王艳荣，杲晓锋，张建华，陈光

（1. 中车唐山机车车辆有限责任公司，河北 唐山 063000；2. 华北理工大学，河北 唐山 063000）

基于VISVAP的有轨电车信号优先控制仿真

王艳荣1，杲晓锋1，张建华1，陈光2

（1. 中车唐山机车车辆有限责任公司，河北 唐山 063000；2. 华北理工大学，河北 唐山 063000）

为避免有轨电车通过交叉口时对其他交通方式产生干扰，可采用有轨电车优先信号控制的方法。以VISSIM仿真系统中的VISVAP模块作为仿真信号控制工具，在交叉口对未运行有轨电车、运行有轨电车和设置有轨电车信号优先的3种状态进行仿真，并以延误作为主要参数来评价有轨电车信号优先控制对交叉口运行产生的影响。仿真结果表明，用VISVAP模块对有轨电车进行优先信号控制仿真较为可靠，能为有轨电车线路规划及项目实施的可行性分析提供技术支持。

有轨电车；VISVAP；信号优先控制；仿真

0 引言

优先发展城市公共交通已经成为我国乃至世界范围内各城市交通发展的核心内容。在此背景下，许多交通决策者将大方美观、舒适环保、运营成本低廉的有轨电车系统作为城市公交系统的重要组成部分。国外一些城市已拥有发达的现代有轨电车系统。法国巴黎、里昂、南锡，德国的慕尼黑、维尔茨堡，美国的波特兰等城市都已经成功开通有轨电车线路。在我国，大连、长春对原有有轨电车线路进行了现代化改造。2007年，我国首条现代有轨电车线路在天津滨海新区开通运营；2009年，上海浦东新区张江现代有轨电车开通运营；2013年8月，辽宁浑南有轨电车开通运营。另外，沈阳、南京、苏州等地已开工建设有轨电车项目，上海、北京、广州、重庆、天水等地均在开展建设有轨电车项目的前期研究。由此可见，建设现代有轨电车已经成为国内外多个城市公交发展的重要内容之一[1]。

1 有轨电车信号优先控制

有轨电车作为一种地面快速公交，在行驶过程中与其他交通流混行，虽然有专用的轨道及路权，但也会受到交通信号以及其他交通流的干扰。为提高有轨电车的运行效率，发挥其高运量的特点，可为其设置交通信号优先控制系统[2]。

有轨电车信号优先控制的基本思想：预先设定一个判定范围，当有轨电车进入此范围时，车载计算设备根据车辆的位置、车速及交叉口位置等信息对有轨电车预计的到达时刻进行计算，并将“优先请求信号”发送至路边设备，而后有路边控制设备的计算系统结合当时的车流运行状态进行相位配时，为有轨电车提供优先通行的交通信号[3]。

为研究有轨电车实施交通信号优先控制对其他交通方式造成的影响，可用VISSIM软件中的VISVAP模块进行信号控制仿真。VISVAP软件是VISSIM交通仿真软件的一个重要组成模块，能够对交叉口运行仿真过程中的部分交通流进行优先信号控制。

2 信号优先控制仿真应用

2.1 项目概况

根据《唐山市综合交通体系规划》《唐山市城市轨道交通线网规划》要求，拟在中心城市规划有轨电车线路，起点为南湖站，终点为丰润厂前路，途经唐山站、凤凰新城、北郊枢纽、丰润汽车站、北方购物广场等交通枢纽，串联唐山主城区和丰润城区，全长约37.3 km （见图1）。在此，对规划线路中的友谊路与兴源道交叉口进行有轨电车信号优先控制研究。

图1 唐山市有轨电车规划线路

2.2 友谊路与兴源道交叉口情况

友谊路与兴源道交叉口现状为“十”字形平面交叉口，相交道路为城市主干道和次干道，兴源道为唐山市凤凰新城南部的次干道，附近有德源里、天元花园等大型居住小区，机动车、行人流量较高。

友谊路沿线红线宽度为50 m，有较宽的中央隔离带，所以考虑将有轨电车线路设置在道路中央，站点设置在交叉口的人行横道附近，乘客换乘时可由人行横道进入车站。

在友谊路与兴源道交叉口中友谊路北侧为双向8车道，南侧为双向8车道，双侧机动车与非机动车用分隔线进行隔离。改造方案考虑重新进行标线改造，将南北方向路段改成进口方向8车道，出口方向6车道，有轨电车线路设置在道路中央，线路处宽度为7.80 m，车站处宽度为11.05 m。道路原状和改造方案见图2。

图2 友谊路与兴源道交叉口现状及改造后道路标线

2.3 VISVAP信号优先控制下的交叉口仿真

按照规划线路方案，结合交叉口实际情况，依改造方案在交叉口南北方向设置有轨电车轨道，轨道设置在道路中央，乘客通过人行横道以及信号配时的控制向各方向疏散。应用VISSIM软件对该交叉口的现状和运行有轨电车后状况进行仿真。

在仿真过程中，依次对交叉口的3种控制方式进行仿真，以对比运用有轨电车优先控制方式的控制效果。这3种控制方式分别是交叉口现状控制方式、交叉口运行有轨电车但不调整信号配时及应用有轨电车信号优先控制（基于VISVAP）。

在对该交叉口现状进行仿真时，首先进行交叉口流量调查（以早高峰为例）（见表1）及信号配时调查（见图3）。

表1 友谊路与兴源道交叉口流量 辆/h

图3 友谊路与兴源道交叉口现状信号配时方案

在仿真过程中，需对底图进行配准，建立路网结构，设置公交线路并设置信号相位及信号机。仿真结果的主要参数为交叉口进口道延误及车辆排队长度。具体仿真内容如下：

对交叉口运行有轨电车但不调整信号配时的情况进行仿真，将友谊路南北方向的双向8车道改为进口道方向4车道、出口方向3车道，并且对车道宽度进行调整，有轨电车轨道采用中央式布置，不对信号配时情况进行调整。

对有轨电车信号优先控制进行仿真时，将VISVAP信号控制模块设置在VISSIM仿真过程中。具体方法是将感应器设置在南北进口道距停车线150 m处，当无有轨电车经过时，保持现状的信号配时；当有轨电车经过时，东西方向信号为红灯时保持原状，为绿灯时立即变为黄灯并在3 s后变为红灯，之后南北方向（有轨电车通行方向）变为绿灯。在有轨电车通过交叉口之后，信号配时恢复原状。VISVAP信号控制逻辑（节选）见图4，仿真效果见图5。由图5可以看出，当南进口方向有有轨电车驶入并进入感应区后，东西方向信号变为黄灯进而变为红灯，东西方向交通流停止运行，南北方向变为绿灯。

图4 VISVAP信号控制逻辑（节选）

图5 友谊路与兴源道交叉口运行有轨电车仿真效果图（基于VISVAP控制）

表2 3种控制方式的仿真结果 s

将交叉口3种运行状态仿真结果的平均延误进行整理（见表2）。根据表2数据得到延误对比图（见图6）。图6横坐标为各进口道标号（进口道标号所代表的进口道位置见表2，如“兴-友东左”表示兴源道与友谊路交叉口东进口左转车道组）。

图6 3种控制方式仿真结果数据对比

从图6可以看出，无优先信号的运行方案延误最大，交叉口现状延误与拥有优先信号的运行方案延误基本相同，处于较低水平，说明采用有轨电车信号优先控制时，不会对交叉口造成很大影响。

通过对规划线路沿线的主要交叉口现状和运行有轨电车后的状况进行仿真和数据对比可知，通过合理道路改造，以及相应的信号配时控制，有轨电车运行对沿线交叉口运行状况带来的影响较小。在部分交叉口采取隔离带改造和有轨电车优先信号权控制，还可以降低部分进口道延误，提高交叉口运行效率。

2.4 存在的不足

在本研究中，只在现有的交叉口流量基础上加入了有轨电车，未考虑运行有轨电车导致的公交客流以及其他交通方式的流量变化。在该道路上运行有轨电车后，由于有轨电车会分担部分客流，会改变其他交通方式的交通分担率，导致私家车出行客流、公交车出行客流有所下降，而私家车客流下降后，在有轨电车运行方向的交通流延误会进一步降低，不会对仿真结论造成影响。

3 结束语

目前，随着我国城市机动车保有量的不断增加，许多城市出现了交通拥堵现象，大力发展公共交通，并倡导公交优先成为了改善交通运行状况的重要手段之一[4]。多个城市已经开设或正在筹划开设有轨电车线路，在部分交叉口实行有轨电车优先信号控制，不仅可以提高有轨电车的运行效率，甚至能改善交叉口的运行状态。VISSIM仿真系统中的VISVAP模块能很好地对有轨电车优先信号控制效果进行仿真，其仿真结果能为决策者提供技术支持。

[1] 盖春英. VISSIM微观仿真系统及在道路交通中的应用[J]. 公路，2010(8)：118-121.

[2] 赵正平，于天泽，于佳亮. 现代有轨电车信号与行车管理技术探讨[J]. 中国铁路，2013(8)：79-83.

[3] 邹智军，杨东援. 道路交通仿真研究综述[J]. 交通运输工程学报，2001，1(2)：88-91.

[4] 朱庆，林晖. 数码城市地理信息系统：虚拟城市环境中的三维城市模型初探[M]. 武汉：武汉大学出版社，2004.

责任编辑 卢敏

Priority Control Simulation of Tram Signal Based on VISVAP

WANG Yanrong1，GAO Xiaofeng1，ZHANG Jianhua1，CHEN Guang2
（1. CRRC Tangshan Co Ltd，Tangshan Hebei 063000，China；2. North China University of Science and Technology，Tangshan Hebei 063000，China）

In order to avoid obstruction of other modes of transport when the tram passes through the intersection, the method of priority control of tram signal can be adopted. The VISVAP module in VISSIM simulation system is used as the simulation signal control tool to simulate the three states of the tram not operating at the intersection, the tram operating at the intersection, and the tram under signal priority respectively. Delay is then taken as the main parameter to evaluate inf uence of priority control of tram signal on the operation of the intersection. The simulation results show that it is reliable to use the VISVAP module for the priority control of tram signal, and the simulation can be a source of reference for technical support for tram route planning and the feasibility analysis of implementation of tram project.

tram；VISVAP；signal priority control；simulation

U482.1；TP319

A

1001-683X（2017）01-0078-04

10.19549/j.issn.1001-683x.2017.01.078

2016-06-11

王艳荣（1987—），女，助理工程师，硕士。E-mail：2177414@qq.com