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        基于VISSIM仿真的環(huán)形交叉口優(yōu)化方案研究

        2020-04-17 08:59:46曾鋮泓謝成光師文磊徐錦強郭建鋼
        鄂州大學學報 2020年1期
        關(guān)鍵詞:渠化武夷山市中山路

        曾鋮泓,徐 海,謝成光,師文磊,徐錦強,郭建鋼

        (福建農(nóng)林大學交通與土木工程學院,福建福州350002)

        環(huán)形交叉口因其具有車輛連續(xù)行駛、交通組織簡便等特點,在早期道路交通流量不大時發(fā)揮很大優(yōu)勢。然而隨著城市化進程的加快,道路交通流量急劇增加,環(huán)形交叉口的功能及通行能力已不能滿足新時代下的交通發(fā)展需求,環(huán)形交叉口的優(yōu)化勢在必行[1]。

        王波[2]等在分析環(huán)島現(xiàn)狀存在問題的基礎(chǔ)上,提出優(yōu)化方案,運用VISSIM仿真軟件對優(yōu)化方案仿真評價。蘇春敏[3]等以福州市一環(huán)形交叉口改造工程為例,結(jié)合理論計算飽和度和VISSIM仿真軟件對優(yōu)化設(shè)計方案進行驗證。杜陽[4]利用VISSIM交通仿真軟件,選取排隊長度等指標作為交叉口交通效率的優(yōu)化指標,對鄂州市“馬踏飛燕”環(huán)形交叉口進行優(yōu)化設(shè)計。張燚[5]等提出一種城市渦輪式環(huán)形交叉口設(shè)計方案,選取平均延誤時間和平均停車次數(shù)作為評價指標,應用VISSIM仿真軟件對比分析兩種設(shè)計方案的交通效益,以確定最終的設(shè)計方案。

        借鑒上述研究成果,本文以武夷山市中山路—溫嶺街交叉口為例,以降低平均行程時間和平均延誤時間為出發(fā)點,運用VISSIM軟件對現(xiàn)狀和優(yōu)化方案進行仿真建模,輸出現(xiàn)狀與優(yōu)化方案的評價指標,對比分析兩種方案的評價結(jié)果,以確定最優(yōu)的交叉口優(yōu)化方案。

        1 交叉口概況

        1.1 交叉口及周邊環(huán)境

        中山路—溫嶺街交叉口位于武夷山市中心城區(qū)北部,周邊有武夷山市政府、武夷山市教育局等眾多企事業(yè)單位以及列寧公園、榮秀公園等公共場所,行人及非機動車交通流量大,是武夷山市中心城區(qū)的一個重要節(jié)點。其中心島直徑為7.5米,屬于小型環(huán)形交叉口。其相交道路均為一塊板道路,交叉口現(xiàn)狀渠化圖見圖1。

        圖1 交叉口現(xiàn)狀渠化圖

        1.2 現(xiàn)狀問題分析

        1)環(huán)形交叉口半徑太小,環(huán)島行駛標志位置設(shè)置偏低,難以起到指示標志的作用。

        2)行人交通安全意識淡薄,行走隨意,行人過街對交通流產(chǎn)生的干擾較大。

        3)非機動車道違?,F(xiàn)象嚴重,機非混行現(xiàn)象嚴重,路權(quán)分配不清晰,行駛自由度高,交通秩序混亂,極易引起交通事故。

        4)交叉口處交通標線磨損嚴重且未及時重新施畫,標線視認性差。

        5)由交叉口西側(cè)駛?cè)氲墓卉囕v均要在此交叉口繞行一周后再由交叉口西側(cè)駛出,不僅浪費公交資源,更增大該環(huán)形交叉口的飽和度。

        2 交通調(diào)查分析

        2.1 交通量調(diào)查

        通過人工計數(shù)的交通調(diào)查方法,對中山路-溫嶺街交叉口早高峰(7:30-8:30)流量進行調(diào)查統(tǒng)計,將實測的交通流量按照車輛折算系數(shù)換算成當量交通量(pcu/h),常規(guī)車輛換算系數(shù)見表1。

        表1 常規(guī)車輛換算系數(shù)

        通過車輛折算系數(shù)計算,得到中山路-溫嶺街交叉口各進口道早高峰時段當量交通量,中山路-溫嶺街早高峰小時流量見表2。

        表2 中山路-溫嶺街交叉口早高峰小時流量(pcu/h)

        2.2 交通量預測

        四階段法是通過交通生成、交通分布、方式劃分等因素建立數(shù)學模型,通過交通分配對交通流量預測的方法,TransCAD軟件具有多種數(shù)學模型,能夠在簡化預測過程的同時得到較為全面的預測結(jié)果[6]。運用四階段法預測得到2025年各進口道機動車高峰流量圖,見圖2。對數(shù)據(jù)整理后得到各進口道機動車高峰流量表,見表3。

        圖2 2025年各進口道高峰流量預測圖

        表3 中山路—溫嶺街交叉口高峰小時預測流量(pcu/h)

        通過下式對該環(huán)形交叉口的通行能力進行計算,得到中山路-溫嶺街交叉口服務水平變化表,見表4。

        表4 中山路-溫嶺街交叉口服務水平變化表

        由表4可以發(fā)現(xiàn),該交叉口在2025規(guī)劃年交通量將達到1999pcu/h,接近該交叉口的通行能力,交叉口節(jié)點飽和度由0.85升至0.97,服務水平由E降至F,交通流極不穩(wěn)定,急需改造優(yōu)化。

        3 優(yōu)化方案

        方案一渠化圖,見圖3,具體方案措施如下:

        1)增大環(huán)島半徑,調(diào)整交叉口范圍內(nèi)路面斜線填充位置及形狀,改善交通流向。

        2)增設(shè)人行天橋,避免車流和人流平面相交的沖突,保障交通安全,減少交通事故。

        3)規(guī)范設(shè)置標志標線,嚴管違?,F(xiàn)象,保障非機動車的道路使用權(quán)。

        圖3 方案一渠化圖

        方案二渠化圖,見圖4,具體方案措施如下:

        1)拆除環(huán)島,改為平面交叉口,合理設(shè)置交通島,優(yōu)化行車環(huán)境。

        2)規(guī)范設(shè)置標志標線,嚴管違停現(xiàn)象,保障非機動車的道路使用權(quán)。

        4 仿真分析

        圖4 方案二渠化圖

        4.1 仿真建模

        為使仿真實驗更符合實際情況,應在仿真路網(wǎng)上設(shè)置沖突區(qū)域并定義優(yōu)先規(guī)則。交通流量按照四階段法預測得到的數(shù)據(jù)輸入VISSIM仿真模型,仿真時長設(shè)置為3600秒。分別對中山路—溫嶺街交叉口現(xiàn)狀和兩個優(yōu)化方案進行仿真,仿真示意圖見圖5。

        圖5 仿真示意圖

        4.2 仿真結(jié)果分析

        運用VISSIM仿真軟件對該交叉口優(yōu)化前后進行仿真運行分析,得到相應的評價數(shù)據(jù),進行整理分析,優(yōu)化前后評價指標對比結(jié)果見表5。

        表5 中山路—溫嶺街交叉口優(yōu)化前后評價指標對比

        仿真結(jié)果表明:方案一的平均行程時間由90.7s減至76.7s,平均延誤時間由60.4s減至37.2s;方案二的平均行程時間由90.7s減至67.5s,平均延誤時間由60.4s減至44.5s,兩種方案均使交叉口的通行效率顯著提高。其中,方案一的平均延誤時間比方案二降低16.4%,方案二的平均行程時間比方案一降低11.99%。方案一通過增設(shè)人行天橋,減少行人過街對交通流產(chǎn)生的干擾,降低車輛延誤,使得平均延誤時間降低;方案二通過將環(huán)形交叉口改為平面交叉口,通行能力大大增加,通行效率更高,使得平均行程時間降低。綜合交通效益考慮認為方案一對該交叉口優(yōu)化效果更優(yōu)。

        5 結(jié)語

        本文以武夷山市中山路—溫嶺街環(huán)形交叉口為研究對象,提出兩種不同的渠化方案,運用VISSIM軟件進行仿真評價,根據(jù)軟件系統(tǒng)的評價功能輸出現(xiàn)狀與優(yōu)化方案的評價指標,對評價結(jié)果進行對比分析,最終確定交叉口的優(yōu)化方案。

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