謝武鋒

摘要：本文嘗試從微觀的單交叉口的擁堵角度，立足于司機、乘客、路人等出行者對擁堵的感官認識，選取了平均速度、飽和度、停車率等5個指標來量化交通擁堵，用層次分析法建立擁堵綜合評價指標。文中仿真設計了多種流量出入模式，包括漸進增大流量輸入、長短脈沖流量輸入、連續(xù)脈沖流量等模式的交通擁堵，對一般交叉口常態(tài)擁堵進行分析，窺探常規(guī)擁堵從形成到變化再到消散的演化規(guī)律，最后探討不同交叉口的擁堵規(guī)律。

關鍵詞：信號控制交叉口擁堵;微觀擁堵評價;擁堵演化分析

1、 基于交叉口擁堵感官認識的問卷

1.1問卷的設計

不同人對擁堵評價的主觀感受與判斷不同。不同時間段不同地方對擁堵的認識也不同。本次調查立足于廣州市區(qū)出行高峰期，主要從訪問者的主觀感受出發(fā)，結合交通工程理論從各個角度上重新界定擁堵的定義。根據100份問卷的統(tǒng)計，各個調查對象對交通擁堵的主觀感受主要集中在以下方面：延誤時間、停車次數、行車速度、飽和度、排隊長度。調查還發(fā)現，在這些關注因子中，不同的調查對象對擁堵有著不同的認識。

2、 信號控制交叉口擁堵的定義探討

2.1現有定義的不足

擁堵評價就像天氣預報一樣，給人們的出行帶來指導的意義。但時常有人覺得不夠準確，由于交通流復雜，現應用的評價指標為宏觀性空間指標，主要擁堵于路網、路段擁堵評價。，現擁堵評價系統(tǒng)的各個評價指標單一。

2.2定義的思路初探

擁堵的根本原因是交通需求大于交通供給。以上擁堵的定義值得參考與借鑒，基于擁堵的訪問和問卷調查的統(tǒng)計與分析，現提出擁堵的定義思路：

定義擁堵前提：對于某城市市區(qū)特定等級道路的交叉口。

擁堵定義指標：延誤時間、速度、排隊長度、飽和度、二次停車率等。

關鍵改進點：根據人感官用模糊數學建立個擁堵因子的隸屬度，然后討論個因子之間的與非關系、評價體系方法，最終建立立擁堵綜合總評價指標。

2.3單擁堵因子的隸屬度函數

結合調查出行者感受，將廣州的城市路網交通擁堵評判指標分為五級：C={Cl，C2，C3，C4，C5}={嚴重擁堵，擁堵，中度擁堵，輕度擁堵，一般、通暢}={0.85，0.7，0.55、0.4、0.25}。[14]下面將對擁堵5因子不同值對應的不同擁堵程度進行歸納。

綜上各個因子對應的擁堵程度隨這擁堵因子變化的變化曲線各有特點，有的為先增長后平緩，有的為反S型等。下面用比較法分析，將各曲線的自變量變形，取各自的比例值（命名為各交通程度比值）。將上述隸屬度曲線按因變量比例法縮減法變形，繪制在同一坐標軸上為：

3、 信控單交叉口擁堵的評價體系的確定

3.1擁堵評價指標的確定

本次擁堵指標選取使用前面的出行者交通問卷調查法，各因子之間的評價指標權重采用用專家評價法。最后計算得到決策矩陣為

W1=（0.08203013 0.388670012 0.312268534 0.217031324）T

W2=（0.046607215 0.109627536 0.127678654 0.27537192 0.440714675）T

交叉口綜合擁堵的評價為：

C=0.3478T+0.26087N+0.1739V+0.1304L+ 0.0870（V/C）

4、 基于vissim仿真的擁堵模型構建

4.1 vissim建?；驹O計：

（1）車道數及車道功能設計

以十字交叉口為基礎研究模型，為雙向8車道相交，每個進口道布局一樣。

4.2十字信控交叉擁堵演化規(guī)律

（1）線性增大輸入：

正常情況下，高峰時期出現流量過載的情況，此時流量是連續(xù)漸進增長，達到高峰后又漸進衰退的。故本文首先探討正常高峰期間，漸進峰值流量輸入情況。由于vissim輸入的限制，只能以300s間隔作鋸齒型輸入

根據第三節(jié)中C=0.3478 T+0.26087N+0.1739V+0.1304L+ 0.0870（V/C），得出準線性增長消散型超載輸入時，對應的延誤總評價曲線如下：

小結：

（1）初期擁堵低潮。流量在750pcu/h之前，擁堵指數變化比較緩慢此時處于不擁堵狀態(tài)。當流量輸入在750pcu/h--900pcu/h時，此時輸入擁堵綜合指數開始急劇上升。

（2）進入擁堵高峰。當流量到達最高輸入1350pcu/h時，擁堵指數為0.8，進入嚴重擁堵階段。此時輸入流量為飽和流量的1.35倍。

（3）高峰持續(xù)時間。擁堵高峰持續(xù)時間為1500s，與流量輸入高峰時間相同。

（4） 兩高峰時間差。擁堵高峰延遲于流量輸入的高峰輸入最高峰，輸入高峰從流量到達1000pcu/h、第2100s開始，而擁堵高峰從第3000s開始，量高峰大約延遲900s。

（5）消散速度快。從擁堵開始到擁堵的消散整個過程中，擁堵的消散速度快于形成速度。當流量較低時，擁堵消散瞬速，時間為300s。

（2）脈沖輸入

流量脈沖輸入模式分6種，分別為30s短脈沖輸入，1min脈沖輸入，5min脈沖輸入，10min脈沖輸入，15min脈沖輸入與20min脈沖。單車道的脈沖的低峰值為500pcu/h，高峰值為1250pcu/h（飽和流量的1.35倍）。

無論脈沖時間長短，擁堵的形成速度是一致的，只是擁堵程度的峰值不同。

擁堵的高峰在時間上都滯后于輸入高峰值，滯后時間大約為脈沖時間的一倍。說明交叉口對高峰流量疏散的時間滯后性。擁堵程度最高峰前后，擁堵的消散時間較擁堵的形成時間快。當擁堵程度都達到1時，擁堵的消散速率一致的。

（3）擴寬叉口口擁堵特性

為探討拓寬對擁堵的影響，采取控制變量法，以漸進型流量輸入等基本條件一致為前提，本次將會比較交叉口拓寬與否的情況下的擁堵指標的演化規(guī)律。并評價擴寬與否的重要性。

小結：在1.5倍的飽和流量漸進輸入的情況下，無拓寬情況下將產生比較嚴重的交通擁堵，而且擁堵的時間持續(xù)比較長。而當交叉口進口道各拓寬了一個車道是，擁堵等級勉強算是輕度擁堵。這說明交叉口的擴寬是非常有必要性的。

（4）禁左控制下擁堵特性

由于禁左涉及到繞行比例與繞行延誤的情況，左轉車的延誤時間復雜本次暫時沒進行試驗。本次方案分兩種，一種是東西禁左，另一種是全禁左。

小結：相對比與全流向的十字交叉口，雖然禁左會產生不必要的繞行，表面上回增加出行時間，但是，禁左能較好地緩解交叉口的交通擁堵，減少交叉口的整體擁堵，使交叉口更流暢。而且禁左的流向越多，擁堵緩解情況就越明顯。

5、 實例分析：天河北路交叉口擁堵分析

天河北路位于廣州市天河區(qū)市區(qū)中心的一條東西走向的干道。以天河東路為界，其西段接廣州大道中，為雙向8車道，定位為主干道。而東連五山路，雙向六車道，定位為次干道。仿真之后，對生成的數據進行處理得出五個交叉口的擁堵評價曲線如下：

分析，由上述擁堵指數可得，五個交叉口中，擁堵壓力最大的為天壽路，其次，可以知道在五個交叉口中，最先交通壓力大的并不是流量最大的天壽路，而是體育西路與林和西路。擁堵趨勢從兩段向中間靠攏。

6、結論與展望 ：

結論：本文在調查分析出行者對擁堵的判斷的基礎上，建立交叉口微觀交通擁堵的定義，討論國各種交通設計與控制下的擁堵演化規(guī)律，以下為主要結論：

一、交叉口微觀擁堵評價是多因子的影響的共同作用的。

二、各個擁堵因子對擁堵的貢獻程度不是完全等價的，他們的重要性也是有差別的。

三、交叉口具有自我調整車流輸入的能力，但其處理擁堵車流具有滯后性。

四、進口道擴寬與禁左措施能夠很好的提高交叉口的抗擁堵能力。

展望 ：本文嘗試建立微觀擁堵評價指標，并對多種擁堵進行探討，現提出以下幾點展望：對單交叉口擁堵的研究沒夠全面透切，可以展開細分專題研究。比如脈沖流量輸入擁堵專題探討。交叉口微觀擁堵指標是對整個交叉口研究，可以繼續(xù)探討不同進口道，不同車道的擁堵評價，這樣更能表現微觀，反映現實情況?？梢赃M一步研究相鄰交叉口之間的擁堵關聯性，繼而研究多交叉或者小區(qū)域擁堵特性。最后，擁堵是復雜的過程，期望未來人們能將擁堵的認識，落實到針對性的治堵方案上來。