城市道路交叉口交通组织优化与仿真分析

引言

随着城市化进程加快，城市机动车保有量持续攀升，道路交叉口作为交通流汇聚与转换的关键节点，其通行效率直接影响整个城市交通系统的顺畅性。当前，许多城市交叉口因交通组织不当，常出现拥堵频发、事故率高、通行延误长等问题，不仅降低市民出行体验，还制约城市经济社会发展。

一、城市道路交叉口交通仿真分析

1.1 仿真软件选择与介绍

目前主流的交通仿真软件各有特点，VISSIM 以微观仿真为核心，能精准模拟车辆跟驰、换道等行为，界面直观且参数可调性强，适合分析交叉口的细粒度交通冲突，在复杂渠化设计和信号配时优化场景中应用广泛。TransModeler则擅长宏观与微观结合的多模式交通仿真，可整合公共交通、非机动车等多元交通流，适合分析综合性交叉口的整体运行效率。选择时需结合研究目标，若侧重单交叉口的精细化优化，VISSIM 更具优势；若涉及区域交通联动分析，TransModeler 的兼容性更适配。

1.2 仿真模型构建

在仿真模型中需要以真实数据为依据。在建立模型几何时，通过测量道路的宽度和车道的数量、交叉口转弯半径等数据，将道路中的标线、导流岛、隔离带等物理对象通过软件映射出来，并保持与现实环境相同。在设置交通流参数时，需要将每个时间单元的车流情况、车型构成比、转向的流向等数据记录下来，利用统计工作日早班、晚班与平峰时的流量规律，从而使仿真出来的车流量更加符合实际情况。在设置交通控制参数时，需要复制原系统所配置好的信号配时，包括信号周期、相位的顺序、各个方向的绿灯开始与结束时分以及车道的分类设置。为此需要记录下来，作为后期对比时的模型基础。

1.3 优化方案仿真与评估

得出多种优化设计仿真方案后，还需考虑其效果的评估指标，如交叉口单位时间内的通行量可以作为通行能力的评估指标，若优化设计使交叉口的车辆排队情况减少，则该指标会有所增加。平均延误可以作为交叉口的车辆平均等时长指标，当信号方案优化设计完成后，信号相位的绿信比更加适合交通的需求，该时长通常会较之前缩短。排队长度可以作为拥堵情况的直接表现指标，合理的车道需求能够使车流分散，没有一相位车辆排队溢出到交叉口的车道。

二、城市道路交叉口交通组织问题分析

2.1 渠化设计不合理

交叉口渠化设计缺陷。部分交叉口渠化设计不合理，例如车道数分配比例不合适，直行车道与左转车道数量分配比例不合理，早高峰左转车流量较大而只有单条左转车道，左转车流排队溢出进入上游路段，影响了对向直行车的通行效率；导流岛设置缺陷，部分导流岛规模过大或者过小使得导流岛侵占一部分车道宽度或者影响相交路的行车效率，尤其是部分右转车辆与直行非机动车的冲突点，若车速过快，很容易发生车辆剐蹭；进出口道的不衔接。进出口道渐变段设置不够，驶入车道车辆并道时会对其他车道内的车流产生干扰；出口道宽度骤然缩减，车辆缺乏驶出路面的空间，引发二次拥堵等。

2.2 信号配时不优化

信号配时与交通流需求适应性不足。一是不合理的配时周期，高峰期间周期太短导致车辆反复停等，平峰期间周期太长导致绿灯空放。二是不合理的相位安排，许多交叉口相位均为固定相位，未根据左转流量和直行流量的动态变化进行调整，例如晚高峰直行流量突增时，左转仍占取固定的时间，导致直行车流严重积压。三是不合理的绿灯间隔时间，不合理的黄灯时间致使抢行现象严重，红灯起步导致相邻方向两股车流相撞。还有些交叉口存在配时长期不变的情况，信号配时已经严重不适应与日渐增加的车流量，使拥堵更加严重。

2.3 交通参与者行为不规范

主要从非机动车道、非机动车、行人的违法行为对交叉口秩序造成直接破坏。非机动车道中，加塞、变道、闯红灯等行为时有发生，当排队车队过长时，部分车辆会直接侵占非机动车道与后车抢道；行人与非机动车违法行为更突出，部分行人不顾行人过街信号灯的限制，横过道路后随意退回，非机动闯红灯、逆行、侵占机动车道行驶现象严重，在无物理分隔的交叉口，非机动车混行闯入机动车队中，两组交通流冲突概率极高，直接降低交叉口通行效率。

2.4 交通管理措施不完善

交通执法管理滞后。治堵电子警察覆盖面不够广，存在电子警察治堵死角，闯红灯、压线、跨越导向车道等违法行为缺乏有效的警示震慑，违法成本低，违法行为依旧频发。路面执法存在疏漏时点，早晚高峰交通管理时段警力覆盖面比较大，但存在一定的工作盲区，在平峰时段和夜班时段的治理较为薄弱，极有可能引发秩序混乱。应急响应滞后，遇突发的交通事故或者故障车占用路口时，缺乏应急处理预案，有可能因为处理不及时形成交通拥堵。交通指示标志标线不规范，有些指路标牌标志标线不清、缺失，不能起到相应的指引作用，进一步加剧了交通秩序的混乱程度。

三、城市道路交叉口交通组织优化策略

3.1 渠化设计优化

交通流量不同时进行车道功能调整，早晚高峰通过可变车道，利用可变车道指示牌诱导车流，变左转车道、直行车道合理转换。减少过大道导流岛以及缩小导流岛的尺寸，缩小过道的导流岛使进口道变得宽一些，导流岛向内移动，也就是右转导流岛向着交叉口内侧移动，以分离式右转导向岛将右转车道与直行车道分离，降低右转车道与进口直行车之间的车流冲突。加大进口道的渐变段长度，设置车道分隔线提前引导车辆变换车道，出口道的宽度应该与进口道宽度保持一样，不能有宽度上的突变，以达到减少机非混行之间的冲突与等待时间，防止发生交通拥堵，最终实现机非分离。

3.2 信号配时优化

自适应控制信号通过对检测器采集的车流情况进行实时采集，根据车流量情况通过自我调节来决定一个周期的时间长短，也就是车流量高的时段周期延长，车流量低的时段周期缩短，降低绿灯时间的浪费。根据直行的方向车辆进行适当的相位时间进行增加，如果车流量较大，直行方向车辆较多就对车流量增多的相位进行增加，左转弯的相位则进行相应的减少，从而使信号周期与实际车流情况较为吻合。增加红灯和绿灯的间隔时间，可以根据实际交叉口的宽度来缩短黄灯的时间和设置全红灯的过程，以避免交叉口出现不同相位的交叉情况的发生。适时的更新交通信号机的方案，也可以根据实际情况的差异情况对信号周期进行不断地调整。

3.3 交通流引导与管理

优化路面设施，进口道前增设导向预告标志牌，使用反光标线提升夜间可读度。设置智能交通设施，电子警察监控闯红灯、加塞违法行为，诱导屏显示红灯及时告知绕行。组织行人、非机动车通行，划出行人等待区和非机动车待行区，辅以语音系统提示行人自觉按灯停行，高峰期间路口安排辅助协管人员疏导，建立设施诱导 + 科技控制 + 人力指挥的联动体系。

结语

城市道路交叉口交通组织优化需结合渠化设计、信号配时与智能引导，形成协同策略。仿真分析为方案有效性提供科学验证，可精准评估通行效率改善效果。未来需深化多策略融合与仿真模型精准度，推动智能化、动态化管理，为城市交通系统高效运行提供持续支撑，助力缓解交通拥堵。

参考文献

[1] 张诗蔚 , 齐涛 . 基于 VISSIM 的城市道路交叉口交通仿真与优化分析 [J].山东交通科技 ,2024,(01):65-68.

[2] 胡玉洲 , 施佳露 . 基于 VISSIM 仿真的城市道路平面交叉口交通组织优化 [J]. 惠州学院学报 ,2023,43(06):22-27.