2 优化思路及措施

为最大限度地缓解路口拥堵，笔者结合路口条件及交通流运行特征，采取建模仿真方法论证分析优化措施，制定缓堵方案，如图3所示。

根据交通调查以及现状分析，项目组对此交叉口优化提出2个方案。

方案一：

（1）利用桥下空间，增加一股车道，将左转掉头车道延伸，拉长排队距离。

（2）利用护栏类硬隔离设施，避免交织，引导车辆提前进出主辅路。

（3）江东中路主辅交织段北移150 m。

（4）在此处交叉口禁止掉头，如图4所示。

方案一经过模拟之后，直行排队长度由278 m缩减至120 m；左转排队长度由285 m缩减至100 m，如图5所示。

方案二：

（1）利用桥下空间，将左转掉头车道从桥墩内侧增加两个车道，拉长排队距离，减少瓶颈交织。

（2）设置单向变道车道线，即主道可变道至辅道，辅道不可变至主道，减少主道交织，并配合设置标牌，提醒辅道可至月安街掉头。

（3）将现状左侧一直行车道设置为左转车道，并设置独立掉头车道，提高掉头及左转运行效率，如图6所示。

方案二经过模拟之后，直行排队长度由278 m缩减至120 m；左转排队长度由285 m缩减至20 m，如图7所示。

经过交通仿真，对车行状况进行模拟，从直行交通、左转交通方面综合考虑，方案二最终占优，如表1所示。

3.3 最终工程改造方案

通过对方案进行交通模拟后，反推优化方案，辅助决策，最终实施了以下措施：

（1）增设车道，疏通瓶颈。利用桥下空间，在桥墩东侧增设两股车道，一股为左转车道，一股为左转掉头车道，提高了道路通行能力。

（2）调整标线，改善导流岛，缓解交织，增加蓄车能力。取消主辅道鱼肚线，增加缓冲空间，削短辅道入主道导流岛，将交织段避开瓶颈段，缓解交织局促情况。

（3）掉头北移，禁止多车道横穿。将北进口道掉头口北移，路段提前掉头，不占据进口道空间；将东北象限主辅绿化带向南延伸40 m，禁止掉头车辆横穿北出口入金鹰等商业地块。

（4）调整站台，消除人车冲突。将东北象限现状设置于隔离带上的公交站台东移至桥下绿化带，减少人流与车流的交织[3]。

3.4 改善效果后评估

路口改造优化后，有效地缓解了江东中路－应天大街路口早晚高峰拥堵问题，减少了排队长度，提高了路段的通行能力和通行效率。

工程实施完成后，检测数据显示，北进口早高峰左转、掉头、直行、右转方向通行量分别提升了15.9%、2.3%、2.6%、4.0%，晚高峰早高峰左转、掉头、直行、右转方向通行量分别提升了8.1%、33.1%、14.8%、57.3%（如表2所示）。

4 结论

该案例交叉口多个方向流量已超饱和，存在空间资源分配与需求匹配较低、瓶颈处交通组织混乱、开口设置不合理等突出问题。研究单位针对路口拥堵原因提出对应的改善方案，利用VISSIM建模仿真，辅助决策；结合仿真结果不断对路口改善方案提出优化，最终通过合理增设车道、调整标线、掉头前移、绿化帶迁移、完善交通标志标线、完善配套设施、加强管理等手段，成功地提高了交叉口的通行能力，缓解交通拥堵情况，成为城市道路交叉口综合治理的一个经典案例，为后续城市交叉口微改造提供一个较好的案例。

参考文献

[1]上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司. 城市道路交叉口设计规程： CJJ152—2010[S]. 北京：中国计划出版社， 2019.

[2]上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司. 城市道路路线设计规范： CJJ193—2012 [S]. 北京：中国计划出版社， 2013.

[3]上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司.城市道路交通设施设计规范： GB 50688—2011 [S].北京：中国计划出版社， 2019.