基于Vissim的交叉口左转待转区设置仿真研究

李飞燕，车广侠，于慧玲

(吉林交通职业技术学院，吉林 长春　130012)



基于Vissim的交叉口左转待转区设置仿真研究

李飞燕，车广侠，于慧玲

(吉林交通职业技术学院，吉林 长春130012)

摘要：在交叉口设置左转待转区可以减少车辆延误、提高车道的通行能力，有效地利用交叉口空间资源和时间资源。交叉口在规划好左转待转区之后，应对方案进行仿真，检验其设置的合理性及实现的效果。提出设置左转信号与预信号分别控制不同相位的车辆运行，并基于仿真软件Vissim验证左转待转区信号控制设计方案，并以某信号交叉口为例，进行模拟仿真，证明设置方案及仿真过程合理。

关键词：交通工程；左转待转区；Vissim; 仿真

0引言

路网是由路段和交叉口组成的拓扑网络，其中路段的通行能力基本能满足交通需求，然而交叉口往往是延误产生的根源，是影响整个路网畅通的瓶颈。我国目前多采用两相位或三相位信号控制方案，其中左转车流与对向直行车流的干扰，会降低整个交叉口的通行能力。国内外学者关于左转待转区做了相关的研究，诸多学者认为设置左转专用车道能有效地组织交叉口的左转车流，提高交叉口通行能力。倪颖、吴广惠从渠化设计和信号控制设计两个方面探讨了左转待转区的设置方法。倪颖提出信号控制设计的两种方法，一种是根据增加的绿灯间隔时间增加信号周期，第二种是保持信号周期不变，推迟左转相位开启的时间，延长绿灯间隔时间。王殿海提出了设置左转待转区的几何临界条件、流量阈值、最小绿灯时长和最长红灯时间。多数学者的研究是基于理论研究，在应用研究较少。近年来，我国很多城市的交叉口陆续出现了左转待转区，可见左转待转区设置已经作为解决交叉口拥堵问题的新事物被采用和接纳。左转待转区作为一种即将投入使用的新方案，应提前进行仿真测试，鉴于实际测试的费用高、难度较大，采用仿真软件可以比选不同的方案，可重复性高、成本较低。部分学者采用了仿真软件实现左转待转区设置的测试，然而过程较为模糊。基于以上问题，分析左转待转区交通流特性和待转区设置的方法，采用仿真软件Vissim分别设置左转信号及左转预信号进行左转待转区的进行仿真，从而为更深入地进行理论研究提供仿真测试的方法。

1左转待转区信号控制设计

左转待转区是指只有当同向的直行车辆通行时，左转车辆可以在待转区等待通行，直到左转相位放行。这样可以将左转车辆停车线提前，使部分左转车提前进入交叉口，减少车辆通行时间，增加了左转车道的通行能力。那么在交叉口信号控制方案设计时，应遵循：在同向直行车辆为绿灯放行时，左转信号灯显示为红灯，但是左转车辆可以行驶至左转待转去的停车线处等待左转绿灯信号通行。在其他相位绿灯放行时，左转车辆是在左转专用车道停车线处等待。左转车辆在同向直行信号为绿灯而左转信号为红灯时就可以到待转区，而Vissim仿真时，如果设置了信号灯，那么车辆在同向直行车辆放行时，车辆将停在停车线处，不会进入左转待转区。如果在左转待转区前端设置信号灯，可以控制进入待转区的左转车辆通行，但是，当非同向直行车辆放行时，左转车辆也会进入待转区，这样就与待转区的设置的规则不一致。

为解决上述情况，可以设置双停车线，本文基于Vissim在左转专用车道前端和左转待转区前端分别设置左转预信号和左转信号，即Vissim中设置信号灯的位置。按照信号配时的一般步骤设置交叉口的信号配时方案，左转信号相位安排在同向直行相位之后，在设置好左转信号相位之后，在设置左转预信号。

左转信号与预信号红灯时间差和绿灯时间差的t差计算模型如下

(1)

式中：L为车辆在左转待转区行驶的距离；vs为待转区车辆的平均行驶速度。

预信号的红灯启亮时间比主信号红灯启亮时间要早，主要是考虑给左转待转区的车辆一定的清零时间，防止在预信号绿灯末期已经通过预信号停车线的车辆不能在主信号红灯开启前通过主信号的停车线，导致左转禁行时待转区还有车辆行驶，阻碍交叉口其他进口道车辆的顺畅通行。

左转预信号的绿灯启亮时间与同向直行绿灯启亮时间一致，绿灯时长的计算公式如下式所示

t预=t值绿+t黄+t左绿-t差

(2)

其中：t预为左转预信号的绿灯时长；t值绿为同向直行绿灯时长；t黄为黄灯时长；t差为主信号与预信号红灯时间差。

2基于Vissim的仿真实现

2.1案例概述

选取某信号交叉口为例，采用Vissim仿真软件验证文中的提出的左转待转区信号配时方案。根据交叉口各车道组的交通量和几何特征情况，对其进行改善，改善后的渠化方案。根据文中的时间差计算公式(1)，和实例中左转区域车辆行驶长度及车辆速度(取10 m/s)可以求得t差=2 s，根据公式(2)得到绿灯时长t预=41 s，信号配时方案。

2.2基于Vissim的左转待转区的仿真实现

Vissim是由德国PTV公司开发的微观交通仿真软件。本文采用Vissim中内置的固定配时信号控制来模拟有左转待转区的信号控制交叉口。

仿真步骤如下。

(1)仿真基础数据的输入。

根据实际调查的交叉口数据，调整交通组成、车辆行为(车辆加速度)、车道组几何特征等参数。

(2)检验建模的准确性。

建立交叉口模型，与改善前的延误指标等输出数据对比，检验交叉口建模的准确性，根据检验结果做适当调整。

(3)信号控制方案输入。

①定义信号控制机和信号灯组。

②选择信号灯模式。

③选择需要放置信号灯头的路段。

④点击右键，在所选路段上确定信号灯头的位置，这里包含预信号停车线和左转信号停车线两处。

仿真软件Vissim的信号控制按此配时方案设置。仿真左转待转区的模拟三维图。

2.3仿真结果分析

以交叉口的延误时间和平均排队长度作为评价指标，对该交叉口在设置左转待转区前后进行分析，结果如表1所示。

表1　设置左转待转区前后评价指标变化情况

由仿真结果(表1)可以看出，设置了左转待行区可以改善交叉口状况，减少延误时间和排队长度。实际中，左转待转区使车辆提前原来的停车线待驶，缩短了距离，减少延误时间，所以仿真结果反应了设置左转待转区的实际变化情况。

3结论

本文基于仿真软件Vissim实现左转待转区的仿真建模，仿真结果与实际情况相符，能满足微观交通仿真的要求。另外，可以给其他微观交通仿真软件提供参考或是借鉴，实现左转待行区的仿真。

参考文献：

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[3]倪颖, 李克平, 徐洪峰. 信号交叉口机动车左转待行区的设置研究[J].交通设计,2006,(12):32-36.

[4]吴广惠. 道路交叉口左弯待转区的设置方式研究[J].中国公共安全，2014,(3):79-82.

[5]王殿海, 李丽丽, 陈永恒. 机动车左弯待转区设置的临界条件[J].公路交通科技,2009,26(11):132-135.[6]陈晖. 信号交叉口左转待转区的仿真实现及评价[J].交通与运输,2014,(2):132-135.

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管理工程

Simulation left-turn waiting zone at signalized intersection based on vissim

LI Fei-yan, CHE Guang-xia, YU hui-ling

(Jilin communications polytechnic,Changchun,Jilin 130012,China)

Abstract:Left-turn waiting zone at signalized intersection will make full use of intersection space and time resources to reduce the traffic delay and improve the traffic capacity of intersection. After study on Left-turn waiting zone, we should test the rationality of its settings and implementation effect by simulation. In this paper, the simulation process is proposed in detail based Vissim, and an intersection is taken as an example to verified that the simulation process is rational.

Keywords:traffic engineering;left-turn waiting zone;vissim;simulation

中图分类号：U491.1

文献标识码：A

文章编号：1008-3383(2016)03-0142-02

作者简介：李飞燕(1986-)，女，讲师，研究方向：交通系统规划。

收稿日期：2015-08-18