VISSIM和TSIS在交叉口拥挤改善设计中的应用对比

宋睿 同济大学交通运输工程学院 201804

VISSIM和TSIS在交叉口拥挤改善设计中的应用对比

宋睿 同济大学交通运输工程学院 201804

以一个实际交叉口为例，分别从交叉口交通组织和交叉口的信号配时两个方面给出解决交叉口拥挤问题的最优方案，并分别利用VISSIM和TSIS两种仿真软件来对改善后的交叉口运行进行仿真，通过对比两个软件的仿真效果，最终获得最优的交叉口改造方案。

交叉口；拥挤;设计

Intersection; Congestion; Design.

引言

在交通日益拥堵的今天，城市交通拥堵问题日益严重。而作为交通路网的基本节点，交叉口的交通拥堵问题十分重要，因为交叉口的拥堵不仅会造成该交叉口的通行能力下降，增加通过交叉口车辆的平均延误时间，还会给予其相关联的临近道路以及附近的交叉口造成很大的影响，如何解决交叉口的拥挤问题成为了城市交通优化和改善的头等任务。本文将结合一个实际的例子来具体探讨这个问题，并给出解决这个问题的最优方案。

1 交叉口交通存在的问题

浙江省武义某交叉口是一个典型的城市主干道交叉口，其中南北方向的解放路只有两个进口车道，而东西方向的东升中路更窄，只有一条进口车道。随着武义县城市经济水平的提高，越来越多的武义居民选择私人小汽车作为自己日常出行的交通工具，这无疑给该交叉口的通行能力产生更大的压力。

通过实地的调查和分析，该交叉口之所以会产生拥挤现象，主要是由于以下的几个原因：

（1）该交叉口进口道的车道数划分不合理。南北方向的进口道仅仅分配了两个车道，特别是没有左转专用车道，大大增加了左转车辆排队等待的时间。东西方向的次干道划分也不太合理。

（2）交叉口非机动车道被占用情况十分严重。非机动车道被机动车占用，导致一些非机动车不得不转到机动车道上行驶，这使得本来就拥挤不堪的机动车道无疑是雪上加霜。而且，非机动车任意在机动车上行驶，也给该交叉口带来了安全隐患。

（3）交叉口附近的公交站点设置不合理。公交站点设置的位置过于靠近交叉口，公交车频繁进出公交站点会给主线的交通流通行产生严重的影响。

（4）交叉口道路标志标线设置不合理或者确实。交叉口没有设置掉头标志，使得一些掉头车辆在交叉口随意掉车，交叉口的一些转向标志也已经模糊不清。

2 交叉口改善方案

2.1 交叉口渠化方面

根据交叉口现状存在的问题，从交叉口的渠化方面，我们提出了以下解决问题的措施：

（1）对交叉口的车道划分进行重新设计。结合交叉口的流量流向的特点，南北方向的进口车道数通过鱼肚线的设计增加为三个车道，即在原有两车道的基础上，增加一条左转车道，以改善交叉口左转车辆延误时间较大的问题。东方向的进口车道数也由原来的一条车道增加为两条车道。

（2）根据机动车道停车问题比较突出，而且交叉口附近的停车设施较缺乏，考虑将自行车道设置在人行道上，自行车道宽设为1.8m。原有的非机动车道可以停放机动车，以解决由于附近地区缺少机动车专用停车场所，机动车占用非机动车道，阻塞非机动车通行的问题。

（3）交叉口设置掉头标志，防止掉头车辆在交叉口任意调车而影响到其它车辆的通行。完善交叉口路面的标志标线，机动车停车线距离人行横道线为1.5 m ，入口道与出口道必须用双黄实线隔开，交叉口进口道的不同车道之间用黄实线分隔，出口道各车道之间用白虚线分隔，交叉口内设计左转轨迹线或引导线。

图1 交叉口相位分布图

2.2 交叉口信号配时方面

根据原有的交叉口的流量流向特征，结合交叉口的改进渠化方案，将原有交叉路口的信号配时由二相位改为三相位。通过重新设计配时方案，来达到扩大交叉口的通行能力，减少车辆进出交叉口的延误时间、减少交叉口车辆排队长度的目的。

经过计算，交叉口信号的最佳周期时长定为87秒，东西方向为支路方向，由于道路较窄，无左转专用道，故不配有左转信号相位，其中绿灯20s，红灯64 s，黄灯3s。南北方向为主干路方向，南北直行方向绿灯47s，红灯37 s，黄灯3s，由于左转车流多，故配有左转专用信号相位，时长为14 s，红灯70 s，黄灯3s。

图2 交叉口信号配时情况（s）

图 3 交叉口改造后的效果图

3 交通仿真方案

3.1 VISSIM仿真方案的研究

VISSIM 5.0 是应用较为广泛的微观交通仿真系统,由德国PTV 公司开发,具有计算控制延误、停车延误和引道延误的功能. 我国城市道路系统非机动车、行人交通量大,对信号交叉口通行能力及服务水平有较大影响， VISSIM5.0 系统建立细致的交通行为模型,针对每一类交通主体进行行为定义,不仅可计算机动、非机动车辆的控制延误,还对行人的延误进行统计。VISSIM5.0系统在计算车辆延误时采用行程时间段来测量延误,用户可以计算车道延误、交叉口内的延误甚至是某一转向车流的延误。[1]

通过在VISSSIM软件商建立路网、设置交通参数、设置交通流量、设置交通路径方向等一系列步骤后，我们最终得到了用VISSIM软件来仿真的交叉口改善后的效果。

图4 交叉口改善方案VISSIM仿真图（3 D）

3.2 TSIS仿真方案的研究

TSIS软件是美国的一个很优秀的微观交通仿真软件，TSIS能模拟各种公路（网）和城市道路（网）、交通管理与控制、道路施工等交通相关的很多方面。

通过按照操作步骤建立仿真模型：创建工程项目，新建文件，绘制节点，绘制路段，设置节点设置类型，设置交通参数，编译运行等，我们得到了最终想要的交叉口仿真模拟效果。

图5 交叉口改善方案TSIS仿真图

3.3 两种仿真方案的对比研究

根据两个仿真软件的仿真过程，我们得到了该交叉口改善后的四个进口方向的平均停车延误。跟改善前的交叉口相比，可以看到改善后的交叉口的平均车辆延误明显下降了，交叉口的服务水平也有很大的提高。

表1 改善前后交叉口各方向的车均延误（s/车）

相比而言，TSIS系统比较适应国外的交通状况,国外的交通情况较少考虑非机动车、行人对交通流的影响,因此在用于国内信号交叉口案例研究时无法较完整的反映实际情况,即难以细致地描述非机动车和行人的交通行为。而VISSIM 5.0仿真得到的各进口控制延误数据与实际相差较小,并且系统详细描述了交通主体的行为,通过设定相应参数来反映实际交通状况,因此得到延误数据更贴近实际观察数据。[2]

4 结论

总的来说，交叉口的拥挤改善设计方案涉及很多方面。通过对现状交叉口的交通拥堵问题进行分析研究，提出合理的交叉口改进方案，运用仿真软件VISSIM和TSIS对改进后的交叉口进行仿真，通过两个软件的仿真结果进行对比分析，最后得到一个总的合理的设计和仿真方案。通过仿真软件可以形象地模拟出交叉口改善后的视觉效果，特别是VISSIM5.0的3D效果的模拟，更是为交叉口的实际改造提供了有力的支持。

[1] 李林，徐建闽等.VISSIM在信号交叉口的优化中的应用[J].现代交通技术.2009 (10)：62-64

[2] 陈绍宽，郭谨一等.信号交叉口延误计算方法的比较[J].北京交通大学学报. 2005 (3)：77-80

[3] 杨佩昆，吴兵.交通管理与控制[M].北京：人民交通出版社.2005.

[4] 任福田，刘小明，荣建，等.交通工程学[M].北京：人民交通出版社.2003.

Application and Comparison of VISSIM and TSIS in the Improved Design of the Crowed Intersection

Song Rui (School of Transportation Engineering, Tongji University, Shanghai 201804)

According to a case of the practical intersection, this paper proposes the best plan to solve the congestion problem from aspects of the intersection canalization and signal timing, and applies VISSIM and TSIS software to stimulate the improved intersection. Compared with the two software’stimulation effect, the final improved plan of the intersection is attained.

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.14.145

宋睿，男，1986年8月出生，同济大学交通运输工程学院硕士研究生，研究方向：交通规划。