摘 "要：隨著中國國民經濟的不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)化進程日益加快，產生了一系列的城市交通問題，也使得城市交通體系的壓力逐年加大，交通擁堵成為大中小城市的難題。交叉口作為影響城市道路交通問題的重要節(jié)點，是城市交通中問題最多的部分。文章以上海市博山東路與棗莊路交叉口為例，在經過實地調查的基礎上，對交叉口的交通狀況進行分析，對車道功能劃分和信號配時進行優(yōu)化，使用VISSIM仿真軟件對其進行交通仿真，找出存在的交通問題，提出優(yōu)化設計方案并仿真對比驗證，從而達到提高交叉口通行效率，保障城市交通安全的目的。研究結果表明，優(yōu)化后的交叉口車輛平均延誤減少了69.71%，交叉口的服務水平得到明顯的提高。

"關鍵詞：交叉口；交通仿真；優(yōu)化；VISSIM

"中圖分類號：U491 " "文獻標志碼：A " "DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2024.09.025

Abstract： With the continuous development of China's national economy and the increasingly accelerated urbanization process， a series of urban traffic problems have been generated， which also makes the pressure of urban traffic system increase year by year， and traffic congestion has become a difficult problem for large and medium-sized cities. As an important node affecting urban road traffic problems， intersections are the most problematic parts in urban traffic. Taking the intersection of East Boshan road and Zaozhuang road in Shanghai as an example， this paper analyzes the traffic conditions of the intersection， optimizes the lane function division and signal timing based on the analysis of field investigation problems， uses VISSIM simulation software to conduct traffic simulation， identifies the existing traffic problems， puts forward the optimized design scheme， and simulates and verifies. So as to achieve the purpose of improving intersection efficiency and ensuring urban traffic safety. The results show that the average vehicle delay of the optimized intersection is reduced by 69.71%， and the service level of the intersection is also significantly improved.

Key words： intersection; traffic simulation; optimization; VISSIM

"目前，我國城市化進程不斷加快，城市交通問題仍舊是永恒的主題和難題之一。交叉口作為城市交通路網的重要組成部分，對交通的流暢運行起著關鍵性作用。交通擁堵往往發(fā)生在交叉口中，交叉口是否能良好地疏散交通流，起到良好的交通管理作用，很大程度上決定著區(qū)域交通的擁堵情況。通過交叉口優(yōu)化設計改善交通擁堵，從而達到提升交叉口通行能力和運行效率的目的。針對交叉口出現(xiàn)的問題，目前已有很多位國內外專家做出相關研究。

"在信號配時和路網改造方面，國內外已有利用VISSIM軟件對信號交叉口交通進行優(yōu)化的成功案例，如C K WONG等從理論的角度建立了一系列混合整數規(guī)劃模型以尋求車道功能劃分和信號控制的最優(yōu)解[1]；陳丹丹等相對于路網改造，利用交叉口的信號配時優(yōu)化，有效節(jié)省成本，提高通行效率，更好地發(fā)揮交通信號的作用[2]；馬曉旦等利用VISSIM仿真軟件對優(yōu)化前后的交叉口進行仿真，論證了運用VISSIM仿真軟件對交叉口進行優(yōu)化設計，可以降低交叉口車輛的沖突，提高交叉口的通行能力[3]；徐琛輝等在對機動車、非機動車及行人流的自身特點分析的基礎上，提出了混合交叉口交通信號配時優(yōu)化方法[4]。如Nguyen Hoang Son利用VISSIM仿真軟件對越南河內市典型信號交叉口進行交通信號設計及交通組織優(yōu)化，主要調查道路條件、信號相位及配時方案，得出更為適合的優(yōu)化方案[5]。

本文通過對上海市博山東路與棗莊路交叉口實地調研，統(tǒng)計交通流量和信號配時，對其進行VISSIM微觀仿真，找出現(xiàn)狀交叉口存在的交通問題，提出優(yōu)化車道功能劃分和信號配時的方案，選取排隊長度和延誤數據為指標，再次進行仿真驗證，并將優(yōu)化后的結果與現(xiàn)狀進行對比[6-7]。

1 "交通調查

1.1 "交叉口現(xiàn)狀調查

"本文選擇上海市博山東路與棗莊路交叉口作為交通組織優(yōu)化設計的研究對象。該交叉口位于上海市浦東新區(qū)，周圍有金楊科普公園、新金橋金楊養(yǎng)老院、金囡幼兒園等重要建筑場所，人流量密集、車流大、路口車輛的交通沖突現(xiàn)象嚴重，早晚高峰期間異常擁堵。交叉口采用平面信控交叉口形式布設，四個方向各配備兩組圓形信號燈。博山東路與棗莊路交叉口如圖1所示。按照現(xiàn)狀調查情況，對交叉口進行渠化設計，鋪設停車線、人行橫道線、導線箭頭等，現(xiàn)狀渠化效果如圖2所示。

1.2 "交叉口信號配時調查

調查交叉口該高峰時段信號配時方案。該交叉口采取傳統(tǒng)兩相位信號配時方案設計，對向放行。該時段總信號周期為130s，具體信號方案如圖3所示。

1.3 "交叉口流量調查

本次調查采用人工調查法和攝影法，選取早高峰時段（7：30—8：30）對交叉口進行初步調查，該交叉口各方向的流量如表1所示。

2 "交叉口現(xiàn)狀建模仿真

2.1 "VISSIM現(xiàn)狀仿真

VISSIM是德國PTV公司開發(fā)的微觀仿真軟件，它可以綜合考慮各種影響路網運行的因素，例如車道類型、車輛種類、信號控制等，通過周期運行，產生評價路網服務水平及運行效率的結果[2]。

"根據調查到的博山東路與棗莊路交叉口早高峰交通量及信號配時，利用VISSIM仿真軟件進行整個交叉口路口的微觀仿真，博山東路與棗莊路交叉口現(xiàn)狀仿真圖如圖4所示。

2.2 "現(xiàn)狀問題分析

通過VISSIM仿真軟件對博山東路=棗莊路交叉口交通情況進行仿真分析。首先，將調查得到的交叉口交通流量和信號配時等數據輸入軟件，然后設置交通控制模塊和交通流量模塊。設置仿真時間，每隔600s輸出一次結果，采用節(jié)點檢測的方法，得出交叉口各進口道的排隊長度和車輛延誤。仿真現(xiàn)狀數據如表2和表3所示。

"通過RoadGee在線仿真軟件對現(xiàn)狀方案進行仿真分析。對現(xiàn)狀方案進行建模，輸入渠化方案、流量方案、信號方案，軟件自動評價交叉口服務水平，如圖5和圖6所示。

從仿真結果可以看出，當前路口較為擁堵，需一定的改善。四個方向均設置直右車道，以西進口為例。西口直行流量為950pcu/h，右轉流量為545pcu/h。現(xiàn)狀西進口僅有一條直行車道和一條直右車道。在現(xiàn)狀綠燈時間下車道供給無法滿足車輛放行需求，尤其是直右車道車輛排隊過長。

"參考美國HCM信號交叉口服務水平[8]，博山東路與棗莊路交叉口呈現(xiàn)過飽和狀態(tài)，以排隊長度為指標，交叉口屬于四級服務水平，現(xiàn)狀交叉口服務水平較差，常發(fā)生嚴重擁堵，因此要對路口進行進一步的優(yōu)化。

3 "交叉口交通組織優(yōu)化設計

3.1 "車道渠化優(yōu)化設計

據測算，棗莊路南北兩側均有機非隔離花壇，非機動車道大于3m，車道寬度為3.75m，可改造空間可觀，壓縮交叉口車道寬度及占用部分非機動車道寬度，拓寬各進口車道，每個進口道增加一條右轉專用道，避免右轉車輛影響直行車輛的通行，使得交叉口的車輛能夠快速的通過交叉口。重新對交叉口渠化進行設計。

3.2 "信號配時優(yōu)化方案

"在信號配時優(yōu)化方面，席睿璞利用VISSIM微觀仿真軟件，通過韋伯斯特配時法和不飽和度法對現(xiàn)狀交叉口配時方案進行優(yōu)化，并結合行程時間、排隊長度及延誤等指標展開評價[9]。

"通過行人過街所需要的時間作為最短綠燈時間，檢驗上述計算的顯示綠燈時間是否滿足設計要求，根據Webster方法，最終配時方案分為4個相位階段，優(yōu)化后的信號配時方案如圖7所示。

3.3 "優(yōu)化方案仿真

根據優(yōu)化后的道路渠化以及信號配時，本文對博山東路與棗莊路交叉口再次進行VISSIM仿真，并與優(yōu)化前排隊長度、延誤數據進行對比分析。優(yōu)化后仿真效果圖如圖8所示。

根據VISSIM優(yōu)化仿真模擬，得出優(yōu)化后排隊長度和延誤的數據，如表4所示。

現(xiàn)狀方案與優(yōu)化方案對比可知，從交叉口整體情況分析，交叉口服務水平從F級降至D級，優(yōu)化效果明顯；從各個進口道分析，北進口直行車流仍然為F級別，說明從單個交叉口優(yōu)化控制角度優(yōu)化接近飽和，建議通過調節(jié)博山東路沿線交叉口方案，從宏觀角度優(yōu)化博山東路由北向南車流。

總體來看，經過優(yōu)化，多數進口道及其轉向車道延誤都得到了很大的改善，優(yōu)化后的交叉口車輛平均延誤減少了69.71%，服務水平大多數都升到C。交叉口總體服務水平由F升到D，延誤經優(yōu)化后得到了有效的改善。由此可得，博山東路與棗莊路交叉口交通組織優(yōu)化后道路服務水平有所改善，交通通行效率得到了顯著的提高。

4 "結 "論

由于城市化進程的不斷加快，城市交叉口服務水平不增反減，交叉口交通擁堵的問題越發(fā)明顯。本文以上海市博山東路與棗莊路交叉口為研究對象，通過實地調查，對交叉口的交通狀況進行分析，對車道功能劃分以及根據Webster配時法對交叉口信號配時進行優(yōu)化，使用仿真軟件VISSIM對其進行交通仿真，提出優(yōu)化設計方案，并與現(xiàn)狀交通仿真對比。最后從優(yōu)化前后的仿真結果中選取排隊長度和延誤兩個評價指標，對交叉口進行優(yōu)化前后的對比分析。結果表明，優(yōu)化后的交叉口車輛平均延誤減少了69.71%，交叉口的服務水平也有明顯的改善。本文的研究成果證實了交叉口的優(yōu)化設計是可行的，利用車道功能劃分和Webster配時法對交叉口信號配時進行優(yōu)化能夠緩解交叉口的交通擁堵，有助于提高車輛通行效率和道路交通服務水平，并為上海市信號交叉口交通組織優(yōu)化提供參考。

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收稿日期：2023-09-30

作者簡介：高萌悅（1999—），女，山東棗莊人，上海理工大學管理學院碩士研究生，研究方向：交通規(guī)劃；馬曉旦（1966—），男，上海人，上海理工大學管理學院，副教授，碩士生導師，研究方向：交通規(guī)劃、交通管理與控制。

引文格式：高萌悅，馬曉旦. 基于VISSIM仿真的信號交叉口優(yōu)化研究[J]. 物流科技，2024，47（9）：98-101.