许超然，王新营

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

引言

当今社会，中国各大城市的大部分信号交叉口都有不同程度的交通拥堵和阻塞，信号交叉口的交通容量调查和改善都是基于“畅通项目”这一个主要的任务实施。加强我国各个城市的交通管理要求，积极展开城市平交路口的研究，同时，在计算机技术的发展中，线控系统和地面控制系统技术积极发展，实施于城市交通之中，能有效解决城市交叉口的“瓶颈”问题，在中国城市交通的研究方向比较成熟。

本文运用VISSIM仿真软件，以西安小寨路口为例，模拟了仿真结果，模拟输出参数和信号交叉的基本特征，分析了存在的问题。并对信号控制最佳的时机进行了详细研究。

1 交通仿真技术的研究现状

直到1960年左右，人们普遍认识到使用模拟技术研究交通流状态的可行性和可行性，并开发了一些交通系统。第二阶段是发展时期，出版了大量论文和专着，重点关注交通流模拟方法及其模型。 同时，开发了大规模交通系统仿真应用程序。 这些软件基于宏观交通仿真模型和微观交通仿真模型分为两类。 第三阶段是成熟期，交通系统仿真技术发展迅速，在美国得到广泛应用。

随着计算机技术的快速发展，计算机辅助工具，利用其再现，连续性模拟交通，通过对交通容量和运行特性的研究。在通行能力调查方面，有使用模拟模型进行国内和海外能力调查的例子。例如，美国HCS（公路容量软件）软件系统等。中国东南大学的研究机构也对路段和交叉路口能力进行研究。目前，中国公路运输局加强了适合中国的相关模拟软件的研发，并正在努力按照国际标准靠拢。

2 小寨交叉口现状分析

2.1 小寨交叉口简介

西安小寨路口位于长安路，小寨东路与小寨西路交汇处，该叉口位于繁华的小寨十字商务区，周围有许多商业设施，如军事服务机构，小寨邮电局，西安国际贸易中心，好又多超市，百盛购物广场。 而且，通过交叉路口的公交车数量非常大，交叉路口的交通状况非常复杂。

由于小寨天桥的建设，交通流量与人流量有效分离，交通压力有所缓解，但近年来汽车数量增加的飞快。 道路通行的必要性不能在有效的绿灯时间内完成，汽车聚集在道路的中心，导致交叉口的交通拥堵和混乱，交叉口的交通通行量大大减少。

小寨路口南北方向为双向8车道，东西方向为双向6车道，两相位控制的使用是常规交叉口通用的控制方法，交叉口位置和交通问题是城市交通的典型问题。 可以通过对交叉口信号配时的分析，解决其问题。

2.2 小寨交叉口数据调研

在夏季工作日的早高峰时段（7:00-9:00）对小寨交叉口进行分方向、分流向交通流量调查，调查结果显示道路上行驶的主要是小汽车和公交车。小寨交叉口的调查统计数据见表1。

表1 早高峰（7∶00-9∶00）小寨十字各进口道交通流量统计

现阶段小寨交叉口采用固定周期时长配时方案，交叉口现状信号配时方案为：周期 148s，全红时间 0s，黄灯时间3s，右转不限；第一相位（南北直行）绿灯时间 64s，红灯时间 81s；第二相位（南北左转）绿灯时间 21s，红灯时间128s；第三相位（东西直行+左转）绿灯时间54s，红灯时间91s。

3 小寨交叉口现状仿真分析

3.1 小寨交叉口现状仿真

本文通过西安小寨路口仿真软件模拟交通流量，如图 1所示。为了使仿真结果准确可靠，有必要保证仿真输入数据的准确性和可靠性。 在本文中，我们将使用实际调查数据作为模拟输入数据。 仿真过程使用仿真软件包的流量模块和流量控制模块来分析和输出所需的结果，如交叉口的实际交通量，流量延迟，服务水平等。

首先创建路网，打开VISSIM，把在CAD中精确画出的路网图导入 VISSIM，根据实地调查得到的交叉口车道数、车道宽度等创建路段和连接器从而初步建立路网模型。接着，加载交通量。将实地调查统计的路段流量添加到路网中，建立路径，按流量转向比例对路径流量进行分配。第三步设置各个路口干道方向的行程时间检测区段以及排队计数器。设置完成后点击开始按钮开始仿真，对设置不合理的及时发现并改正，最终得到较为准确的仿真结果。

使用VISSIM仿真软件研究道路交通数据并模拟交叉口的几何形状、交通流量以及当前信号时序方案。模拟时间为0 - 3600秒，统计开始时间为300秒，结束为 3000秒，统计间隔为100秒。

图1 优化前运行效果图

从图中可以直观地看到南北方向也就是长安中路方向交通比较通畅，没有严重的拥堵现象出现，而东西方向也就是小寨东路和西路在交叉口处比较拥堵，排队长度较长，这个现象不仅能从运行图上直观地看到，也可以通过VISSIM中的数据统计功能看出其排队长度及排队次数、行程时间统计、延误时间的情况。

根据现场调查的结果、对流量流向的分析比较，以及通过对交叉口的VISSIM仿真分析，发现小寨交叉口东西方向车辆排队时间较长，直行车辆在一个信号周期内不能全部通过交叉口。对此提出两种解决方案：一种是进行渠道优化，一种是优化信号配时。所谓渠道优化就是在东西方向也就是小寨路上拓宽一条直行车道，本文选取优化信号配时的方案。优化后的信号配时为：周期 149s，全红时间 0s，黄灯时间3s，右转不限其中第一相位（南北直行）显示时间（69+3）s；第二相位（南北左转）显示时间（20+3）s；第三相位（东西直行）显示时间（45+3）s；第四相位（东西左转）显示时间6s。

3.2 优化后交叉口仿真评价

优化后，运行VISSIM仿真软件，其效果图如图2所示。从图中可以直观地看到东西方向也就是小寨东路和西路在交叉口处拥堵现象明显减少，排队长度也相应地减小，这个现象不仅能从运行图上直观地看到，也可以通过VISSIM中的数据统计功能看出，其排队长度及排队次数、行程时间统计图、时间延误的情况。

图2 优化后运行效果图

分别对比优化前后的排队长度及排队次数、行程时间统计图、时间延误的情况可以得出：平均队列长度减小，队列计数相应减少，向西的行进时间缩短，可以进一步改善信号定时优化，来提高交叉口的交通效率和性能。

4 结论

交叉口是城市交通的瓶颈，交叉口交通管制是解决城市交通问题的关键。交通运输部门和有关专家注意到，仅靠交通设施的建设已不能满足道路需求，逐渐转向交通管理领域的研究。由于中国交通混行的这一大特点，许多外国人的成功经验不能直接用于参考。中国的交通管理思路和方法尚不成熟，也不完善。因此，对信号交叉口交通控制的研究具有重要的现实意义。在此基础上，本文总结了现有交叉口交通流的特点，更新了信号时序等控制策略，提高了信号交叉优化方法的性能，结合VISSIM仿真软件和信号配时优化的方法，直观，生动地反映了优化效果，可以为交叉信号的优化提供标准。