基于VISSIM仿真的环形交叉口优化实例研究

基于VISSIM仿真的环形交叉口优化实例研究

左琳明

(重庆交通大学 交通运输学院，重庆，400074)

摘  要：交通是国家经济发展的基础设施，解决好交通堵塞问题，可以更好地保障人们的生命健康安全。交叉口是道路交通的重要节点，良好的交叉口渠化设计、高效的信号相位配时能提高道路通行能力，提高城市交通运行效率。环形交叉口以其不需要设置信号灯等优点广泛用于城市交叉口，文章运用VISSIM交通仿真软件对正舟路北段的交叉口的通行能力进行建模分析，提出建立环形交叉口的方案，通过对比改善前后交叉口的平均延误时间。结果表明，在车流量较小的交叉口，设置环形交叉口比信号灯交叉口更加有效降低车辆延误。

关键词：环形交叉口；VISSIM仿真；通行能力；平均延误时间

引 言

往往交通冲突节点多为道路交叉口，交叉口由于车流交汇、行人与车辆交叉、车流方向最多，因此交叉口的管理极为重要。

在环形交叉口方面，郝帅洁等人[1]采用VISSIM软件对环形交叉口通行能力进行仿真研究，康雅玲等人[2]应用VISSIM对无信号控制的环形交叉口进行渠化及信号控制，证明可明显减少交通拥堵，提高交叉口通行能力。王波等人[3]提出了环形交叉口优化方案，并用VISSIM进行仿真评价，得到了最优的环形交叉口改善方案。张燚和成卫[4]提出了一种涡轮式环形交叉口设计，用VISSIM验证了该设计方案能有效减少交叉口的平均延误时和平均停车次数。YANG和JI[5]在交叉口设置停车标志或让行标志，结果用于指导交通标志的设置，减少车辆运行延误。

本文基于VISSIM微观仿真软件，对正舟路北段的一道路交叉口进行了仿真验证，证明了通过建设环形交叉口改善后提高了通行能力，减少了车辆平均延误时间。

1  环形交叉口的特征及通行能力

1.1  环形交叉口的基本特征

环形交叉口是由中心岛、绕岛环道和出入口车道主要的三部分组成，通过在道路交叉口的几何中心设置中心岛，采用环道来组织渠化交通，使进入环形交叉口的车辆按照交通优先规则一律以逆时针方向绕岛行驶[6]。在比较大环形交叉口一般会增设导流线和导流岛，提升车辆在环内行驶的安全性和畅通性。环形交叉口在区域设计上划分为中心岛区、环流区、交织区和出入口区四大区域[7]。

1.2  无信控环形交叉口通行能力

通过对环形交叉口的仿真，可以有效地计算出不同措施下的交叉口通行能力。通行能力计算是对通过某一段面的车辆数进行的计算，对通行能力进行研究时，一般采用间隙接受理论的计算方法来进行通行能力计算[8]。

假设车辆在某交叉口环道内行驶时，车头时距符合负指数分布，

假设可供k辆车进入环形交叉口的可接受间隙为：

(1)

其中：表示环内车辆车头时距；表示入口道车辆车头时距；h表示可接受的间隙；表示最小车头时距。

则无信控的环形交叉口通行能力为：

(2)

其中：表示可供k辆车进入环形交叉口的可接受间隙的概率；q表示无信控交叉口内的车流量。

2  VISSIM环形交叉口优化仿真及结果分析

本文基于VISSIM仿真软件对黔江区武陵大道北段的一十字交叉口进行了微观仿真，把原来的无信号控制的十字交叉口改善成为环形交叉口，将改善前后的交叉口通过能力情况以及延误时间进行对比，证明环形交叉口在车流量不大的情况下能够提升交叉口通行能力。

2.1  交叉口案例简介

由于武陵大道和正舟路建成时间差距过大，建设执行的标准不同，导致车道数有差异，在交叉口处，有“多对一”和“一对多”的情况，并且车道对应存在错位现象，此交叉口的交通流交汇时，车辆都需要停车或减速慢行，通行能力较低。

2.2  环形交叉口改善方案

经过实地考查，该交叉口周围有足够的空余空间可用于建设环形交叉口，，因此可考虑将此交叉口建设成为一个环形交叉口。采取在交叉口中央建立一个直径为40m，3条宽度为4m的环道，将东西南北四个方向的进出口车道汇入环道，形成一个四向三环道的环形交叉口。

采用节点评估法，仿真时间设置为600s，记录数据在100s-600s内的数据，记录间隔时间为250s，经过VISSIM仿真运行，计算车辆通过交叉口的排队长度和延误等指标数据，得到的评价指标各项数据见表1。

表1改善前后交叉口评价指标情况

根据表1可知，通过环形交叉口改善后的武陵大道-正舟路交叉口的各项评价指标均有所下降，平均排队长度降低了29.79%，最大排队长度降低了30.05%，平均延误时间减少了29.74%，说明通过环形交叉口的改善，能够适当提升武陵大道-正舟路交叉口的通行效率，增加了交叉口的通行能力，在一定程度上缓解了此交叉口的交通拥堵压力，保障了行车安全。

3  结语

(1)环形交叉口对提高通行能力有较大的作用，相对于信号控制的交叉口，环形交叉口更适用于车流量较小的情况，若车流量过大，采用环形交叉口增加车辆自由度的优点反过来会增加拥堵的情况发生。

(2)间隙接受理论对无信控环形交叉口通行能力的修正计算，能比较可靠的得出实际通行能力，可运用于未来交叉口的拥堵分析。

参考文献

[1] 郝帅洁，石东阳，马彬涛，张洋洋．基于VISSIM仿真的环形交叉口通行能力分析[J] ．汽车实用技术，2022，47(22)：65-69.

[2] 康雅玲，连培昆，郑似月，江政毅，岳小泉．基于VISSIM仿真的环形交叉口改善方案研究[J] ．交通工程，2022，22(01)：45-50.

[3] 王波，周侃，蔡明．基于VISSIM仿真的环形交叉口改善研究[J] ．交通工程，201，19(02)：50-55.

[4] 张燚，成卫．城市涡轮式环形交叉口的设计及仿真研究[J] ．中外公路，2018，38(05)：285-292.

[5] Yun, M., & Ji, J.. Delay Analysis of Stop Sign Intersection and Yield Sign Intersection based on VISSIM. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 2013, 96, 2024–2031.

[6] 徐吉谦，陈学武．交通工程导论[M] ．3版．人民交通出版社，2008.

[7] 王扬振．道路平面交叉口中环形交叉口通设计[J] ．有色冶金设计与研究，2006，27(2)：36-40.

[8] 郭瑞军．基于间隙接受理论的环形交叉口通行能力研究[D]．北京交通大学，2013.