基于Vissim的交叉口左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置仿真研究

李飛燕，車廣俠，于慧玲

(吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 長春　130012)

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基于Vissim的交叉口左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置仿真研究

李飛燕，車廣俠，于慧玲

(吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 長春130012)

摘要：在交叉口設(shè)置左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)可以減少車輛延誤、提高車道的通行能力，有效地利用交叉口空間資源和時(shí)間資源。交叉口在規(guī)劃好左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)之后，應(yīng)對方案進(jìn)行仿真，檢驗(yàn)其設(shè)置的合理性及實(shí)現(xiàn)的效果。提出設(shè)置左轉(zhuǎn)信號與預(yù)信號分別控制不同相位的車輛運(yùn)行，并基于仿真軟件Vissim驗(yàn)證左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)信號控制設(shè)計(jì)方案，并以某信號交叉口為例，進(jìn)行模擬仿真，證明設(shè)置方案及仿真過程合理。

關(guān)鍵詞：交通工程；左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)；Vissim; 仿真

0引言

路網(wǎng)是由路段和交叉口組成的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，其中路段的通行能力基本能滿足交通需求，然而交叉口往往是延誤產(chǎn)生的根源，是影響整個(gè)路網(wǎng)暢通的瓶頸。我國目前多采用兩相位或三相位信號控制方案，其中左轉(zhuǎn)車流與對向直行車流的干擾，會降低整個(gè)交叉口的通行能力。國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)做了相關(guān)的研究，諸多學(xué)者認(rèn)為設(shè)置左轉(zhuǎn)專用車道能有效地組織交叉口的左轉(zhuǎn)車流，提高交叉口通行能力。倪穎、吳廣惠從渠化設(shè)計(jì)和信號控制設(shè)計(jì)兩個(gè)方面探討了左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)的設(shè)置方法。倪穎提出信號控制設(shè)計(jì)的兩種方法，一種是根據(jù)增加的綠燈間隔時(shí)間增加信號周期，第二種是保持信號周期不變，推遲左轉(zhuǎn)相位開啟的時(shí)間，延長綠燈間隔時(shí)間。王殿海提出了設(shè)置左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)的幾何臨界條件、流量閾值、最小綠燈時(shí)長和最長紅燈時(shí)間。多數(shù)學(xué)者的研究是基于理論研究，在應(yīng)用研究較少。近年來，我國很多城市的交叉口陸續(xù)出現(xiàn)了左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)，可見左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置已經(jīng)作為解決交叉口擁堵問題的新事物被采用和接納。左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)作為一種即將投入使用的新方案，應(yīng)提前進(jìn)行仿真測試，鑒于實(shí)際測試的費(fèi)用高、難度較大，采用仿真軟件可以比選不同的方案，可重復(fù)性高、成本較低。部分學(xué)者采用了仿真軟件實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置的測試，然而過程較為模糊。基于以上問題，分析左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)交通流特性和待轉(zhuǎn)區(qū)設(shè)置的方法，采用仿真軟件Vissim分別設(shè)置左轉(zhuǎn)信號及左轉(zhuǎn)預(yù)信號進(jìn)行左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)的進(jìn)行仿真，從而為更深入地進(jìn)行理論研究提供仿真測試的方法。

1左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)信號控制設(shè)計(jì)

左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)是指只有當(dāng)同向的直行車輛通行時(shí)，左轉(zhuǎn)車輛可以在待轉(zhuǎn)區(qū)等待通行，直到左轉(zhuǎn)相位放行。這樣可以將左轉(zhuǎn)車輛停車線提前，使部分左轉(zhuǎn)車提前進(jìn)入交叉口，減少車輛通行時(shí)間，增加了左轉(zhuǎn)車道的通行能力。那么在交叉口信號控制方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循：在同向直行車輛為綠燈放行時(shí)，左轉(zhuǎn)信號燈顯示為紅燈，但是左轉(zhuǎn)車輛可以行駛至左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)去的停車線處等待左轉(zhuǎn)綠燈信號通行。在其他相位綠燈放行時(shí)，左轉(zhuǎn)車輛是在左轉(zhuǎn)專用車道停車線處等待。左轉(zhuǎn)車輛在同向直行信號為綠燈而左轉(zhuǎn)信號為紅燈時(shí)就可以到待轉(zhuǎn)區(qū)，而Vissim仿真時(shí)，如果設(shè)置了信號燈，那么車輛在同向直行車輛放行時(shí)，車輛將停在停車線處，不會進(jìn)入左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)。如果在左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)前端設(shè)置信號燈，可以控制進(jìn)入待轉(zhuǎn)區(qū)的左轉(zhuǎn)車輛通行，但是，當(dāng)非同向直行車輛放行時(shí)，左轉(zhuǎn)車輛也會進(jìn)入待轉(zhuǎn)區(qū)，這樣就與待轉(zhuǎn)區(qū)的設(shè)置的規(guī)則不一致。

為解決上述情況，可以設(shè)置雙停車線，本文基于Vissim在左轉(zhuǎn)專用車道前端和左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)前端分別設(shè)置左轉(zhuǎn)預(yù)信號和左轉(zhuǎn)信號，即Vissim中設(shè)置信號燈的位置。按照信號配時(shí)的一般步驟設(shè)置交叉口的信號配時(shí)方案，左轉(zhuǎn)信號相位安排在同向直行相位之后，在設(shè)置好左轉(zhuǎn)信號相位之后，在設(shè)置左轉(zhuǎn)預(yù)信號。

左轉(zhuǎn)信號與預(yù)信號紅燈時(shí)間差和綠燈時(shí)間差的t差計(jì)算模型如下

(1)

式中：L為車輛在左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)行駛的距離；vs為待轉(zhuǎn)區(qū)車輛的平均行駛速度。

預(yù)信號的紅燈啟亮?xí)r間比主信號紅燈啟亮?xí)r間要早，主要是考慮給左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)的車輛一定的清零時(shí)間，防止在預(yù)信號綠燈末期已經(jīng)通過預(yù)信號停車線的車輛不能在主信號紅燈開啟前通過主信號的停車線，導(dǎo)致左轉(zhuǎn)禁行時(shí)待轉(zhuǎn)區(qū)還有車輛行駛，阻礙交叉口其他進(jìn)口道車輛的順暢通行。

左轉(zhuǎn)預(yù)信號的綠燈啟亮?xí)r間與同向直行綠燈啟亮?xí)r間一致，綠燈時(shí)長的計(jì)算公式如下式所示

t預(yù)=t值綠+t黃+t左綠-t差

(2)

其中：t預(yù)為左轉(zhuǎn)預(yù)信號的綠燈時(shí)長；t值綠為同向直行綠燈時(shí)長；t黃為黃燈時(shí)長；t差為主信號與預(yù)信號紅燈時(shí)間差。

2基于Vissim的仿真實(shí)現(xiàn)

2.1案例概述

選取某信號交叉口為例，采用Vissim仿真軟件驗(yàn)證文中的提出的左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)信號配時(shí)方案。根據(jù)交叉口各車道組的交通量和幾何特征情況，對其進(jìn)行改善，改善后的渠化方案。根據(jù)文中的時(shí)間差計(jì)算公式(1)，和實(shí)例中左轉(zhuǎn)區(qū)域車輛行駛長度及車輛速度(取10 m/s)可以求得t差=2 s，根據(jù)公式(2)得到綠燈時(shí)長t預(yù)=41 s，信號配時(shí)方案。

2.2基于Vissim的左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)的仿真實(shí)現(xiàn)

Vissim是由德國PTV公司開發(fā)的微觀交通仿真軟件。本文采用Vissim中內(nèi)置的固定配時(shí)信號控制來模擬有左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)的信號控制交叉口。

仿真步驟如下。

(1)仿真基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的輸入。

根據(jù)實(shí)際調(diào)查的交叉口數(shù)據(jù)，調(diào)整交通組成、車輛行為(車輛加速度)、車道組幾何特征等參數(shù)。

(2)檢驗(yàn)建模的準(zhǔn)確性。

建立交叉口模型，與改善前的延誤指標(biāo)等輸出數(shù)據(jù)對比，檢驗(yàn)交叉口建模的準(zhǔn)確性，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果做適當(dāng)調(diào)整。

(3)信號控制方案輸入。

①定義信號控制機(jī)和信號燈組。

②選擇信號燈模式。

③選擇需要放置信號燈頭的路段。

④點(diǎn)擊右鍵，在所選路段上確定信號燈頭的位置，這里包含預(yù)信號停車線和左轉(zhuǎn)信號停車線兩處。

仿真軟件Vissim的信號控制按此配時(shí)方案設(shè)置。仿真左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)的模擬三維圖。

2.3仿真結(jié)果分析

以交叉口的延誤時(shí)間和平均排隊(duì)長度作為評價(jià)指標(biāo)，對該交叉口在設(shè)置左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)前后進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。

表1　設(shè)置左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)前后評價(jià)指標(biāo)變化情況

由仿真結(jié)果(表1)可以看出，設(shè)置了左轉(zhuǎn)待行區(qū)可以改善交叉口狀況，減少延誤時(shí)間和排隊(duì)長度。實(shí)際中，左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)使車輛提前原來的停車線待駛，縮短了距離，減少延誤時(shí)間，所以仿真結(jié)果反應(yīng)了設(shè)置左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)的實(shí)際變化情況。

3結(jié)論

本文基于仿真軟件Vissim實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)的仿真建模，仿真結(jié)果與實(shí)際情況相符，能滿足微觀交通仿真的要求。另外，可以給其他微觀交通仿真軟件提供參考或是借鑒，實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)待行區(qū)的仿真。

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管理工程

Simulation left-turn waiting zone at signalized intersection based on vissim

LI Fei-yan, CHE Guang-xia, YU hui-ling

(Jilin communications polytechnic,Changchun,Jilin 130012,China)

Abstract:Left-turn waiting zone at signalized intersection will make full use of intersection space and time resources to reduce the traffic delay and improve the traffic capacity of intersection. After study on Left-turn waiting zone, we should test the rationality of its settings and implementation effect by simulation. In this paper, the simulation process is proposed in detail based Vissim, and an intersection is taken as an example to verified that the simulation process is rational.

Keywords:traffic engineering;left-turn waiting zone;vissim;simulation

中圖分類號：U491.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-3383(2016)03-0142-02

作者簡介：李飛燕(1986-)，女，講師，研究方向：交通系統(tǒng)規(guī)劃。

收稿日期：2015-08-18