邹 亮，庞钰驹，潘 洲，潘 冬

（深圳大学土木工程学院，广东深圳 518060）

VISSIM在城市交叉口绿波带方案优化中的应用
——以白石路深大段为例

邹 亮，庞钰驹，潘 洲，潘 冬

（深圳大学土木工程学院，广东深圳 518060）

白石路深大段平峰时段车流稳定，粤海门村交叉口与桂庙村口交叉口之间的距离适中，两个十字路口的距离为1.4 km，且信号配时方案相似，适合绿波带研究。本文首先通过人工计算法对该路段的两个交叉口的车流量进行数据采集和信号配时相位、配时时间的确定，然后对采集数据的分析进行了3种绿波带配时方案的优化，并用VISSIM建立该路段的仿真模型，检验修正仿真模型后，实现VISSIM的微观仿真评价。仿真结果表明:3种优化方案中，双向通行合计的延误时间、停车时间和停车次数比原配时方案分别下降了36.5%、36.8%和40.6%，有效提高通行率和服务水平。

绿波带;信号配时;微观交通仿真

0 引言

随着城市化进程的推进，城市的规模扩大，路网复杂，私家车数量与日俱增，城市交通状况也变得极为复杂。目前大部分的科研工作者和工程技术人员只重视交叉口信号控制而造成的车辆拥堵、延误的研究［1-2］。然而因交叉口信号控制造成的车辆拥堵一般发生在早晚高峰两个时段，平峰时段一般不会出现车辆拥堵现象。相对早晚高峰时段，平峰时段更注重路段中的交叉口之间相互协调以达到提高路段的通行率，减少车辆的延误时间。实现路段中交叉口之间的相互协调需要“绿波带”［3-9］。“绿波带”是指在一个区域或一条道路上实行统一的信号灯控制，将纳入控制范围的信号灯全部连接起来，通过计算机加以协调控制，使车流在干道上行驶过程中，连续得到一个接一个的绿灯信号，畅通无阻地通过沿途所有交叉路口［10］。对深圳大学周边交叉路口进行观察，发现在粤海门村交叉口和桂庙村口交叉口之间的白石路段车流、行车速度稳定，距离适中为1.4 km，路段交通秩序较好，两交叉口信号配时相位、周期相似，主干道连接深圳湾口岸和市区，对行程时间有较高的要求，具备了设置绿波带的条件。针对以上路段特点和交通需求，本文拟对粤海门村和桂庙村口交叉口现有信号配时方案进行绿波带优化，通过VISSIM交通仿真软件［11-13］对绿波带优化配时方案进行仿真模拟，并与现有配时方案就交叉口交通运行参数进行对比，从而验证优化配时方案的有效性。为该路段减少延误、降低运行时间，提高交叉口的通行能力、更好地利用有限的道路资源提供改良方案。

1 交通数据调查分析

1.1 交叉口几何特性和交通量

粤海门村交叉口东西方向为双向六车道，连接桂庙村口交叉口的主干道，南北方向为双向四车道;桂庙村口的十字交叉路口的东西方向是双向四车道，南北方向为双向六车道，连接桂庙村口交叉口的主干道。

依据两个交叉口交通流特性，采用人工技术法［14］对两个交叉口平峰时段的交通量进行调查。具体调查结果如表1所示。

表1 道路条件及平峰时段流量统计表

1.2 原有配时方案

粤海门村交叉口采用四相位信号定时控制，信号周期为101 s;桂庙村口十字交叉口采用四相位信号定时控制，信号周期为97 s。具体相位及绿灯、黄灯时间如图1、2所示。

图1 粤海门村交叉口原配时方案图

图2 桂庙村口十字交叉口原配时方案图

2 模型的构建与检验修正

2.1 仿真模型的构建

利用VISSM仿真软件，对交通流进行仿真所需要的条件包括道路条件、交通条件和信号配时方案，其中道路条件包括车道数、车道宽度、车道长度等;交通条件包括交通组成、交通量、车辆基本性能等;信号配时方案包括相位、绿灯时间等。

(1)车道数、车到宽度依据实际情况，如表1所示。

(2)交通量以及实际调查的交通流数据，如表1所示。

(3)相位、绿灯时间依据实际情况，如图1所示。

(4)车辆的几何尺寸选用VISSM软件中2D模型中的类似车型尺寸和速度根据粤海门村交叉口具体情况设置，如表2所示。

表2 车辆特性参数设置表

依据粤海门村和桂庙村口交叉口的卫星地图平面布局，在VISSIM仿真软件中建立仿真模型。依据表2中的车辆特性，并分别将表1、图1、图2中的交通流量数据与信号配时方案输入模型中，最后得到这两个交叉口交通仿真模型，如图3所示。

2.2 模型的检验修正

为了检验VISSIM仿真的结果是否与实际交叉口车辆通行的结果接近或一致，文中选取延误时间作为检验的评价参数，采集实际路口的延误参数使用行程时间法。首先，在延误参数采集的设定路段随机对平峰时段的30辆车通过该路段的行程时间进行记录，求出车辆通过该路段的平均行程时间，用平均行程时间减去该路段通过的期望行程时间，最后求得车辆通过该段路程的平均延误时间为21.1 s;然后，在VISSIM仿真路网中相同的路段设置延误检测数据采集点，采集得在VISSIM仿真路网该路段的平均延误时间为20.6 s;最后计算实际路况和VISSIM仿真的两延误数据相对误差约为2.4%。检验结果为该实际路况和VISSIM仿真具有较高的吻合度，所以可以利用VISSIM仿真该路网的绿波带［15］。

图3 交叉口交通仿真模型图

3 绿波带配时方案优化方案及仿真评价

3.1 绿波带配时的优化方案

由图1、2得到粤海门村交叉口与桂庙村口交叉口的白石路双向的原配时方案的绿波带，如图4所示。由图4可以看出，白石正反双向的绿波带较窄，正向绿波的绿灯通行时间为10 s，反向绿波的绿灯通行时间为7 s，可供车辆通过该路段的绿灯时间较短。所以需要对这两个交叉口的原配时方案进行绿波带配时方案的优化，以提高绿波带绿灯的时间，从而减少车辆通过该路段的行程时间。

图4 原配时方案的绿波带图

针对原配时方案的正反绿波的绿灯时间短，本文分别对单方向正向、单方向反向、正反双向进行了绿波带的配时优化。

(1)优化方案1。通过调整桂庙村口交叉口的配时方案，使得由粤海门村交叉口到桂庙村口交叉口的单方向正向绿波带的绿灯时间由原来的10 s提高到现在的22 s，如图5所示。

(2)优化方案2。通过调整粤海门村交叉口的配时方案，使得由桂庙村口交叉口到粤海门村交叉口的单方向反向绿波带的绿灯时间由原来的7 s提高到现在的22 s，如图6所示。

图5 优化后的单方向正向绿波图

图6 优化后的单方向反向绿波图

(3)优化方案3。根据绿波带的双向实现原理，将粤海门村与桂庙村口两交叉口周期时间调整为101 s，确定交叉口基准时间、配时方案一致，得到两交叉口的双向绿波带信号配时方案，如图7、8所示。

由粤海门村与桂庙村口两交叉口的绿波带配时方案得到优化后的正反双向绿波，如图9所示。通过正反双向的绿波优化配时方案，使从粤海门村交叉口到桂庙村口交叉口的双向正向绿波带的绿灯通行时间由原来的10 s提高到现在的26 s;从桂庙村口交叉口的双向反向绿波带的绿灯通行时间由原来的7 s提高到现在的23 s。

图7 粤海门村交叉口绿波带配时方案

图8 桂庙村口交叉口绿波带配时方案

图9 优化后的正反双向绿波图

3.2 仿真结果分析

对两个交叉口设置绿波信号配时的三种方案前后的交通状况分别进行模拟仿真，得出该路段的各种交通评价指标，经整理得出该路段的仿真结果，见表4。仿真结果表明:单方向正向绿波带优化配时使得该路段正向通行车辆的延误时间、停车时间和停车次数分别下降了33.7%、32.7%和41.4%，但双向通行合计的延误时间、停车时间和停车次数均远大于原配时方案;单方向反向绿波带优化配时使得该路段反向通行车辆的延误时间、停车时间和停车次数分别下降了50.6%、52.0%和49.1%，双向通行的合计延误时间、停车时间和停车次数与原配时方案的比较优势不明显;双向绿波带配时优化方案使得该路段正反向通行车辆的延误时间分别下降了38.5%、34.3%，正反向通行车辆的停车时间分别下降了39.0%、34.4%，正反向通行车辆的停车次数分别下降了41.5、39.7%，双向通行合计的延误时间、停车时间和停车次数比原配时方案分别下降了36.5%、36.8%和40.6%，说明双向绿波带配时方案能够有效提高该路段的服务水平，提高通行率。

表4 原配时方案与绿波带优化方案的VISSIM评价对比

4 结语

运用行程时间法、绿波带等对粤海门村十字交叉口和桂庙村口交叉口的信号灯配时进行绿波控制改进，并通过微观仿真软件VISSIM进行评价，与原配时方案进行比较。结果表明，优化配时方案能够有效提高该路段的服务水平，提高通行率，并为后续信号配时方案调整提供参考。

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Optimization of Green Wave Signal Timing for Urban Intersection Based on VISSIM——A Case Study of Shenzhen University Section of Baishi-Road

ZOU Liang， PANG Yu-ju， PAN Zhou， PAN Dong
(College of Civil Engineering，Shenzhen University，Shenzhen 518060，China)

Nearby Shenzhen Univeristy，Baishi Road holds a large segment where traffic is steady at peak hours.The distance between the intersection of“Yue Hai Men Cun”and“Gui Miao Cun Kou”is 1.4km，and the signal timing plans at the two intersections are similar so that its traffic signal control can be researched by using the Green Wave.The paper，uses manual calculation method to collect data acquisition and do signal timing phase of the two the intersections，then analyzes the data and implements three kinds of optimized timing plans of the Green Wave.The simulation model is established by VISSIM.Simulation results show that by using the three kinds of optimization，the total of two-way traffic delays，parking time and number of stops decrease 36.5%，36.8%and 40.6%，respectively，it effectively improve the prevailing rates and service levels.

Green Wave;timing signal plan;micro-simulation for traffic

U 121

A

1006－7167(2014)08－0075－04

2013－12－23

2013年广东省高等教育教学改革重点项目(328);2013年度深圳大学实验室开放基金项目(430)

邹 亮(1979－)，男，广西桂林人，副教授，研究方向:智能交通，交通微观仿真。

Tel.:0755-86670305，13554883640;E-mail:muscle1979@126.com