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中国智能交通协会

【城市交通缓堵】交通仿真在复杂路口交通渠化设计上的应用---杨光

2017-05-05   来源:中国智能交通协会


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    5月5日,由中国智能交通协会、公安部道路交通安全研究中心和中国人民公安大学交通管理学院联合举办的“第四届中国(上海)城市智能交通创新发展论坛”在“2017中国(上海)国际交通工程、智能交通技术与设施展览会”期间成功召开,本次论坛的主题为“ITS,助力城市交通缓堵”。天津市公安局交通管理局副局长杨光发表了《交通仿真在复杂路口交通渠化设计上的应用》主题演讲。 

 

以下为杨光的演讲全文: 

1. 天津复杂交叉口多 选择最优解决方案有难度 

    (1) 地形特殊导致天津多复杂交叉口 

    天津的河流比较多,道路没有正南正北、正东正西,大多都是斜向道路,所以天津市畸形的多岔交叉口非常多。 

在天津市和平区就有三个这样的交叉口:南京路与新华路交叉口、南京路与湖北路交叉口、成都道与贵州路交叉口。这三个交叉口都位于中心城区主干道,交通流量大、交通流向复杂,是大众反映强烈的交通堵点和秩序乱点,也是交管部门治理的重点和难点。 

    (2) 这三个交叉口到底有多复杂? 

    南京路与新华路交叉口 

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图1南京路与新华路交叉口

    从图1可以看出,这是一处六岔畸形交叉口,交叉口无信号控制,交叉口内环岛已有近40年历史。除新华路北口为机动车由南向北单向通行,新华路南口机动车一律右转外,其它各口均为双向通行。高峰时每小时交通流量可达7141辆机动车,而非机动车、行人则存在绕行距离长、通行混乱的问题,早晚高峰期间,这一个交叉口的警力需求近十人。

    南京路与湖北路交叉口 

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图2南京路与湖北路交叉口
 

    从图2可以看出,这个交叉口为五岔畸形交叉口,连接湖北路、南京路、曲阜道三条主干道,中心环岛承担交通渠化岛作用,行人及非机动车过街距离过远,在交叉口内无安全驻足区域。 

    成都道与贵州路交叉口 

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图3成都道与贵州路交叉口

    从图3可以看出,这又是一个六岔畸形交叉口,周边分布有学校、体育馆、商业中心、公园及医院等交通敏感点,共有上下学、上下班四个高峰期,最高时交通流量达2712辆每小时。尤其是放学晚高峰期间,交叉口内违法停车达100辆左右,且行人横穿现象严重。 

    (3)问题复杂,多套解决方案,怎么选? 

    结合上述三个交叉口的各项基础数据和交通特点,天津市交警会同专业设计单位对每处交叉口都分别制定了三套交通优化方案。 

    但是,由于三处交叉口交叉点比较多,涉及的各个交叉口相距很近,交通组织难度也很大。同时,由于三个交叉口都处于城市核心区,而且是主干线,交流流量非常大,一旦拥堵会导致主干道全面瘫痪,进而波及整个中心城区。因此,社会对这三个交叉口交通状况的关注度也非常高,这也决定了这三处交叉口的交通组织优化只能成功,不能失败。 

    所以,如何从三种不同的方案中选出效果最好的一个呢?如果采用传统方式,只能单靠人力来进行,这很难对尚未付诸实施的方案及其效果进行准确估计。怎么办? 

2. 交通仿真技术助力选择最优方案 

    利用传统方式筛选最优解决方案存在难度,是否可以借助技术手段来进行?答案是肯定的。计算机技术中有一个“仿真建模”原理,可以用来模拟不同方案的效果,从而选出最优方案。这就是交通仿真模拟工具。

    交通仿真模拟工具是一种微观、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具,通过建立模型,以交叉口延误、出行时间、行程时间延误、交叉口排队长度、服务水平等作为评价指标,分析各种交通条件下(车道设置、交通构成、交通信号、公交站点等)城市交通和公共交通的运行状况,可以对不同方案的运行效果进行定量、直观评价。 

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图4 利用仿真模拟工具搭建的交叉交叉口三维场景

    天津交警结合实际公交线路、行人非机动车过街特点,对这一工具中的参数进行适当修正,力求使仿真状态与实际运行状态相吻合,随后对不同方案进行了模拟运行并比对运行效果,从而确定了最终实施方案,据此完成了对三处交叉口的交通组织优化工作。 

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图5 根据模拟结果,天津交警在南京路沿线更新、增设了大量交通标志

 3. 通过仿真技术确定的方案效果如何? 

    (1)通行能力大幅改善 

    以南京路与新华路交叉口为例,根据实际观测,这一交叉口改造完毕后,高峰时平均每小时通过机动车流量增加544当量小客车,通行能力平均提升了7.2%;入口车道排队长度下降16%;饱和度由1.06降至0.88,整体下降约18%;平均车速由15.2km/h增至21.5km/h,提升41.44%;交叉口内总车均延误由97.34s降至71.78s,下降26.25%;服务水平由F级升至E级。 

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表1-南京路与新华路交叉口改造前后效果对比 

    成都道与贵州路交叉口由于存在上下班、上下学高峰,因此早晚高峰时段交通参数变化不一致。但与改造前相比,各项指标也有大幅改善。 

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表2-成都道与贵州路交叉口改造前后效果对比

    (2)交通事故明显下降 

    通过增设信号灯控制、增加导流岛、增设电子警察等措施,交叉口内机动车、非机动车、行人的路权得到重新分配,流向得到合理引导,消除了机动车、机动车和行人的交通冲突,有效降低了事故发生率。根据110接处警平台统计,南京路与新华路交叉口改造后,事故警情下降了71.4%。 

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图6 南京路与新华路交叉口改造前后交通冲突点对比 

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图7 南京路与新华路交叉口改造前后接警数量对比

    (3)慢行交通路权得到保障 

    交叉口调整后,南京路与新华路交叉口、南京路与湖北路交叉口共计重新施划人行横道线5处,增设导流岛6处、行人过街信号灯7处,并增设了机动车全红相位。尤其是南京路与新华路交叉口改造后,南京路西进口行人过街时间缩短3分30秒,过街距离减少180米。 

    成都道与贵州路交叉口优化调整完毕后,重新施划人行横道线6处,利用4处导流岛将非机动车及行人驻足空间由103㎡增至425㎡,通过4处行人过街信号灯规范行人及非机动车通行轨迹;设置机动车全红相位,充分保障了行人、非机动车通行安全。

    随着计算机技术的不断发展,利用计算机进行交通仿真已成为解决交通问题的重要途径。在利用交通仿真工具的过程中,可进一步明确道路交通秩序的影响因素,获得更加科学、直观的交通组织优化及评价手段,为各种复杂交通条件改造提供有效途径,并提高交通组织优化工作的科学性。

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