如何根据交通仿真分析结果进行交叉口渠划与信控方案的优化调整

2025-03-27 00:28:59

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回答1：

城市环形交叉口是在几条相交的城市道路的平面交叉口中央设置一个半径（面积）较大的中心岛（环岛），使所有经过交叉口的直行和左转车辆都交织进入环道并绕着中心岛作逆时针方向单向行驶，在其行驶过程中将车流的冲突点变为交织点，使车辆以交织运行的方式来消除冲突点，从而保证交叉口的行车安全，提高交叉口的通行能力。然而，随着国家经济发展、城市基础建设发展，随之而来的城市道路交通需求量不断增加，环形交叉口通行效率严重降低。为改善环形交叉口的交通状况，国内一般采取两种方法进行改造。第一是采用立体交叉的方式，此方式对现况交叉口改造较大，投资也较大；另一种则是采取环岛加信号控制的方法，在时间和空间上充分利用环形交叉口的资源，提高了其通行能力。
　　综上所述，环岛的改造方式及信号配时方式是提高环岛通行能力的关键。由此可知，在不改变环岛基本形式的前提下，信号配时方案的优劣决定环岛改造成功与否。采用交通仿真技术模拟环岛交通状况并优化信号配时方案是解决问题的一种重要方法。
　　本文采用德国PTV公司开发的交通仿真软件Vissim应用于环岛信号配时中，并对环岛信号配时方案进行优化。
　　1VISSIM软件简介
　　VISSIM 是一种微观、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具，用以建模和分析各种交通条件下（车道设置、交通构成、交通信号、公交站点等），城市交通和公共交通的运行状况，是评价交通工程设计和城市规划方案的有效工具。
　　VISSIM 由交通仿真器和信号状态产生器两部分组成，它们之间通过接口交换检测器数据和信号状态信息。VISSIM 既可以在线生成可视化的交通运行状况，也可以离线输出各种统计数据，如：行程时间、排队长度等。
　　2信号配时及仿真过程
　　2.1信号配时的概念
　　在平面交叉口设置信号控制的目的，是通过为不同流向、不同种类交通流提供通过路口的时间路权，从时间上消除路口内交通流的冲突点。优化信号配时可减小城市道路网络上的车辆延迟、降低交通事故、减小环境污染和燃油消耗，从而可有效利用道路设施。在还不具备条件实现自适应的面控系统的情况下，可在单个交叉口进行优化配时。
　　2.2软件仿真流程
　　利用系统仿真技术，研究系统的运行状态及其随时间变化的过程，并通过对仿真运行过程的观察和统计，得到被仿真系统的仿真输出参数和基本特征，以此来估计和推断现有系统或未来系统的真实参数和真是性能，这个过程称为系统仿真过程。
　　
　　1.确定研究对象（环岛），并对对象进行相关交通数据的调查，调查数据包括：高峰小时交通量数据、环形交叉口几何尺寸数据、现况信号配时情况以及现况机动车道划分情况等；
　　2.利用图像处理软件采集环岛现况地形图片，并导入软件；
　　3.进行路网绘制，按照机动车流方向确定link的起终点，并对link参数进行编辑调整，例如车道数量、车道宽度、行为类型、显示类型等；
　　4.链接各个车道，选取要链接的车道进行链接并对相应参数进行编辑修改，依次对各条可行的车道进行链接为下一步工作做好准备；
　　5.对模型添加交通量，在模型中选择相应的link，并输入其在一个仿真模拟周期内的交通量；
　　6.输入机动车运行路径，对起始link和终止link进行链接编辑；
　　7.输入信号配时方案；
　　10.输入发车频率、车型尺寸、车速、加减速度、车型组成等必要数据；
　　11.设置监视器；
　　12.选择仿真结果输出形式。
　　3实例分析
　　以北京市某环形交叉口作为实例进行仿真分析，此环形交叉路口为行人、机动车分流形式，机动车使用环岛选择行驶路径，行人采用地下通道完成过街行为，因此在平面上机动车与行人没有交织冲突，本次研究对象仅为机动车。
　　环岛位于北京市中心城区，是区域内南北方向城市主干道与东西方向城市次干道的交叉点。此交叉口周边区域属于人口居住密集区域和商业餐饮繁华区域。从本世纪初开始，随着本市经济规模、人口数量、机动车数量的高速发展，交叉口周边区域的路网交通状况日益恶化，早晚高峰期拥堵严重。
　　此区域属于人口密集区，交叉口改造方案可行性较低，因此优化信号配时成为目前唯一可行的方法。
　　3.1现况仿真
　　此环岛地处北京市中心城区，与环岛相连的东、西、南、北方向道路均为城市干道，东西向临路为繁华商业街，南北向临路为密集居住区。此区域日常的交通活动异常频繁，因此拥堵现象较为严重。图1为此环岛高峰时段交通状况的仿真结果。现况环岛配时为两相位配时。
　　
　　图1 环岛仿真模拟图
　　由图一可以看出，由于高峰时段车流量较大，环岛交叉口环道内的车辆较多，车辆行驶缓慢，且路口排队车辆较多，大大降低了交叉口的通行能力。
　　当交叉口交通量较小时，环岛与十字交叉口相比，因其在环岛内部的车辆不受信号控制，避免了因信号管制而产生的交通阻滞。但是，当交通量较大时，会导致环岛内车辆过多，行驶不畅，造成进入环岛的车辆排队等待，从而引起路段车辆排队现象，导致通行能力大幅度降低。因此，只有增加信号配时相位，细化分配通行权利，才能较好的解决环岛内部车辆滞留现象。
　　3.2配时改善方案
　　由于早晚高峰期交通量大，采用两相位配时无法有效缓解环岛内车辆行驶缓慢、滞留现象严重的状况，因此可采用四相位控制方案，将周期设为120s，其相位方案及配时方案如图2、图3所示。
　　
　　图2 相位方案
　　
　　图3 配时方案
　　采用仿真软件VISSIM对配时改善方案进行模拟，证明该方案如图4可以比较有效的缓解环岛路口的拥堵状况，提高了环岛通行能力，减少环岛延误时间。
　　
　　图4 方案调整后模拟
　　相对于其他交通分析技术，交通系统仿真技术具有许多优点，如：
　　不需要真实系统的参与，非常经济；通过系统仿真，能清楚地了解到交通流中那些变量是重要的，以及它们是如何相互作用的；系统动态模型的时间标尺可以与实际系统时间标尺不同，因此即可进行实时仿真；能重复提供同样的交通道路条件，从而可以对不同的方案进行比选；能不断改变系统运行条件，从而可以预测交通系统在各中情况下的行为；能够随时间和空间改变交通需求，从而对道路交通拥堵做出预报；能够处理相互影响、相互作用的复杂的排队过程；当其他的交通分析技术不适用时，系统仿真往往能有效地解决问题。
　　4结束语
　　随着国家经济发展、城市基础建设发展，随之而来的城市道路交通需求量不断增加，环形交叉口通行效率严重降低。为改善环形交叉口的交通状况，一种方法是拆除并进行彻底该走，此方式对现况交叉口影响较大，投资也较大；另一种则是本文推荐的方法，利用现有仿真软件Vissim对环岛进行仿真，并采取环岛改善优化信号控制的方法，在时间和空间上充分利用环形交叉口资源，提高其通行能力。

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