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重庆交通大学
摘要：以世纪路与华光路交叉口为例，调研平面信号交叉口信号配时、交通量及延误、通行能力等情况，并运用VISSIM软件进行交通流微观仿真分析，得到交叉口服务水平及交通拥堵问题所在，并提出相关优化建议。
关键词：信号配时；通行能力；服务水平；VISSIM仿真
随着我国经济建设的快速发展，城市化进程不断推进，城市交通量迅速增长，交通出现了日趋紧张的局面，引发了一系列如延误增加、行车时间长等交通问题，整个城市的经济发展受到制约，缓解交通拥堵问题已迫在眉睫。而对于城市道路而言，交叉口是城市交通的关键，大量事实也证明交叉口的拥挤现象最严重，解决交叉口的问题迫在眉睫。
1.世纪路与华光路交叉口研究
世纪路与华光路的交叉口，西邻义务小商品城，东接大润发，南接区政府，北接世纪花园，地理区位、交通作用、社会影响举足轻重。随着淄博市机动车的迅速增长，道路交通状况不良，交通基础设施滞后，交通拥堵交通事故问题明显。而单纯依靠修建道路或者扩充现有的交通基础设施来解决交通问题，不仅成本昂贵、环境污染严重，对交通问题的缓解效果也十分有限。因此，本文主要从交通管控入手，充分利用现有交通资源，挖掘现有交通设施潜力，提高交通资源使用效率和交通网络运营效率。
1.1交叉口具体概况
世纪路与华光路交叉口采用定时信号控制方式，组织形式为十字交叉，且交叉口已经渠化，有分离岛和行人过街安全岛。其具体几何线形如下图所示：
图1 世纪路与华光路交叉口几何线形CAD图
表1 世纪路与华光路交叉口道路几何线形调查表
单位 进出口方向
东 西 南 北
进口道 出口道 进口道 出口道 进口道 出口道 进口道 出口道
路幅宽度 m 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 20.5 17.9
车道数 条 5 4 5 4 5 4 5 4
车道宽 m 3.5 3.5 3.5 3.5 3 3.5 3 3.2
中央分隔带宽度 m 0 0 0.45 0.45 0 0 0 0
机非分隔宽度 m 0 0 0 0 0 0 0 0
非机动车宽度 m 3.5 3.5 3.5 3.5 3.4 3.4 3 3
人行道宽 m 4 4 4 4 3 3 3 3
1.2交叉口信号配时情况
世纪路与华光路交叉口信号配时情况如下表所示：
表2 交叉口信号配时表
信号配时及相位
南北左转 南北直行 东西左转 东西直行
图解
配时 绿灯时间28s
黄灯时间3s
红灯时间118s
P周期T=149s 黄灯时间3s
红灯时间97s
绿灯时间49s
P周期T=149s 绿灯时间32s
黄灯时间3s
红灯时间114s
P周期T=149s 黄灯时间3s
红灯时间118s
绿灯时间28s
P周期T=149s
1.3交叉口交通量及延误调查
采用人工法调查世纪路与光华路交叉口交通量及延误情况，其中，交通量调查包括各进口道12h内交通量分布和进口道车型分布；交叉口延误包括总延误及平均延误分布。
（1）交叉口交通量分布情况：
世纪路与光华路交叉口交通量12h内各进口的交通量分布情况，如下图所示：
图2 世纪路与华光路交叉口进口交通量时段分布
由此可知，世纪路与华光路交叉口流量早中晚高峰分别为：早上7：00-9：00；中午11：00-13：00；下午16：00-18：00。其中，南北进口的交通量比东西进口大。
图3 世纪路与光华路交叉口进口道车型分布
由此可知，世纪路与光华路交叉口主要以客车流为主，货车相对较少。其中，南北交通量压力较大，北进口高峰小时双向交通量达2300pcu，但未超过世纪路设计通行能力。
（2）交叉口延误分布情况：
交叉口延误是由于交通干扰以及交通管理和控制设施等因素引起的运行时间损失，以秒或分钟计，具体方法如式（1-1）所示。根据调查数据，采用该法进行统计汇总，得到世纪路与华光路交叉口延误状况，如下图所示：
总延误=总停驶车辆数 * 抽样时间间隔，（辆·秒）
单个停驶车辆平均停车延误 = 总延误 / 停驶车辆数，（秒）
单个入口车辆平均停车延误 = 总延误 / 入口交通量，（秒） 式（1-1）
图4 交叉口总延误平均延误分布情况
图5 交叉口平均延误平均延误分布情况
交叉口的停驶车总延误及平均延误长，停驶车辆大，交叉口拥堵。其中，东进口最为拥堵，故要改善该交叉口的交通状况，首先应考虑优化东进口交通控制，减少东进口停车，缓解拥堵现象。
1.4交叉口通行能力分析
十字形交叉口的设计通行能力等于各进口道设计通行能力之和，而进口道设计通行能力等于各车道设计通行能力之和，各车道通行能力计算公式如下：
（1）一条直行车道的设计通行能力计算公式：
式中 ——一条直行车道的设计通行能力（pcu/h）
T—— 信号灯周期（s）
——信号每周期内的绿灯时间（s）
——绿灯亮后，第一辆车启动、通过停车线的时间（s），可取2.3（s） ——直行或右行车辆通过停车线的平均时间（s）
——折减系数，可取0.9
车辆平均通过停车线的时间与车辆组成、车辆性能、驾驶员条件有关。根据调查，不同车型所组成的直行车队值分别为：小型车，=2.5s；大型车，=3.5s；拖挂车，=7.5s。
（2）直右车道通行能力计算公式
=
式中 ——一条直右车道的设计通行能力（pcu/h）
（3）直左车道设计通行能力计算公式
式中 ——一条直左车道的设计通行能力（pcu/h）
——直左车道中左转车所占比例
（4）直左右车道设计通行能力计算公式
=
式中 ——一条直左右车道的设计通行能力（pcu/h）
基于交叉口调研数据及车道通行能力计算公式，得到世纪路与华光路交叉口设计通行能力，如下表3所示。
表3 世纪路与华光路交叉口设计通行能力
进口道 车道数 T 车道组通行能力pcu/h） 是否达到临界值
东 4 149 28 2.3 2.5 0.9 830 是
西 4 149 28 2.3 2.5 0.9 859 否
南 5 149 49 2.3 2.5 0.9 2135 否
北 5 149 49 2.3 2.5 0.9 1970 否
2.世纪路与华光路交叉口微观仿真
2.1微观模拟平台构建
VISSIM为德国PTV公司开发的微观交通流仿真软件系统，用于交通系统的各种运行分析，是分析许多交通问题的有效工具。本文基于世纪路与华光路交叉口具体调研数据，利用VISSIM软件对其进行微观仿真分析。其具体模拟平台构建步骤如下：
（1）选取世纪路与华光路交叉口地图作为底图；
（2）基于底图，按照道路的实际属性，生成交叉口各进口的各条道路，再生产交叉口各个路段的链接，将创建的路段连接起来，使车辆能够按其既定的运行方向通过交叉口，从一个路段运行到另一个路段，得到交叉口运行模拟图；
（3）根据对实际调研数据，设置不同进口道的交通组成；
（4）确定车辆的路径选择，及确定在交叉口各进口去向不同的车辆；
（5）设置信号相位，根据交叉口的现状，输入信号配饰参数；
（6）设置数据采集参数，本次仿真需要的数据包括机动车流量、延误和排队长队，设置方针时间1000s，每100s统计一次数据；
（7）设置方针参数，仿真时间1000s，仿真速率0.01；
2.2交叉口微观仿真现状评价
根据交通车流量数据和交通信号相位控制策略，对世纪路与华光路交叉口进行交叉口的车流量现状仿真，得其仿真图，如图2所示。
图2 世纪路与华光路交叉口三维仿真图
在仿真评价结果中，选择行程时间和排队长度进行评价，得到交叉口服务水平，如下表示：
表4 交叉口现状仿真结果
西进口 东进口 南进口 北进口
左转 直行 左转 直行 左转 直行 左转 直行
行程时间（s） 52.5 45.5 71 70.5 78.9 49.4 98.9 61.8
排队长度（m） 4 9.8 9.3 16.8 34.1 24.3 54 55
延误（s） 30.4 27.2 39.8 47.7 53.8 28.7 72.7 40.3
表5 交叉口服务水平标准
服务水平等级 A B C D E F
平均停车延误 ≤5.0 5.1-15.0 15.1-25.0 25.1-40.0 40.1-60.0 >60.0
从上表可知，南北进口延误最大，达到E级。其中，北进口左转延误达到86.5s，服务水平F级；北进口直行服务水平E级。
3.世纪路与华光路交叉口优化建议
（1）实行错时上下班
世纪路与华光路交叉口拥堵集中在交通高峰期，错时上下班能够把交通量均分到不同的时间段内，削减高峰期间的交通量。
（2）加强道路交通管理
加强道路交通管理，禁止车辆随意占用车道停车，加大对机动车、非机动车违法的执法力度，并及时向公众提供交通信息，通过各种手段营造秩序井然、畅通的交通环境。
摘要：以世纪路与华光路交叉口为例，调研平面信号交叉口信号配时、交通量及延误、通行能力等情况，并运用VISSIM软件进行交通流微观仿真分析，得到交叉口服务水平及交通拥堵问题所在，并提出相关优化建议。
关键词：信号配时；通行能力；服务水平；VISSIM仿真
随着我国经济建设的快速发展，城市化进程不断推进，城市交通量迅速增长，交通出现了日趋紧张的局面，引发了一系列如延误增加、行车时间长等交通问题，整个城市的经济发展受到制约，缓解交通拥堵问题已迫在眉睫。而对于城市道路而言，交叉口是城市交通的关键，大量事实也证明交叉口的拥挤现象最严重，解决交叉口的问题迫在眉睫。
1.世纪路与华光路交叉口研究
世纪路与华光路的交叉口，西邻义务小商品城，东接大润发，南接区政府，北接世纪花园，地理区位、交通作用、社会影响举足轻重。随着淄博市机动车的迅速增长，道路交通状况不良，交通基础设施滞后，交通拥堵交通事故问题明显。而单纯依靠修建道路或者扩充现有的交通基础设施来解决交通问题，不仅成本昂贵、环境污染严重，对交通问题的缓解效果也十分有限。因此，本文主要从交通管控入手，充分利用现有交通资源，挖掘现有交通设施潜力，提高交通资源使用效率和交通网络运营效率。
1.1交叉口具体概况
世纪路与华光路交叉口采用定时信号控制方式，组织形式为十字交叉，且交叉口已经渠化，有分离岛和行人过街安全岛。其具体几何线形如下图所示：
图1 世纪路与华光路交叉口几何线形CAD图
表1 世纪路与华光路交叉口道路几何线形调查表
单位 进出口方向
东 西 南 北
进口道 出口道 进口道 出口道 进口道 出口道 进口道 出口道
路幅宽度 m 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 22.5 20.5 17.9
车道数 条 5 4 5 4 5 4 5 4
车道宽 m 3.5 3.5 3.5 3.5 3 3.5 3 3.2
中央分隔带宽度 m 0 0 0.45 0.45 0 0 0 0
机非分隔宽度 m 0 0 0 0 0 0 0 0
非机动车宽度 m 3.5 3.5 3.5 3.5 3.4 3.4 3 3
人行道宽 m 4 4 4 4 3 3 3 3
1.2交叉口信号配时情况
世纪路与华光路交叉口信号配时情况如下表所示：
表2 交叉口信号配时表
信号配时及相位
南北左转 南北直行 东西左转 东西直行
图解
配时 绿灯时间28s
黄灯时间3s
红灯时间118s
P周期T=149s 黄灯时间3s
红灯时间97s
绿灯时间49s
P周期T=149s 绿灯时间32s
黄灯时间3s
红灯时间114s
P周期T=149s 黄灯时间3s
红灯时间118s
绿灯时间28s
P周期T=149s
1.3交叉口交通量及延误调查
采用人工法调查世纪路与光华路交叉口交通量及延误情况，其中，交通量调查包括各进口道12h内交通量分布和进口道车型分布；交叉口延误包括总延误及平均延误分布。
（1）交叉口交通量分布情况：
世纪路与光华路交叉口交通量12h内各进口的交通量分布情况，如下图所示：
图2 世纪路与华光路交叉口进口交通量时段分布
由此可知，世纪路与华光路交叉口流量早中晚高峰分别为：早上7：00-9：00；中午11：00-13：00；下午16：00-18：00。其中，南北进口的交通量比东西进口大。
图3 世纪路与光华路交叉口进口道车型分布
由此可知，世纪路与光华路交叉口主要以客车流为主，货车相对较少。其中，南北交通量压力较大，北进口高峰小时双向交通量达2300pcu，但未超过世纪路设计通行能力。
（2）交叉口延误分布情况：
交叉口延误是由于交通干扰以及交通管理和控制设施等因素引起的运行时间损失，以秒或分钟计，具体方法如式（1-1）所示。根据调查数据，采用该法进行统计汇总，得到世纪路与华光路交叉口延误状况，如下图所示：
总延误=总停驶车辆数 * 抽样时间间隔，（辆·秒）
单个停驶车辆平均停车延误 = 总延误 / 停驶车辆数，（秒）
单个入口车辆平均停车延误 = 总延误 / 入口交通量，（秒） 式（1-1）
图4 交叉口总延误平均延误分布情况
图5 交叉口平均延误平均延误分布情况
交叉口的停驶车总延误及平均延误长，停驶车辆大，交叉口拥堵。其中，东进口最为拥堵，故要改善该交叉口的交通状况，首先应考虑优化东进口交通控制，减少东进口停车，缓解拥堵现象。
1.4交叉口通行能力分析
十字形交叉口的设计通行能力等于各进口道设计通行能力之和，而进口道设计通行能力等于各车道设计通行能力之和，各车道通行能力计算公式如下：
（1）一条直行车道的设计通行能力计算公式：
式中 ——一条直行车道的设计通行能力（pcu/h）
T—— 信号灯周期（s）
——信号每周期内的绿灯时间（s）
——绿灯亮后，第一辆车启动、通过停车线的时间（s），可取2.3（s） ——直行或右行车辆通过停车线的平均时间（s）
——折减系数，可取0.9
车辆平均通过停车线的时间与车辆组成、车辆性能、驾驶员条件有关。根据调查，不同车型所组成的直行车队值分别为：小型车，=2.5s；大型车，=3.5s；拖挂车，=7.5s。
（2）直右车道通行能力计算公式
=
式中 ——一条直右车道的设计通行能力（pcu/h）
（3）直左车道设计通行能力计算公式
式中 ——一条直左车道的设计通行能力（pcu/h）
——直左车道中左转车所占比例
（4）直左右车道设计通行能力计算公式
=
式中 ——一条直左右车道的设计通行能力（pcu/h）
基于交叉口调研数据及车道通行能力计算公式，得到世纪路与华光路交叉口设计通行能力，如下表3所示。
表3 世纪路与华光路交叉口设计通行能力
进口道 车道数 T 车道组通行能力pcu/h） 是否达到临界值
东 4 149 28 2.3 2.5 0.9 830 是
西 4 149 28 2.3 2.5 0.9 859 否
南 5 149 49 2.3 2.5 0.9 2135 否
北 5 149 49 2.3 2.5 0.9 1970 否
2.世纪路与华光路交叉口微观仿真
2.1微观模拟平台构建
VISSIM为德国PTV公司开发的微观交通流仿真软件系统，用于交通系统的各种运行分析，是分析许多交通问题的有效工具。本文基于世纪路与华光路交叉口具体调研数据，利用VISSIM软件对其进行微观仿真分析。其具体模拟平台构建步骤如下：
（1）选取世纪路与华光路交叉口地图作为底图；
（2）基于底图，按照道路的实际属性，生成交叉口各进口的各条道路，再生产交叉口各个路段的链接，将创建的路段连接起来，使车辆能够按其既定的运行方向通过交叉口，从一个路段运行到另一个路段，得到交叉口运行模拟图；
（3）根据对实际调研数据，设置不同进口道的交通组成；
（4）确定车辆的路径选择，及确定在交叉口各进口去向不同的车辆；
（5）设置信号相位，根据交叉口的现状，输入信号配饰参数；
（6）设置数据采集参数，本次仿真需要的数据包括机动车流量、延误和排队长队，设置方针时间1000s，每100s统计一次数据；
（7）设置方针参数，仿真时间1000s，仿真速率0.01；
2.2交叉口微观仿真现状评价
根据交通车流量数据和交通信号相位控制策略，对世纪路与华光路交叉口进行交叉口的车流量现状仿真，得其仿真图，如图2所示。
图2 世纪路与华光路交叉口三维仿真图
在仿真评价结果中，选择行程时间和排队长度进行评价，得到交叉口服务水平，如下表示：
表4 交叉口现状仿真结果
西进口 东进口 南进口 北进口
左转 直行 左转 直行 左转 直行 左转 直行
行程时间（s） 52.5 45.5 71 70.5 78.9 49.4 98.9 61.8
排队长度（m） 4 9.8 9.3 16.8 34.1 24.3 54 55
延误（s） 30.4 27.2 39.8 47.7 53.8 28.7 72.7 40.3
表5 交叉口服务水平标准
服务水平等级 A B C D E F
平均停车延误 ≤5.0 5.1-15.0 15.1-25.0 25.1-40.0 40.1-60.0 >60.0
从上表可知，南北进口延误最大，达到E级。其中，北进口左转延误达到86.5s，服务水平F级；北进口直行服务水平E级。
3.世纪路与华光路交叉口优化建议
（1）实行错时上下班
世纪路与华光路交叉口拥堵集中在交通高峰期，错时上下班能够把交通量均分到不同的时间段内，削减高峰期间的交通量。
（2）加强道路交通管理
加强道路交通管理，禁止车辆随意占用车道停车，加大对机动车、非机动车违法的执法力度，并及时向公众提供交通信息，通过各种手段营造秩序井然、畅通的交通环境。