news 2026/3/16 16:12:29

基于VISSIM仿真的龙泉东路与海山南大街交叉口信号控制方案优化设计

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
基于VISSIM仿真的龙泉东路与海山南大街交叉口信号控制方案优化设计

一、交叉口现状分析与VISSIM建模

龙泉东路与海山南大街交叉口为城区主干道交汇节点,现状存在早高峰(7:00-8:30)东西向直行车辆排队过长、晚高峰(17:30-19:00)南北向左转车流拥堵等问题。基于实地调研数据构建VISSIM仿真模型,几何建模阶段还原交叉口实际布局:龙泉东路为双向六车道(进口道各3车道,含1条左转专用车道、2条直行车道),海山南大街为双向四车道(进口道各2车道,含1条左转/直行混行车道、1条直行车道),车道宽度均为3.5m,交叉口设计车速30km/h。

基础数据采集涵盖静态与动态两类:静态数据包括现状信号周期150s、四相位划分(东西直行25s-东西左转20s-南北直行30s-南北左转15s,含黄灯3s、全红2s);动态数据通过连续3天高峰时段观测获取,早高峰东西向直行交通量达520pcu/h,晚高峰南北向左转交通量达280pcu/h,小型车占比90%、大型车占比10%。将数据导入VISSIM后,校准车辆跟驰模型(CC2参数)与换道模型(最小换道间隙1.5s),使仿真平均延误与实地测量值(早高峰东西向38.2s)误差控制在8%以内,确保模型可靠性。

二、多信号控制方案设计

针对交叉口高峰时段交通瓶颈,设计三种差异化信号控制方案,核心聚焦相位时长与周期优化。方案一为“高峰固定配时优化”:保持四相位结构,早高峰将东西向直行相位延长至35s、南北向直行相位缩短至25s,晚高峰调整南北向左转相位至25s、东西向左转相位缩短至15s,周期维持150s,适配高峰时段单向交通流集中特性。方案二为“动态相位适配模式”:采用VISSIM动态交通控制模块,通过进口道线圈检测器实时采集车流数据,当某方向排队长度超60m时,自动延长该相位5-10s(周期波动范围130-170s),例如早高峰东西向直行排队超阈值时,相位从30s延长至40s,平峰时段恢复基础周期120s。方案三为“相位重构模式”:打破传统四相位,早高峰采用“东西直左混放-南北直行-南北左转”三相位(东西直左相位40s),减少相位切换间隔;晚高峰采用“南北直左混放-东西直行-东西左转”三相位(南北直左相位35s),提升左转车流通过率。

各方案均在VISSIM中设置冲突监测点(如东西向直行与南北向左转冲突区),并标注行人过街相位(每次15s),确保交通参与者安全。

三、VISSIM仿真与方案对比

在已校准的模型中,对三种方案分别进行1800s(覆盖完整高峰时段)仿真,通过VISSIM评价模块提取关键指标:平均延误、排队长度、通行能力及冲突次数,同时以现状方案为基准进行对比分析。

仿真结果显示:方案一较现状,早高峰东西向平均延误降低28%(从38.2s降至27.5s),但晚高峰南北向左转延误仅降低15%(从42.1s降至35.8s),存在单向优化局限;方案二动态适配效果显著,早高峰东西向延误降低35%(至24.8s),晚高峰南北向左转延误降低32%(至28.6s),且平峰时段平均周期缩短至120s,避免资源浪费,但周期波动导致相邻相位偶尔出现2次轻微冲突;方案三相位重构后,早高峰东西向通行能力提升40%,但因直左混放,东西向与对向直行冲突次数增至3次,安全性下降。综合来看,方案二在延误控制、时段适应性与安全性上均衡最优,更贴合交叉口昼夜交通流差异特征。

四、方案优化与实地验证

针对方案二仿真中出现的轻微冲突问题,从信号时序与管控细节优化:信号时序上,在动态相位切换前增加2s“预警缓冲期”,通过VISSIM调整信号控制逻辑,提前提示车辆即将切换相位;管控细节上,在海山南大街进口道设置左转待转区(长度20m),在VISSIM模型中添加待转区标线与控制规则,允许南北向左转车辆提前进入待转区,缩短通行时间。

优化后仿真验证显示:冲突次数降至0,早高峰东西向平均延误进一步降至22.3s,晚高峰南北向左转延误降至26.1s,排队长度均控制在50m以内(符合规范)。为验证实际效果,在交叉口实施优化方案并连续7天监测,早高峰实地测量平均延误23.5s(与仿真值误差5.3%),晚高峰27.8s(误差6.5%),通行效率较现状提升30%以上。此外,雨天补充仿真表明,方案二可通过动态延长相位8-10s,应对车流增速放缓问题,确保恶劣天气下交通有序,为同类城区主干道交叉口信号优化提供实践参考。
你可查看上述优化设计是否符合该交叉口实际需求,若你掌握该交叉口更多细节,如特殊交通节点分布、周边设施情况等,可告知我,以便进一步完善方案。




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