基于VISSIM 仿真的交叉口及沿線(xiàn)道路優(yōu)化方案研究*
——以蘇州市東太湖大道為例

馬 健，俎振山，張麗巖*

（1.蘇州科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215011；2.蘇州市吳江區(qū)公安局交通警察大隊(duì)交通指揮中心，江蘇 蘇州 215200）

1 研究背景

東太湖大道作為蘇州市吳江區(qū)的重要交通干線(xiàn)，與之形成的交叉口運(yùn)行效率至關(guān)重要。研究范圍周邊分布著大量的交通發(fā)生源與吸引點(diǎn)，如住宅小區(qū)、教育資源、商業(yè)中心等，來(lái)往的各種類(lèi)交通量均較大，對(duì)于周邊地區(qū)交通系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要。近些年來(lái)，隨著吳江區(qū)發(fā)展迅速，該地區(qū)交通需求明顯上升，各交叉口在早高峰期間及特殊時(shí)段出現(xiàn)了排隊(duì)較長(zhǎng)，延誤較大，行程時(shí)間增加，各類(lèi)交通事故頻發(fā)等情況，這些問(wèn)題都亟待解決。然而現(xiàn)有的交通設(shè)施以及交通組織方式已無(wú)法應(yīng)對(duì)城市交通的緊張局面，因此進(jìn)行合理的交通組織優(yōu)化迫在眉睫。

國(guó)內(nèi)對(duì)交叉口設(shè)置直行待行區(qū)的研究較多，通過(guò)在直行車(chē)道或直右車(chē)道前劃出一片區(qū)域，當(dāng)上一相位左轉(zhuǎn)綠燈亮起時(shí)直行車(chē)輛越過(guò)第一停車(chē)線(xiàn)，駛?cè)胫毙写袇^(qū)等待，此時(shí)本相位顯示紅燈；待本相位綠燈亮起，第二停車(chē)線(xiàn)內(nèi)所有直行車(chē)輛允許通過(guò)交叉口。直行待行區(qū)應(yīng)當(dāng)以“直行待行區(qū)”字樣為地面標(biāo)示。直行待行區(qū)渠化如圖1 所示。

圖1 直行待行區(qū)渠化示意圖

2 以中山南路-東太湖大道交叉口為例進(jìn)行現(xiàn)狀分析

中山南路-東太湖大道交叉口呈十字型。中山路為南北向城市次干道，斷面形式為四幅路，雙向7 車(chē)道。東太湖大道為東西向城市主干道，斷面形式為四幅路，雙向9 車(chē)道，如圖2 所示。

圖2 中山南路-東太湖大道交叉口航拍圖、平面布置圖

中山南路-東太湖大道交叉口目前采用四相位信號(hào)燈控的管理形式，交叉口信號(hào)周期早高峰T=160s，晚高峰T=180s。交叉口早晚高峰信號(hào)控制方案如表1、表2 所示。

表1 中山南路-東太湖大道信號(hào)控制方案（早高峰）

表2 中山南路-東太湖大道信號(hào)控制方案（晚高峰）

各進(jìn)口道交通量：

中山南路-東太湖大道交叉口車(chē)道流量圖如圖3所示（以2020 年6 月4 日高峰每小時(shí)交通量為例）。

圖3 中山南路-東太湖大道交叉口車(chē)道流量示意圖

根據(jù)所得數(shù)據(jù)，可得中山南路-東太湖大道交叉口的交通流向分布（圖4），以6 月4 日早高峰每小時(shí)交通量為例，可以看出東太湖大道的交通量依然遠(yuǎn)大于南北向中山南路的交通量，但是中山南路由北向東和由南向西的左轉(zhuǎn)車(chē)流更多。

圖4 中山南路-東太湖大道交叉口交通流向分布

中山南路的交通流在工作日表現(xiàn)出更加明顯的潮汐現(xiàn)象，休息日則較為平穩(wěn)。中山南路-東太湖大道交叉口周期內(nèi)時(shí)變圖和對(duì)比圖如圖5 所示。

圖5 中山南路-東太湖大道交叉口周期內(nèi)時(shí)變圖和對(duì)比圖

通過(guò)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)和實(shí)地觀察分析，東進(jìn)口道延誤為43.1s，北、西進(jìn)口道延誤分別為34s 和48.5s，而南進(jìn)口道達(dá)97.9s，中山南路南進(jìn)口的交通延誤最大。

3 東太湖大道東西沿線(xiàn)交叉口改善方案

3.1 以中山南路-東太湖大道交叉口為例優(yōu)化方案

東太湖大道（鱸鄉(xiāng)南路-長(zhǎng)安路段）各交叉口均與中山南路交叉口類(lèi)似，故以中山南路-東太湖大道交叉口為例設(shè)置直行待行區(qū)具有代表性。

3.1.1 設(shè)置直行待行區(qū)可行性分析

根據(jù)中山南路-東太湖大道交叉口現(xiàn)狀，并結(jié)合直行待行區(qū)的設(shè)置條件，對(duì)該交叉口進(jìn)行設(shè)置直行待行區(qū)可行性分析。

（1）中山南路-東太湖大道交叉口為四相位信號(hào)控制交叉口。

（2）中山南路-東太湖大道交叉口為主干路與次干路相交的交叉口，東西進(jìn)口均設(shè)置五條車(chē)道，南北進(jìn)口均設(shè)置四條車(chē)道，交叉口內(nèi)部空間較大。

（3）中山南路-東太湖大道交叉口渠化狀況良好，四個(gè)進(jìn)口方向均設(shè)置左轉(zhuǎn)專(zhuān)用車(chē)道，且均設(shè)有左轉(zhuǎn)彎待行區(qū)。

（4）中山南路-東太湖大道交叉口，高峰期間東西進(jìn)口直行交通量較大，道路資源緊張；南北進(jìn)口由于綠信比較低，通行效率較低，排隊(duì)車(chē)輛很難在一個(gè)綠燈時(shí)間全部消散。

根據(jù)以上分析可知，中山南路-東太湖大道交叉口東西進(jìn)口滿(mǎn)足設(shè)置直行待行區(qū)的條件，適合設(shè)置直行待行區(qū)；南北進(jìn)口無(wú)需設(shè)置直行待行區(qū)。

3.1.2 交叉口優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

針對(duì)中山南路-東太湖大道交叉口東西進(jìn)口道直行車(chē)輛較大的特點(diǎn)，提高路口直行車(chē)流通行能力，在東西直行車(chē)道前設(shè)置直行待行區(qū)，改善后的交叉口組織設(shè)計(jì)如圖6 所示。

設(shè)置直行待行區(qū)的具體措施包括：

（1）在東西進(jìn)口道人行橫道前繪制直行待行區(qū)，在第二停止線(xiàn)后繪制直行導(dǎo)向箭頭和“直行待行區(qū)”字樣。根據(jù)路口的實(shí)際情況，避免對(duì)相鄰車(chē)道正常通行產(chǎn)生影響，東西進(jìn)口道的直行待行區(qū)設(shè)置如圖6 所示。

圖6 中山南路-東太湖大道交叉口交通組織圖、直行待行區(qū)示意圖

（2）在東西進(jìn)口道信號(hào)燈處增設(shè)電子顯示屏，當(dāng)前一相位車(chē)輛通行時(shí)，電子屏顯示“直行車(chē)輛駛?cè)胫毙写袇^(qū)”；當(dāng)前相位直行綠燈亮起時(shí)，顯示屏顯示“直行待行區(qū)內(nèi)車(chē)輛允許通行”；當(dāng)處于其他相位時(shí)，顯示器顯示“直行車(chē)輛禁止駛?cè)氪袇^(qū)”。

（3）信號(hào)控制方面，現(xiàn)有早、晚高峰的相位圖保持不變，對(duì)相應(yīng)的周期時(shí)長(zhǎng)根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行相應(yīng)的縮短調(diào)整，相位圖如圖7 所示。

圖7 中山南路-東太湖大道交叉口相位圖

3.2 勵(lì)志路-東太湖大道交叉口優(yōu)化方案

勵(lì)志路為T(mén) 型交叉口，未設(shè)置信號(hào)燈控制，主要作用是銜接?xùn)|太湖大道與市政服務(wù)區(qū)。該路口匯聚了多個(gè)方向的車(chē)流，事故發(fā)生頻率較大。為了降低交叉口事故率，保證行人通行安全，于勵(lì)志路北進(jìn)口設(shè)置減速讓行線(xiàn)，并增設(shè)讓行標(biāo)志與易發(fā)事故提示牌，明確交叉口路權(quán)，保障交叉口行車(chē)安全（圖8）。

圖8 勵(lì)志路-東太湖大道交叉口交通組織圖和減速讓行標(biāo)線(xiàn)示意圖

4 VISSIM 交通仿真

為了更好體現(xiàn)交叉口在設(shè)置直行待行區(qū)后新的控制方案運(yùn)行效果，在相同的仿真運(yùn)行環(huán)境下，分別對(duì)交叉口進(jìn)行新方案和當(dāng)前現(xiàn)狀控制方案的交通狀況模擬和仿真。新的控制方式縮短了周期時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)分析其與原方案仿真的比較情況。

以中山南路-東太湖大道交叉口為例，利用VISSIM 進(jìn)行仿真（圖9），模擬交叉口進(jìn)行設(shè)置直行待行區(qū)和渠化設(shè)計(jì)后，交叉口通行能力變化趨勢(shì)如圖10所示。

圖9 中山南路-東太湖大道交叉口現(xiàn)狀仿真圖

圖10 優(yōu)化后中山南路-東太湖大道交叉口仿真圖

由表3、表4 對(duì)比可知，對(duì)于中山南路-東太湖大道交叉口，通過(guò)設(shè)置直行待行區(qū)的方法來(lái)提高其通行能力是十分可行且有效的。

表3 中山南路-東太湖大道交叉口優(yōu)化前后延誤時(shí)間對(duì)比表

表4 中山南路-東太湖大道交叉口平均排隊(duì)長(zhǎng)度

經(jīng)過(guò)仿真模擬得出中山南路-東太湖大道交叉口現(xiàn)行方案下平均排隊(duì)長(zhǎng)度和受到東大道優(yōu)化影響的平均排隊(duì)長(zhǎng)度。

經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，東太湖大道整體早高峰車(chē)流效率提升30%以上。通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，設(shè)置直行待行區(qū)將對(duì)各條道路進(jìn)口道的平均延誤降低34.2%，會(huì)對(duì)東太湖大道通行流暢度有較大改善。

5 結(jié)論與評(píng)價(jià)

交叉口的流暢通行是解決城市路網(wǎng)擁堵的關(guān)鍵，設(shè)置直行待行區(qū)，提高路口通行效率有利于減少交通事故，使得整體通行延誤得以有效降低。

仿真分析結(jié)果表明，在設(shè)置直行待行區(qū)后，各交叉口的延誤和通行能力等都有了明顯的改善，配合周邊路網(wǎng)信號(hào)配時(shí)的調(diào)整，整個(gè)東太湖大道的通行能力都將得到優(yōu)化。

具體的建議如下：

（1）針對(duì)東太湖大道（鱸鄉(xiāng)南路-長(zhǎng)安路段），沿線(xiàn)5 個(gè)交叉口中的3 個(gè)交叉口（鱸鄉(xiāng)南路-東太湖大道交叉口、中山南路-東太湖大道交叉口、長(zhǎng)安路-東太湖大道交叉口）于東太湖大道的東西進(jìn)口道分別設(shè)置直行待行區(qū)。（2）針對(duì)花園路-東太湖大道交叉口，于東太湖大道的東西進(jìn)口道和花園路的南北進(jìn)口道分別設(shè)置直行待行區(qū)。（3）針對(duì)勵(lì)志路-東太湖大道交叉口，加設(shè)減速讓行標(biāo)志標(biāo)線(xiàn)。（4）東太湖大道（鱸鄉(xiāng)南路-運(yùn)東大道段）沿線(xiàn)出入口，共計(jì)8 個(gè)出入口，均加設(shè)停車(chē)讓行標(biāo)志和相應(yīng)的標(biāo)志標(biāo)線(xiàn)等。

信號(hào)協(xié)調(diào)優(yōu)化后，相關(guān)部門(mén)對(duì)其進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，其評(píng)價(jià)報(bào)告見(jiàn)圖11。

由圖11 可知，吳江交警采納了相關(guān)建議，通過(guò)設(shè)置東太湖大道（鱸鄉(xiāng)南路-長(zhǎng)安路段）交叉口直行待行區(qū)等渠化方法，結(jié)合信號(hào)配時(shí)的相應(yīng)調(diào)整，提升了東太湖大道整體交通流暢度，并與周邊主干道形成合力，車(chē)流疏導(dǎo)能力顯著增強(qiáng)。

圖11 改善方案后期評(píng)價(jià)