目录

1.交通数据调查

1.2.调查方法

1.3.数据处理及计算结果

1.4.信号相位设计

2.信号配时设计依据

3.信号配时方法

3.1. HCM法

3.2 TRRL配时法

4. 理论公式评价

4.1.交叉口现有配时评价

4.2.HCM法配时评价

4.3.TRRL法配时评价

5.Vissim模拟评价

5.1Vissim功能介绍

5.2基本属性设置

5.3.Vissim仿真模拟

6.Vissim模拟评价

6.1初始信号配时

6.2HCM法

6.3.TRRL法

7.理论公式评价及对比分析

7.交叉口存在的问题及建议

7.1行人二次过街

8.参考文献

 摘要

本文以西南路与黄河路交叉口为研究对象，开展信号控制配时研究。首先通过实地调查获取交通量、饱和车头时距、信号配时等数据，经处理计算得到高峰小时交通量、饱和流率、黄灯时间等关键参数，并明确交叉口相位及原配时方案；接着依据相关规范，运用HCM法和TRRL法进行信号配时设计，得出两种方法的周期时长、各相位有效绿灯时间等参数；然后从通行能力、饱和度、延误等方面对现有配时及两种新配时方案进行理论评价，同时利用Vissim软件构建仿真模型进行模拟评价；最后指出交叉口存在行人与机动车冲突的问题，提出设置行人二次过街的建议，研究显示TRRL法配时在降低延误、提升服务水平方面效果更优。

关键词：信号控制配时；HCM法；TRRL法；Vissim仿真；交通评价

1.交通数据调查

1.1.交叉口说明

本次我们小组调查的交叉口为西南路与黄河路交叉口。由图1-1所示：该交叉口北进口有一个左转车道和一个右转车道；东进口有两个左转车道，一个直行车道和一个直右车道；南进口有两个左转车道和一个右转车道；西进口有一个左转车道，两个直行车道和一个直右车道。

图1-1西南路与黄河路交叉口平面图

1.2.调查方法

1.2.1.交通量初始积余车辆调查

对于道路不同类型车辆的记录，采用的方法为人工计数法，具体是指调查人员在交叉口通过目视直接统计道路上的小型车，中型车，公交车及大型车等交通元素的数量信息。

对合并车道进行共同数据采集，累计两车道的所有车辆。

该方法成本低，无需昂贵设备，缺点是人力消耗大，长时间调查易疲劳出错。且数据精度依赖人员素质，难以长期连续监测。

1.2.2.交叉口饱和车头时距调查：

采用的方法为秒表计时法，在信号交叉口的进口道处，车辆在红灯期间受阻，在车道上排队，当信号变为绿灯时，车队开始起动，为了测定车头时距，现设定一个观测线，因此以停车线为基准，当首个车辆到达停车线后开始计时，后续车辆进行时间间隔，直至积余车辆全部驶出停车线。

根据实际测量，一般第5 辆车以后，出现稳定的平均车头时距；前5辆车多占用的绿灯时间,即为绿初损失时间；在测量的时候，应选择有足够长队列的情况，使在绿灯信号时段内能观测到队列车辆持续放行。

使用秒表计时进行交叉口饱和车头时距调查，是一种通过人工观测和计时来获取车辆在饱和流状态下通过停车线的连续车头时距的方法，需要计算饱和车头时距与饱和流率。

1.2.3交叉口信号配时调查

调查时，首先在交叉口观测相位，确定机动车相位是三相位，行人相位是两相位。确定相位后拍摄西南路与黄河路交叉口的三个完整周期，从而确定该交叉口各个信号相位的实际绿灯时间、红灯时间和黄灯时间。

1.2.4.交叉口车辆行驶速度调查

交叉口速度分为交叉口内车辆行驶速度以及进口道车辆行驶速度。调查交叉口内车辆行驶速度时，采用秒表计时法，记录车辆从停止线驶向对向交叉口出口道的时间，驶出停止线时记录一个时刻，驶入对向出口道时记录一个时刻，每条车道记录8个样本。

调查进口道车辆行驶速度时，需使用秒表分别记录车辆驶入实线的时刻以及到达停止线的时刻，从而得到进口道车辆行驶时间。

处理数据时，先利用测距软件测量停止线到对向出口道的距离和实线段的距离，再利用速度公式求出每条车道的两个速度

1.2.5.绿灯期间到达车辆数及整个周期到达车辆数调查

采用人工计数法，调查人员在交叉口采用目视法直接记录每个周期的绿灯期间内到达车辆数及车辆类型与整个周期的绿灯期间内到达车辆数及车辆类型。

1.3.数据处理及计算结果

1.3.1.高峰小时交通量

对表2（交通量及初始积余车辆调查表）的调查结果进行整理可以得到西南路与黄河路交叉口6:45-8:15各个车道每5分钟时间内的交通量情况，整理后得到的数据如附表1所示，首先需要求出该交叉口每5分钟所有车道的交通流量总和，并将连续1小时的交叉口流量相加，找到最大值，即为高峰小时交通量。

表1-1高峰小时交通量

6:45-7:45高峰小时计算
时间		各时段交叉口流量		小时交通量
6:45-6:50		280		3259.325
6:50-6:55		285
6:55-7:00		273
7:00-7:05		329
7:05-7:10		309.5
7:10-7:15		322.5
7:15-7:20		347.5
7:20-7:25		362
7:25-7:30		308
7:30-7:35		324.5
7:35-7:40		332.5
7:40-7:45		361
高峰小时交通量
6:45-7:45	6:50-7：50	6:55-7:55	7:00-8:00	7:05-8:05	7:10-8:10	7:15-8:15
3259.325	3334.975	3438.25	3503.7	3534.725	3546.2	3544.5

1.3.2.高峰15分钟交通量

由表1可得，交叉口高峰小时为7:10-8:10，高峰小时交通量为3546.2veh。接着，需要在高峰小时中找出每一条车道的高峰15分钟，具体方法为求出每条车道连续15分钟的交通量，找出最大值，即为该车道的高峰15分钟交通量。

表1-2 高峰15分钟交通量

进口道	车道编号	高峰15min	Q15mn（veh）
南进口	车道1南左	7:40:7:55	51.9
	车道2南左	7:40:7:55	51.9
东进口	车道1东左	7:45-8:00	74.8
	车道2东左	7:50-8:05	75.2
	车道3东直	7:40:7:55	133
	车道4东直右	7:50-8:05	100.3
北进口	车道1北左	7:30-7:45	60.4
西进口	车道1西左	7:15-7:30	70.1
	车道2西直	7:50-8:05	121.1
	车道3西直	7:50-8:05	122.4
	车道4西直右	7:10-7:25	154.3

1.3.3.饱和车头时距

调查时，每条车道调查了4个样本，在处理数据时，需要找到3个以上的连续平稳车头时距，判断标准为调查数据是否在2s上下浮动，若样本数据太大可以舍去。计算时，首先要计算每个样本中连续平稳车头时距的平均值，接着计算该车道所有样本的平均值，这样就可以得到饱和车头时距。

表1-3 饱和车头时距

车道	时距
车道1南左	2.05
车道2南左	2.05
车道1东左	2.016
车道2东左	2.016
车道3东直	1.978
车道4东直右	2.033
车道1北左	2.121
车道1西左	2.038
车道2西直	1.998
车道3西直	1.994
车道4西直右	2.04

1.3.4.饱和流率

利用公式1-1可以得到每条车道的饱和流率。

表1-4 饱和流率

车道	饱和流率
车道1南左	1756
车道2南左	1756
车道1东左	1786
车道2东左	1786
车道3东直	1820
车道4东直右	1771
车道1北左	1697
车道1西左	1766
车道2西直	1802
车道3西直	1805
车道4西直右	1765

1.3.5.车速计算

每条车道需要计算出进口道速度和交叉口内速度，其中需要利用进口道速度求出85%位车速，利用交叉口内速度求出15%位车速。计算方法就是利用公式

（1-2）

其中，进口道的距离取进口道实线长度，交叉口内的距离取的是进口道停车线到对面出口道的距离。行车时间在调查中取得，每条车道的交叉口内和进口道的行车时间各取8个样本。

该交叉口进口道速度和交叉口速度见表1-5和表1-6。

表1-5各车道交叉口内速度

	南进口			东进口
	南1	南2	南3	东1	东2	东3	东4（右转）	东4（直行）
	17.028	19.764	19.764	21.6	25.65	25.54	9.84	35.01
	13.788	28.188	28.188	18.2	28.5	35.86	8.88	24.94
	14.652	20.484	20.484	24.9	21.47	34.5	10.52	35.27
	14.436	23.796	23.796	23.2	25.47	31.28	13.36	41.84
	21.24	21.168	21.168	17.3	20.26	40.77	12.21	68.63
	19.188	18.936	18.936	17.6	22.93	46.88	12.62	39.18
	18.9	22.644	22.644	19.4	29.67	37.78	14.81	35.86
	22.068	19.404	19.404	19.1	22.59	40.08	10.18	40.60
平均值	17.6625	21.798	21.798	20.1625	24.57	36.59	11.55	40.17
	北进口			西进口
	北			西1	西2	西3	西4（右）	西4（直）
	19.48			23.83	26.14	32.44	27.56	22.43
	10.9			27.79	30.79	34.13	17.77	26.7
	14.37			19.23	36.06	32.07	24.16	41.18
	16.31			34.62	42.84	24.08	9.34	24.34
	15.4			29.07	29.76	24.37	27.69	37.2
	20.64			23.93	23.92	15.27	22.92	26.11
	16.25			24.71	33.77	30.37	23.95	29.25
	18.25			20.05	33.61	34.34	30.91	30.83
平均值	16.45			25.40	32.11	28.38	23.04	29.75

表1-6各车道进口道进口道速度

	南进口		东进口
	南1	南2	东1	东2	东3	东4（右转）	东4（直行）
	15.408	10.404	16.71	20.28	31.17	25	25
	14.4	10.224	15.25	17.87	28.02	27.69	27.69
	20.556	11.088	19.25	15.45	27.27	21.62	21.62
	21.24	14.94	17.22	18.56	30.25	24.24	24.24
	11.52	12.996	18.23	13.51	33.49	32.88	32.88
	11.484	15.3	20.51	15.89	38.10	24.32	24.32
	17.28	13.644	16.59	16.78	30	29.27	29.27
	14.22	11.7	14.85	19.78	32.73	22.02	22.02
平均值	15.7635	12.537	17.33	17.27	31.38	25.88	25.88
	北进口		西进口
	北		西1	西2	西3	西4（右）	西4（直）
	19.04		12.93	50.23	20.45	8.99	8.99
	21.12		16.54	35.29	18.21	15.7	15.7
	14.1		15.19	36.99	28.35	16.72	16.72
	22.17		43.9	29.67	32.83	14.65	14.65
	20.21		15.45	30.95	29.27	32.63	32.63
	15.98		11	33.33	48.43	21.95	21.95
	16.22		12.8	46.55	49.54	29.03	29.03
	16.8		11.87	47.79	22.83	50	50
平均值	18.21		17.46	38.85	31.24	23.71	23.71

计算15%位和85%位车速时，每一个进口道左转流向、直行流向、直右的直行流向和直右的右转流向要区分开，但相同方向的车流可以合并起来考虑。

以南进口为例，计算其15%速度和85%位速度。将速度按顺序排好后，首先需要划分出速度范围，接着利用数学软件Origin确定每一个速度区间内的频数并求出其频率。然后，可求出累计频率。最后分别找到15%和85%所在的区间，并按照下述公式进行计算。

各车道进口道的速度区间及累积频率如下表所示：

表1-7 各车道速度区间累积频率

南左1
交叉口内		进口道
速度区间	累计频率（%）	速度区间	累计频率（%）
12-14	12.5	9-12	25
14-16	37.5	12-15	50
16-18	50	15-18	75
18-20	75	18-21	87.5
20-22	87.5	21-24	100
22-24	100
南左2
交叉口内		进口道
速度区间	累计频率（%）	速度区间	累计频率（%）
18-20	37.5	10-11	25
20-22	62.5	11-12	50
22-24	87.5	12-13	50
24-26	87.5	13-14	75
26-28	87.5	14-15	87.5
28-30	100	15-16	100
东左1
交叉口内		进口道
速度区间	累计频率（%）	速度区间	累计频率（%）
16-18	25	14-15	12.5
18-20	62.5	15-16	25
20-22	75	16-17	50
22-24	87.5	17-18	62.5
24-26	100	18-19	75
		19-20	87.5
		20-21	100
东左2
交叉口内		进口道
速度区间	累计频率（%）	速度区间	累计频率（%）
20-22	25	12-14	12.5
22-24	50	14-16	37.5
24-26	50	16-18	62.5
26-28	75	18-20	87.5
28-30	100	20-22	100
东直3
交叉口内		进口道
速度区间	累计频率（%）	速度区间	累计频率（%）
24-30	12.5	27-30	25
30-36	50	30-33	75
36-42	75	33-36	87.5
42-48	100	36-39	100
东直右（直）4
交叉口内		进口道
速度区间	累计频率（%）	速度区间	累计频率（%）
20-30	12.5	21-24	25
30-40	62.5	24-27	62.5
40-50	87.5	27-30	87.5
50-60	87.5	30-33	100
60-70	100
东直右（右）4
交叉口内		进口道
速度区间	累计频率（%）	速度区间	累计频率（%）
8-10	25	21-24	25
10-12	50	24-27	62.5
12-14	87.5	27-30	87.5
14-16	100	30-33	100
北左1
交叉口内		进口道
速度区间	累计频率（%）	速度区间	累计频率（%）
10-12	12.5	13-14	0
12-14	12.5	14-15	12.5
14-16	37.5	15-16	25
16-18	62.5	16-17	50
18-20	87.5	17-18	50
20-22	100	18-19	50
		19-20	62.5
		20-21	75
		21-22	87.5
		22-23	100
西左1
交叉口内		进口道
速度区间	累计频率（%）	速度区间	累计频率（%）
18-21	25	11-12	29
21-24	50	12-13	57
24-27	63	13-14	57
27-30	88	14-15	57
30-33	88	15-16	86
33-36	100	16-17	100
西直2
交叉口内		进口道
速度区间	累计频率（%）	速度区间	累计频率（%）
20-25	13	25-30	13
25-30	38	30-35	38
30-35	75	35-40	63
35-40	88	40-45	63
40-45	100	45-50	88
		50-55	100
西直3
交叉口内		进口道
速度区间	累计频率（%）	速度区间	累计频率（%）
15-19	13	15-22	25
19-23	13	22-29	50
23-27	38	29-36	75
27-31	50	36-43	75
31-35	100	43-50	100
西直右（直）4
交叉口内		进口道
速度区间	累计频率（%）	速度区间	累计频率（%）
8-12	13	8-13	14
12-16	13	13-18	57
16-20	25	18-23	71
20-24	50	23-28	71
24-28	88	28-33	100
28-32	100
西直右（右）4
交叉口内		进口道
速度区间	累计频率（%）	速度区间	累计频率（%）
20-25	25	8-13	14
25-30	63	13-18	57
30-35	75	18-23	71
35-40	88	23-28	71
40-45	100	28-33	100

各个进口道的15%速度和85%位速度如下表所示：

表1-8 各个进口道的15%速度和85%位速度

进口道	交叉口内15%位车速（km/h）		进口道85%位车速（km/h）
南进口	左转	15.84	左转	19.68
东进口	直行	25.94	直行	34.33
	左转	15.38
	直右/直	34.76	左转	33.53
	直右/右	19.82
北进口	左转	14.57	左转	21.92
西进口	直行	19.59	直行	49.55
	左转	20.3
	直右/直	19.43	左转	30.49
	直右/右	18.77

1.3.6.黄灯时间

最佳黄灯时间可按下式计算：

1.3.7.全红时长

表1-9 全红时长计算

相位	∆Lmax（m）	V15%min（km/h）	AR（s）
东西直行	5	19.59	1.84
东西左转	3	15.38	1.87
南北左转	3	14.57	1.98

取全红时长AR=2s。

1.3.8绿灯期到达车辆占整周期到达量之比P

由表6（绿灯期间到达车辆数调查表）和表7（整个周期到达车辆数调查表），可以确定西南路与黄河路交叉口各车道绿灯期绿灯期到达车辆占整周期到达量之比。

表1-10各车道各车道绿灯期绿灯期到达车辆占整周期到达量之比

进口道	车道编号	P
南进口	车道1南左	0.618
	车道2南左	0.267
东进口	车道1东左	0.970
	车道2东左	0.921
	车道3东直	0.785
	车道4东直右	0.937
北进口	车道1北左	0.336
西进口	车道1西左	0.809
	车道2西直	0.587
	车道3西直	0.503
	车道4西直右	0.924

1.3.9分析期初始积余车辆

选取每条车道的高峰15分钟内第一个5分钟的积余车辆数作为分析期初始积余车辆，利用分析期初始积余车辆可求解积余车辆的持续时间以及初始排队附加延误。

表1-11 分析期初始积余车辆

时段	南进口		东进口				北进口	西进口
	1	2	1	2	3	4	1	1	2	3	4
6:45-6:50	1.7	1.7	6.8	5.95	4.25	4.25	1.7	8.5	4.25	3.4	5.95
6:50-6:55	0	0	3.4	4.25	15.3	5.95	0.85	11.05	2.55	3.4	0
6:55-7:00	1.7	1.7	1.7	0.85	8.5	5.95	0	12.75	2.55	3.4	7.65
7:00-7:05	0.85	0.85	6.8	7.65	11.05	5.1	0	12.75	4.25	3.4	12.75
7:05-7:10	1.7	1.7	7.65	7.65	8.5	5.1	1.7	8.5	2.55	3.4	0
7:10-7:15	0.85	0.85	11.05	11.05	6.8	4.25	0	10.2	5.1	4.25	0
7:15-7:20	1.7	1.7	8.5	8.5	4.25	6.8	8.5	11.05	2.55	3.4	0
7:20-7:25	2.55	2.55	6.8	6.8	0	5.1	0	10.2	3.4	3.4	0
7:25-7:30	5.1	5.1	6.8	7.65	1.7	6.8	2.55	8.5	4.25	3.4	0
7:30-7:35	4.25	4.25	6.8	5.95	2.55	5.95	5.1	4.25	3.4	4.25	13.6
7:35-7:40	4.25	4.25	9.35	9.35	3.4	4.25	5.1	11.9	5.1	5.1	10.2
7:40-7:45	5.95	5.95	5.95	5.95	4.25	4.25	5.95	7.65	3.4	3.4	11.9
7:45=7:50	5.1	5.1	1.7	1.7	15.3	4.25	0	9.35	4.25	3.4	11.05
7:50-7:55	11.05	11.05	12.75	12.75	10.2	7.65	0	8.5	3.4	3.4	14.45
7:55-8:00	7.65	7.65	6.8	7.65	13.6	6.8	0	3.4	3.4	4.25	0
8:00-8:05	8.5	8.5	9.35	9.35	6.8	6.8	0	2.55	5.1	4.25	0
8:05-8:10	1.7	1.7	10.2	10.2	5.95	4.25	3.4	7.65	3.4	4.25	0
8:10-8:15	1.7	1.7	12.75	12.75	4.25	3.4	0	11.9	4.25	4.25	0

1.4.信号相位设计

西南路与黄河路交叉口共有三个相位，第一相位为东西直行，第二相位为东西左转，第三相位为南北直行。

图1-3西南路与黄河路交叉口信号相位图

交叉口信号相位的周期时长为128s，该交叉口各相位的原配时由调查可以得到，第一相位的绿灯时长为60s，红灯时长为65s；第二相位的绿灯时长为22s，红灯时长为103s；第三相位的绿灯时长为31s，红灯时长为94s。该交叉口每个相位的黄灯时长为3s，绿灯间隔时长为5s。

2.信号配时设计依据

根据我国国家标准《道路交通信号灯设置与安装规范》（GB 14886-2016）的交叉口交通流量条件设置依据，交叉口机动车高峰小时流量超过表2-1所列数值时，应设置交通信号灯。

表2-1路口机动车高峰小时流量

主要道路单向车道数（条）	次要道路单向车道数（条）	主要道路双向高峰小时流量（当量小车/h）	流量较大次要道路单向高峰小时流量（当量小车/h）
1	1	750	300
		900	230
		1200	140
1	≧2	750	400
		900	340
		1200	220
≧2	1	900	340
		1050	280
		1400	160
≧2	≧2	900	420
		1050	350
		1400	200
注：1.主要道路指两条相交道路中流量较大的道路。 2.次要道路指两条相交道路中流量较小的道路。 3.车道数以交叉口50m以上的渠化段或路段数计。 4.在无专用非机动车道的进口，应将该进口道进入非机动车流量折算成当量小汽车流量并统一考虑。 5.在统计次要道路单向流量时，应取每一个流量统计时间段内两个进口的较大值累计。

表2-2各车道高峰小时流量

	南进口		东进口
车道	车道1南左	车道2南左	车道1东左	车道2东左	车道3东直	车道4东直右
高峰小时流量	163.2	163.2	274.125	274.975	440.725	329.8
	北进口		西进口
车道	车道1北左		车道1西左	车道2西直	车道3西直	车道4西直右
高峰小时流量	188.275		257.975	439.875	443.7	570.35

由车道数量及交通量大小可以判断，东西方向的黄河路该交叉口的主要道路，南北方向的西南路为次要道路，由表2-2可计算出黄河路的双向高峰小时流量为3031.5veh>1400veh，西南路的单向高峰小时流量为326.4veh>200veh，故应设置交通信号灯。

3.信号配时方法

对交叉口各相位信号配时时间重新配时，采用两种方法—HCM法和TRRL法，这两种方法的理论配时计算步骤如下：

1. 估算交叉口每个进口道的设计车流量和设计饱和流量（假设交通流相对稳定，接近平均值）；
2. 求每个进口道的流量比，并为每个相位选择最大值；
3. 将各相位的流量比值相加得到整个交叉口的总交通流量比值；
4. 确定绿灯间隔时间和总损失时间；
5. 利用周期计算公式计算周期时长；
6. 用周期时间减去总损失时间得到可利用的有效绿灯时间，并将这一时间按各流量值的比例分配给各个相位；
7. 利用有效绿灯时间得到实际绿灯时间。
   1. HCM法

3.1.1.HCM配时

利用如下公式求出第i个相位关键进口车道的流量比率，其中

表示配时时段内，进口道m，流向n的设计交通量，

表3-2各相位流量比

y1	0.350
y2	0.168
y3	0.142

总流量比：

（3-4）

损失时间：

（3-5）

式中：l——启动损失时间,取3s；

AR——全红时长

i——一个周期的相位数

周期时长：

每一相位的有效绿灯时间gei公式为：

（3-6）

则每一相位的有效绿灯时间为：

各相位的绿信比公式为：

（3-7）

则各相位的绿信比为

显示绿灯时间公式为：

（3-8）

则g1=15s，g2=8s，g3=6s

最短绿灯时间：

（3-9）

式中：

Lp——行人过街长度，取人行横道长度，各相位均为25m；

vp——行人过街步速，取1.2m/s

I——绿灯间隔时间（s），I=A+AR=5s

各相位最短绿灯时间为：

计算的显示绿灯时间小于相应的最短绿灯时间，应延长计算周期时长（以满足最短绿灯时间为度），重新计算。这里取g3=23s，则ge3=23s，利用公式重新求三个相位的周期时长为：

（3-10）

则三个相位的有效绿灯时间为：

各相位的绿信比为

各相位的显示绿灯时长为：g1=57s，g2=27s，g3=23s

各相位的显示红灯时长计算公式为：

（3-11）

则

图3-1 HCM法信号相位配时图

3.2 TRRL配时法

TRRL法也叫韦伯斯特（Webster）法，是以车辆延误时间最小为目标来计算信号配时的一种方法，因此其核心内容是车辆延误和最佳周期时长的计算。

其核心公式为：

（3-12）

式中：Co——该交叉口最佳周期时长

L——损失时间

Y’——各关键相位的最大流量比y’之和

利用下述公式计算各相位的最大流量比：

（3-13）

式中：

yi——第i个相位的最大流量比

qi——第i个相位实际到达的最大流量

Si——第i个相位的饱和流率

表3-3各车道流量比

进口道	车道编号	高峰小时流量Q(veh)	饱和流率	ymn
南进口	车道1南左	163.2	1756	0.093
	车道2南左	163.2	1756	0.093
东进口	车道1东左	274.125	1786	0.153
	车道2东左	274.975	1786	0.154
	车道3东直	440.725	1820	0.242
	车道4东直右	329.8	1771	0.186
北进口	车道1北左	188.275	1697	0.111
西进口	车道1西左	257.975	1766	0.146
	车道2西直	439.875	1802	0.244
	车道3西直	443.7	1805	0.246
	车道4西直右	570.35	1765	0.323

表3-4各相位流量比

y1	0.323
y2	0.154
y3	0.111

总流量比：

（3-14）

损失时间：

式中：l——启动损失时间，取3s；

AR——全红时长

i——一个周期的相位数

周期时长：

每一相位的有效绿灯时间gei公式为：

（3-15）

则每一相位的有效绿灯时间为：

各相位的绿信比公式为：

则各相位的绿信比为

显示绿灯时间公式为：

则g1=29s，g2=14s，g3=10s

最短绿灯时间：

式中：

Lp——行人过街长度，取人行横道长度，各相位均为25m；

vp——行人过街步速，取1.2m/s

I——绿灯间隔时间（s），I=A+AR=5s

各相位最短绿灯时间为：

计算的显示绿灯时间小于相应的最短绿灯时间，应延长计算周期时长（以满足最短绿灯时间为度），重新计算。这里取g3=23s，则ge3=23s，利用公式重新求三个相位的周期时长为：

求三个相位的周期时长为：

（3-16）

则三个相位的有效绿灯时间为：

各相位的绿信比为

各相位的显示绿灯时长为：g1=67s，g2=32s，g3=23s

各相位的显示红灯时长计算公式为：

则

图3-2 Webster法信号相位配时图

1. 理论公式评价

4.1.交叉口现有配时评价

西南路与黄河路交叉口原信号配时见下表：

表4-1西南路与黄河路交叉口原信号配时

机动车相位编号	相位描述	灯色	时间
第一相位	东西直行	绿灯时长	60
		黄灯时长	3
		红灯时长	65
		绿灯间隔时长	5
第二相位	东西左转	灯色	时间
		绿灯时长	22
		黄灯时长	3
		红灯时长	103
		绿灯间隔时长	5
第三相位	南北左转	灯色	时间
		绿灯时长	31
		黄灯时长	3
		红灯时长	94
		绿灯间隔时长	5

各相位显示绿灯时长为：

g1=60s

g2=22s

g3=31s

黄灯时长A=3s，启动损失时长l=3s，则各相位有效绿灯时长为：

周期时长C=128s

各相位的绿信比为：

4.1.1通行能力

信号相位的通行能力是指某一信号相位的车流通过交叉口的最大允许能力，即单位时间内该相位能够通过交叉口的车辆总数。

它取决于该相位的饱和流率以及所能获得的有效绿信比，其计算公式为：

（4-1）

式中：CAPi——第i个相位的通行能力；

Si——第i个相位的饱和流率；

λi——第i个相位的绿信比。

表4-2各车道通行能力

进口道	车道编号	绿信比λi	饱和流率Si	通行能力CAPi
南进口	车道1南左	0.242	1756	424.952
	车道2南左	0.242	1756	424.952
东进口	车道1东左	0.172	1786	307.192
	车道2东左	0.172	1786	307.192
	车道3东直	0.468	1820	851.760
	车道4东直右	0.468	1771	828.828
北进口	车道1北左	0.242	1697	410.674
西进口	车道1西左	0.172	1766	303.752
	车道2西直	0.468	1802	843.336
	车道3西直	0.468	1805	844.740
	车道4西直右	0.468	1765	826.020

4.1.2.饱和度

饱和度是指实际到达流量与通行能力之比。它是用来描述交叉口交通需求与供给之间平衡的程度，供给表示可提供的通行能力，需求表示实际的交通需求——交通量。饱和度数值越大说明交叉口的饱和程度也越高。

其计算公式为：

（4-2）

式中：xi——第i个相位的饱和度；

qi——第i个相位的实际到达的流量；

CAPi——第i个相位的通行能力。

表4-3各车道饱和度

进口道	车道编号	通行能力CAPi（s/pcu）	实际到达流量qi（s/pcu）	饱和度xi
南进口	车道1南左	424.952	163.2	0.384
	车道2南左	424.952	163.2	0.384
东进口	车道1东左	307.192	274.125	0.892
	车道2东左	307.192	274.975	0.895
	车道3东直	851.760	440.725	0.517
	车道4东直右	828.828	329.8	0.398
北进口	车道1北左	410.674	188.275	0.458
西进口	车道1西左	303.752	257.975	0.849
	车道2西直	843.336	439.875	0.522
	车道3西直	844.740	443.7	0.525
	车道4西直右	826.020	570.35	0.690

4.1.3延误估算

延误须对交叉口各进口道分别估算各车道的每车平均信控延误；进口道每车平均延误是进口道中各车道延误之和加权平均值；整个交叉口的每车平均延误是各进口道延误的加权平均值。

1.各车道延误可用下式估算：

（4-3）

式中：d——各车道每车平均信控延误，s/pcu；

d1——均匀延误，即车辆均匀到达所产生的延误，s/pcu；

d2——随机附加延误，即车辆随机到达并引起超饱和周期所产生的附加延误，s/pcu；

d3——初始排队附加延误，记载延误分析期初停有上一时段留下积余车辆的初始排队是后续车辆所受的附加延，s/pcu。

原配时方案可认为是改建交叉口，因此，作延误评估是，应考虑初始排队的延误。

对于d1，可按下式计算：

（4-4）

（1）ds：饱和延误，s/pcu，可按下式表示：

（4-5）

（2）du：不饱和延误，s/pcu，可按下式表示：

（4-6）

（3）tu：在T中积余车辆的持续时间，h，可用下式表示：

（4-7）

式中：T——分析时段的持续时长，h，通常取0.25h；

Qb——分析期初始积余车辆，pcu，须实测。

1. fa——绿灯期车流到达率校正系数，按下式计算：

（4-8）

式中：P——绿灯期到达车辆占周期到达量之比，可实地观测。

表4-4各车道均匀延误计算表

进口道	车道编号	ds（s/pcu）	du（s/pcu）	tu（h）	fa	d1（s/pcu）
南进口	1	48.512	40.539	0.023	0.504	22.974
	2	48.512	40.539	0.023	0.966	40.026
东进口	1	52.992	51.829	0.051	0.036	12.358
	2	52.992	51.861	0.250	0.095	52.992
	3	34.048	23.895	0.010	0.404	10.664
	4	34.048	22.260	0.015	0.119	4.572
北进口	1	48.512	41.356	0.023	0.876	37.365
西进口	1	52.992	51.380	0.241	0.231	51.498
	2	34.048	23.969	0.008	0.776	19.114
	3	34.048	24.014	0.008	0.935	22.848
	4	34.048	26.752	0.000	0.142	3.802

对于d2，可用下式计算，即：

（4-9）

式中：e——单个交叉口信号控制类型校正系数，定时信号取e=0.5。

对于d3，其随前式算得的在T中积余车辆的持续时间tu而定，按下式计算：

（4-10）

2.各进口道的平均线控延误，按该进口道中各车道延误的加权平均数估算：

（4-11）

式中：dA——进口道A的平均信控延误，s/pcu；

di——进口道A中第i车道的平均信控延误，s/pcu；

qi——进口道A中第i车道的小时交通量换算为其中高峰15min的交通流率，pcu/15min。

3.整个交叉口的平均信控延误，按该交叉口中各进口道延误的加权数估算：

（4-12）

式中：d1——交叉口每车的平均信控延误，s/pcu；

qA——进口道A的高峰15min交通流率，pcu/15min。

现有配时方案下的交叉口延误估算如下，具体计算过程见附表。

进口道	车道编号	d1（s/pcu）	d2（s/pcu）	d3（s/pcu）	d （s/pcu）	Q15mn（s/pcu）	dA（s/pcu）	dI（s/pcu）
南进口	1	23.0	2.6	2.3	27.9	51.9	36.4	42.3
	2	40.0	2.6	2.3	44.9	51.9
东进口	1	12.4	29.9	2.0	44.3	74.8	51.5
	2	53.0	30.4	102.2	185.6	75.2
	3	10.7	2.2	0.4	13.3	133
	4	4.6	1.4	1.0	7.0	100.3
北进口	1	37.4	3.6	2.0	43.1	60.4	43.1
西进口	1	51.5	24.5	63.1	139.1	70.1	35.9
	2	19.1	2.3	0.2	21.7	121.1
	3	22.8	2.3	0.2	25.4	122.4
	4	3.8	4.7	0.0	8.5	154.3

表4-5原交叉口延误估算

每车平均信控延误数值与信号交叉口服务水平对应关系见表4-5。

表4-6延误-服务水平

服务水平	每车信控延误（s）	服务水平	每车信控延误（s）
A	≦10	D	36-55
B	11-20	E	56-80
C	21-35	F	>80

交叉口现有服务水平为D级。

4.2.HCM法配时评价

4.2.1.通行能力

利用下述公式进行计算：

（4-13）

式中：CAPi——第i个相位的通行能力；

Si——第i个相位的饱和流率；

λi——第i个相位的绿信比。

表4-7各车道通行能力

进口道	车道编号	绿信比λi	饱和流率Si（s/pcu）	通行能力CAPi（s/pcu）
南进口	车道1南左	0.189	1756	331.884
	车道2南左	0.189	1756	331.884
东进口	车道1东左	0.221	1786	394.706
	车道2东左	0.221	1786	394.706
	车道3东直	0.467	1820	849.94
	车道4东直右	0.467	1771	827.057
北进口	车道1北左	0.189	1697	320.733
西进口	车道1西左	0.221	1766	390.286
	车道2西直	0.467	1802	841.534
	车道3西直	0.467	1805	842.935
	车道4西直右	0.467	1765	824.255

4.2.2.饱和度

饱和度可按下式计算：

（4-14）

式中：xi——第i个相位的饱和度；

qi——第i个相位的实际到达的流量；

CAPi——第i个相位的通行能力。

表4-8各车道饱和度

进口道	车道编号	通行能力CAPi（s/pcu）	实际到达流量 qi（s/pcu）	饱和度xi
南进口	车道1南左	331.884	207.600	0.626
	车道2南左	331.884	207.600	0.626
东进口	车道1东左	394.706	299.200	0.758
	车道2东左	394.706	300.800	0.762
	车道3东直	849.94	532.000	0.626
	车道4东直右	827.057	401.200	0.485
北进口	车道1北左	320.733	241.600	0.753
西进口	车道1西左	390.286	280.400	0.718
	车道2西直	841.534	484.400	0.576
	车道3西直	842.935	489.600	0.581
	车道4西直右	824.255	617.200	0.749

4.2.3延误估算

1.各车道延误

HCM法配时后的交叉口属于新建交叉口，因要满足设计服务水平的要求，不应出现在分析期初留有初始排队的情况，即不应出现有初始排队附加延误，则新建交叉口时各车道用下列公式估算：

（4-15）

（4-16）

（4-17）

其中，使用HCM配时后的交叉口信号相位周期时长为122s。

2.各进口道的平均线控延误，按该进口道中各车道延误的加权平均数估算：

（4-18）

式中：dA——进口道A的平均信控延误，s/pcu；

di——进口道A中第i车道的平均信控延误，s/pcu；

qi——进口道A中第i车道的小时交通量换算为其中高峰15min的交通流率，pcu/15min。

3.整个交叉口的平均信控延误，按该交叉口中各进口道延误的加权数估算：

（4-19）

式中：d1——交叉口每车的平均信控延误，s/pcu；

qA——进口道A的高峰15min交通流率，pcu/15min。

表4-9HCM法交叉口延误估算

进口道	车道编号	d1（s/pcu）	d2（s/pcu）	d（s/pcu）	Q15mn（pcu）	dA（s/pcu）	dI（s/pcu）
南进口	1	45.5	8.6	54.1	51.9	54.1	38.9
	2	45.5	8.6	54.1	51.9
东进口	1	44.5	12.8	57.3	74.8	38.6
	2	44.5	13.0	57.5	75.2
	3	24.5	3.5	28.0	133
	4	22.4	2.0	24.4	100.3
北进口	1	46.8	15.1	61.9	60.4	61.9
西进口	1	44.0	10.8	54.8	70.1	32.9
	2	23.7	2.9	26.6	121.1
	3	23.8	2.9	26.7	122.4
	4	26.6	6.2	32.8	154.3

使用HCM法改建后的交叉口服务水平为D级。

4.3.TRRL法配时评价

4.3.1.通行能力

利用下述公式进行计算：

（4-20）

式中：CAPi——第i个相位的通行能力；

Si——第i个相位的饱和流率；

λi——第i个相位的绿信比。

表4-10各车道通行能力

进口道	车道编号	绿信比λi	饱和流率Si（s/pcu）	通行能力CAPi（s/pcu）
南进口	车道1南左	0.168	1756	295.008
	车道2南左	0.168	1756	295.008
东进口	车道1东左	0.234	1786	417.924
	车道2东左	0.234	1786	417.924
	车道3东直	0.489	1820	889.98
	车道4东直右	0.489	1771	866.019
北进口	车道1北左	0.168	1697	285.096
西进口	车道1西左	0.234	1766	413.244
	车道2西直	0.489	1802	881.178
	车道3西直	0.489	1805	882.645
	车道4西直右	0.489	1765	863.085

4.3.2.饱和度

饱和度可按下式计算：

（4-21）

式中：xi——第i个相位的饱和度；

qi——第i个相位的实际到达的流量；

CAPi——第i个相位的通行能力。

表4-11各车道饱和度

进口道	车道编号	通行能力CAPi	实际到达流量 qi（pcu）	饱和度xi
南进口	车道1南左	295.008	163.2	0.553
	车道2南左	295.008	163.2	0.553
东进口	车道1东左	417.924	274.125	0.656
	车道2东左	417.924	274.975	0.658
	车道3东直	889.98	440.725	0.495
	车道4东直右	866.019	329.8	0.381
北进口	车道1北左	285.096	188.275	0.660
西进口	车道1西左	413.244	257.975	0.624
	车道2西直	881.178	439.875	0.499
	车道3西直	882.645	443.7	0.503
	车道4西直右	863.085	570.35	0.661

4.2.3延误估算

1.各车道延误

TRRL法配时后的交叉口用下列公式估算交叉口延误：

（4-22）

其中，使用TRRL配时后的交叉口信号相位周期时长为122s。

2.各进口道的平均线控延误，按该进口道中各车道延误的加权平均数估算：

（4-23）

式中：dA——进口道A的平均信控延误，s/pcu；

di——进口道A中第i车道的平均信控延误，s/pcu；

qi——进口道A中第i车道的高峰小时交通量，pcu/h。

3.整个交叉口的平均信控延误，按该交叉口中各进口道延误的加权数估算：

（4-24）

式中：d1——交叉口每车的平均信控延误，s/pcu；

qA——进口道A的高峰小时交通流率，pcu/h。

表4-11 TRRL各车道延误

进口道	车道编号	C（s）	绿信比λi	2+5λ	饱和度xi	实际到达流量qi（s/pcu）	d（s/pcu）
南进口	车道1南左	122.000	0.168	2.840	0.553	163.200	46.498
	车道2南左	122.000	0.168	2.840	0.553	163.200	46.498
东进口	车道1东左	122.000	0.234	3.170	0.656	274.125	42.225
	车道2东左	122.000	0.234	3.170	0.658	274.975	42.248
	车道3东直	122.000	0.489	4.445	0.495	440.725	21.010
	车道4东直右	122.000	0.489	4.445	0.381	329.800	19.569
北进口	车道1北左	122.000	0.168	2.840	0.660	188.275	47.404
西进口	车道1西左	122.000	0.234	3.170	0.624	257.975	41.866
	车道2西直	122.000	0.489	4.445	0.499	439.875	21.064
	车道3西直	122.000	0.489	4.445	0.503	443.700	21.112
	车道4西直右	122.000	0.489	4.445	0.661	570.350	23.513

表4-12TRRL法交叉口延误估算

进口道	车道编号	d（s/pcu）	实际到达流量qi（s/pcu）	dA（s/pcu）	dI（s/pcu）
南进口	1	46.5	163.200	46.5	28.1
	2	46.5	163.200
东进口	1	42.2	274.125	29.5
	2	42.2	274.975
	3	21.0	440.725
	4	19.6	329.800
北进口	1	47.4	188.275	15.2
西进口	1	41.9	257.975	25.0
	2	21.1	439.875
	3	21.1	443.700
	4	23.5	570.350

使用TRRL法改建后的交叉口服务水平为C级。

5.Vissim模拟

5.1Vissim功能介绍

Vissim是德国PTV公司开发的微观交通流仿真软件，核心功能围绕交通场景模拟与系统分析展开。它能构建高速公路、环岛、停车场等复杂交通环境，通过Wiedemann驾驶行为模型模拟车辆跟驰、车道变换等行为，同时支持机动车、卡车、有轨交通及行人的交互仿真。在信号控制方面，可模拟定时控制、车辆感应控制及SCATS、SCOOT等系统，还能通过VAP自定义控制方法，满足多样化信号方案的设计与检验需求。

此外，Vissim具备强大的方案评价与数据处理能力。它可对比分析交叉口、立交等交通设计方案，评估绿波带、区域面控及公交优先系统的效果，还能用于高速公路匝道控制、突发事件交通影响等特殊场景仿真，甚至支持无人驾驶算法的模拟测试。软件能在线生成可视化运行状况，离线输出行程时间、排队长度等统计数据，为交通工程设计、城市规划及管理决策提供科学依据。

5.2基本属性设置

5.2.1.导入底图

选中view菜单，鼠标拖至Background会显示Edit（编辑）选项，点击后在Background Files弹窗中点击Load，在电脑中选择需要导入的底图，点击确定即可，选择好的图片也会在弹窗中显示，点击Close关闭，在左侧工具栏中点击，显示整个底图。

图5-1导出背景文件弹窗

图5-2加载所选底图

图5-3 显示整张底图

图5-4交叉口背景底图

导出底图后需要调整比例尺，重复上述操作，导出背景选择弹窗，在这里选择底图，点击Scale，此时，鼠标指针变成一把尺，再目标起点按住并沿着标距拖动鼠标左键到达目标终点位置后释放鼠标，根据导入底图的实际尺寸，输入两点间的实际距离，点击OK。

图5-5背景选择弹窗选择比例尺功能

图5-6输入实际距离

5.2.2.绘制车道

可利用软件绘制车道，点击左侧工具栏连接按钮，绘制每条车道时，按照车流方向，鼠标右键点击起点，并按住拖至终点位置，松开鼠标后会弹出数据编辑弹窗，在这里我们可以看到该路段的路径编号、长度等，并可以编辑车道宽度以及命名该车道，点击OK后，即可看到绘制后的车道。

图5-7工具栏连接器按钮

图5-8绘制交叉口进口道车道

绘制交叉口内车流的路径时，需要将两个路段连接起来，左键点击选择进口道后，右键拖至出口道时松开鼠标，在弹出的弹窗编辑路径名称，此外转弯车道需要设置曲率，点击Point，增加其数量至30即可。

图5-9连接路段

图5-10设置曲率

5.2.3目标车速分布

在实际调查中已经测得每条车道进口道以及交叉口内的车辆行驶速度，首先要处理这些数据，以北进口道的标号1车道为例：

表4-1各车道速度处理（北左1交叉口内速度）

速度范围	中位速度	观测车辆数及频率		累计观测车辆数及累计频率
1	2	3（次数）	4（频率%）	5（次数）	6（频率%）
12-14	13	1	12.5	1	12.5
14-16	15	2	25	3	37.5
16-18	17	1	12.5	4	50
18-20	19	2	25	6	75
20-22	21	1	12.5	7	87.5
22-24	23	1	12.5	8	100

如表所示需要将每条车道的交叉口内和进口道速度划分成区间，需要给出每个速度区间的中位数以及累计频率，以分布的形式定义速度（非固定值），能够真实地反映出交通的随机性本质。然后点击Base Data，选择Distribution中的Desired Speed，点击后在弹窗中点击New设置每一条车道的进口道和交叉口内速度，设置时需设置速度区间的范围，右键添加速度，左键拖动可调整速度值大小及累计频率，横坐标值为速度，竖坐标值为累计频率。

图5-11设置车道速度

   

图5-12 南左1交叉口内速度          图5-13南左1进口道速度

      

   

图5-14 南左2交叉口内速度         图5-15南左2进口道速度

      

   

图5-16东左1交叉口内速度           图5-17东左1进口道速度

      

   

图5-18东左2交叉口内速度          图5-19东左2进口道速度

    

    

图5-20东直3交叉口内速度           图5-21东直3进口道速度

    

    

                           

图5-22东直右（直）4交叉口内速度    图5 -23东直右（右）交叉口内速度

   

图5-24东直右4交叉口内速度

   

   

图5-25北左1交叉口内速度            图5-26北左2进口道速度

   

    

图5-27西左1交叉口内速度          图5-28西左1进口道速度

   

   

图5-29西直2交叉口内速度            图5-30西直2进口道速度

   

   

图5-31西直3交叉口内速度             图5-32西直3进口道速度

   

   

图5-33西直右（直）4交叉口内速度    图5-34西直右（右）交叉口内速度

  

   

图5-35西直右4进口道速度

5.2.4.减速区设置

交叉内的转弯车道需要设置减速区，车辆在接近减速区时自动开始减速，并在刚刚到达减速区时正好达到设定的车速，通过减速区后，车辆自动加速到原有车速。

设置时点击工具栏的减速区按钮，选择需要设置减速区的路段。在路段上减速区的起点，点击鼠标右键，沿着路段将其拖动到目标位置。减速区的长度同时被定义。释放鼠标，打开创建减速区窗口,如图4-36。在里面输入对像车道已经设置好的交叉口内速度，点击确定。

图5-36选择减速区按钮

图5-37设置减速区速度

图5-38交叉口减速区设置

5.2.5.设置交通构成

交通构成是对进入VISSIM路网的每一股交通流构成的定义。注意：公交线路上的交通构成需要单独定义。首先需要对表2（交通量及初始积余车辆调查表）的数据进行处理，求出小汽车、箱型货车和公交车在交通流量中的占比。

点击Traffic，在菜单中选择Compositions，在弹出的弹窗中新建每条车道的交通流量的交通构成，我们可以输入这条车道的车辆类型，该类型所占比例以及前文设置好的该车道速度分布。

图5-39交通构成设置窗口导入

图5-40交通构成设置窗口

图5-41各车辆类型所占比例及速度

5.2.6.交通流量的输入

通过Vissim可以定义不同时间进入路网的交通流量，输入交通流量与路段和时间间隔有关。选择输入交通流量模式，选择需要定义输入交通流量的路段。 鼠标左键双击该路段，打开车辆输入窗口。

仿真时软件模拟需要至少70分钟，前10分钟需要交叉口分配流量，并且需要采集60分钟数据，因此设置时段为0-600s，600-4200s。选择需要设置流量的车道后进行设置流量，0-600s设置为每条车道高峰小时交通量的六分之一，600-4200s设置为高峰小时交通量。这里需要注意的是，在车流量设置处右键点击后选择随机输入。

图5-42交通流量输入窗口

图5-43设置随机输入

图5-44各车道交通流量

5.2.7.路线选择

车辆的行驶路径由从路径决策起点（红线）到路径决策终点（绿线）的一个固定的路段和连接器序列组成。一条线路是指从路线选择点到目的点的路段和连接段固定顺序，每一个路线选择点可以有多个目的点。

操作时，首先点击快捷工具栏的路径选择路径按钮，然后鼠标左键点击想要设置路径选择的起点，所选位置出现红线并弹出创建弹窗，然后在弹窗中，编辑路径的名称。在编辑路径时，为方便后面查找使用，可按照实际调查时设定的路段标号依次设置。接着点击需要设置路径决策终点的路段，右键点击，点击位置出现绿线并且出现显示路线方向的黄色线段，并且出现指示弹窗。

设置时，本交叉口只需选择直右车道，在指示弹窗中，首先需要设置模拟时段，需要设置两段，第一段为0-600s，这段时间软件需要平衡路网，第二段位600-4200s，这段时间路段在采集数据。我们需要在0-600s选项框下面输入该车道直行和右转流量的实际流量的1/6；在600-4200s，输入该车道实际调查时的直行车流量和右转车流量。

图4-44路径选择按钮

图5-45路径创建弹窗

图5-46路径流量输入

5.2.8.信号参数设置

选择菜单Signal Control点击Edit controllers 弹出“Signal Control”界面，在弹窗界面左侧单击右键可新建配时方案，在右侧可编辑该信号配时方案的名称以及周期时长。在Signal Groups中右键单击新建相位，需要注意的是红灯结束时间和绿灯结束时间是累加求出的，其间隔数值分别为全红时长以及显示绿灯时长，设置成功后，检验最后的绿灯结束时间是否为周期时长，点击OK后设置成功。

5-47信号周期方案设置

5-48初始信号配时方案

图5-49 HCM法信号配时方案

图5-50 TRRL法信号配时方案

5.2.9.信号灯安放及设置

在左侧工具栏点击红绿灯样式的Signal Heads按钮，左键点击需要设置信号机的路段，右键点击后出现信号灯标志（红线）出现，同时弹出“Signal Head”界面。在弹窗中设置信号机名称，信号设计方案标号、相位方案标号以及控制车辆类型。

图5-51信号机快捷按钮

图5-52信号机设置窗口

5.3.Vissim仿真模拟

5.3.1.参数设置

选择Simulation菜单，点击Parameters，打开仿真参数窗口，在里面设置相关参数。首先是Comment，我们可以输入一些基础信息，例如交叉口名称、配时方案等。其次是Period——仿真运行时间长度设置为4200s，其中其中包括了仿真运行初期的准备时间600s。随机种子Random可随机设置，以模拟不同的车辆到达规律，本文选择32、42以及52进行仿真模拟。中断时间（Break）设置的时间需要略大于仿真时间。

图5-53导出仿真参数窗口

图5-54相关参数设置

5.3.2.行程时间设置

按顺序依次设置时间检测区，选择左侧工具栏行程时间按钮，鼠标左键点击需要设置检测区段起点的路段，鼠标右键点击选择起点，设置好后显示出红线。鼠标左键再次点击需要设置检测区段终点的路段，选定后鼠标右键点击选择终点，设置好后显示出绿线，并弹出行程时间检测窗口，在里面可以设置检测区名称。

图5-55 设置时间检测区

图5-56 时间检测区弹窗

5.3.3延误评价

在行程时间检测区段的基础上，VISSIM 能够生成路网的延误数据。一个或多个行程时间检测区段组成一个延误检测区段。通过这些行程时间检测区段的所有车辆都将被其所属的延误检测区段捕获。

选择Evaluation中的Files，点击后进入Evaluation弹窗后选择Delay（延误），点击configuration，在Delay Measurement弹窗中左侧区域可以选择设置好的行程时间检测区，并选择需要检测的车辆类型，在右侧Time处可以选择需要检测的时间段，前10分钟由于系统需要分配交叉口流量，因此设置时间为600-4200s，此外检测间隔时间设为900s，设置完成后点击OK。

图5-57导入评价弹窗

图5-58评价延误相关设置弹窗

设置完参数后便可开始模拟仿真，仿真需进行三次，每次要使用不同的随机种子，仿真结束后将输出的文本文件导入Excel表格。

图5-59开始Vissim模拟

图5-60系统进行模拟

图5-61 仿真模拟结束

6.Vissim模拟评价

6.1.初始信号配时

表6-1随机种子为32时初始信号配时交叉口延误

进口道	车道编号	di（s/pcu）	qi（s/pcu）	dA（s/pcu）	dI1（s）
南进口	车道1南左	96.9	239	96.9965368	79.2
	车道2南左	97.1	223
东进口	车道1东左	169.2	224	79.68176546
	车道2东左	174.1	213
	车道3东直	45.4	561
	车道4东直右	41.9	554
北进口	车道1北左	40.4	259	156.2301158
西进口	车道1西左	223.8	183	64.44506612
	车道2西直	55.2	643
	车道3西直	29.3	724
	车道4西直右	69.8	416

表6-2随机种子为42时初始信号配时交叉口延误

进口道	车道编号	di（s/pcu）	qi（s/pcu）	dA（s/pcu）	dI1（s）
南进口	车道1南左	96.5	224.0	92.04185022	72.6
	车道2南左	87.7	230.0
东进口	车道1东左	171.9	228.0	79.34859935
	车道2东左	179.9	218.0
	车道3东直	43.9	563.0
	车道4东直右	35.5	526.0
北进口	车道1北左	40.5	248.0	40.5
西进口	车道1西左	228.5	182.0	66.85961343
	车道2西直	55.0	629.0
	车道3西直	33.4	745.0
	车道4西直右	74.1	410.0

表6-3随机种子为52时初始信号配时交叉口延误

进口道	车道编号	di（s/pcu）	qi（s/pcu）	dA（s/pcu）	dI1（s）
南进口	车道1南左	94.9	227	92.04373626	72.5
	车道2南左	89.2	228
东进口	车道1东左	172.4	232	80.70480896
	车道2东左	174.2	223
	车道3东直	47.1	555
	车道4东直右	34.5	508
北进口	车道1北左	40.7	255	40.7
西进口	车道1西左	231	178	65.90326087
	车道2西直	57.7	641
	车道3西直	32.9	780
	车道4西直右	69.7	425

该交叉口的延误为：

（6-1）

西南路与黄河路交叉口的初始服务水平为E级

6.2.HCM法

表6-4随机种子为32时初始信号配时交叉口延误

进口道	车道编号	di（s/pcu）	qi（s/pcu）	dA（s/pcu）	dI1（s）
南进口	车道1南左	69.9	183	68.19411765	42.7
	车道2南左	66.4	174
东进口	车道1东左	74.8	282	54.60785992
	车道2东左	82.4	262
	车道3东直	25.4	568
	车道4东直右	75.5	173
北进口	车道1北左	49.1	193	49.1
西进口	车道1西左	83.4	220	30.26028196
	车道2西直	25.7	662
	车道3西直	16.4	752
	车道4西直右	34.4	423

表6-5随机种子为42时初始信号配时交叉口延误

进口道	车道编号	di	qi	dA	dI2
南进口	车道1南左	67.4	181	68.04638889	44.0
	车道2南左	68.7	179
东进口	车道1东左	78.8	285	57.25293222
	车道2东左	83.8	265
	车道3东直	24.8	574
	车道4东直右	86.1	189
北进口	车道1北左	47.9	192	47.9
西进口	车道1西左	83.6	217	30.66732673
	车道2西直	26	644
	车道3西直	16.6	717
	车道4西直右	34.3	442

表6-6随机种子为52时初始信号配时交叉口延误

进口道	车道编号	di（s/pcu）	qi（s/pcu）	dA（s/pcu）	dI1（s）
南进口	车道1南左	67.6	187	68.04879357	43.5
	车道2南左	68.5	186
东进口	车道1东左	77.1	287	56.74478193
	车道2东左	86.3	258
	车道3东直	25.8	581
	车道4东直右	85.3	158
北进口	车道1北左	50	188	50
西进口	车道1西左	82.7	217	30.07335964
	车道2西直	25	659
	车道3西直	16.2	715
	车道4西直右	34.3	436

该交叉口的延误为：

使用HCM法重新配时后，该交叉口的服务水平为D级。

6.3.TRRL法

表6-7随机种子为32时初始信号配时交叉口延误

进口道	车道编号	di（s/pcu）	qi（s/pcu）	dA（s/pcu）	dI1（s）
南进口	车道1南左	79.7	166	80.37147335	40.8
	车道2南左	81.1	153
东进口	车道1东左	72.9	290	50.79845247
	车道2东左	79.1	269
	车道3东直	22.4	611
	车道4东直右	68.6	187
北进口	车道1北左	49.3	174	49.3
西进口	车道1西左	78.5	228	27.49457774
	车道2西直	21.2	679
	车道3西直	14.7	749
	车道4西直右	32.7	428

表6-8随机种子为42时初始信号配时交叉口延误

进口道	车道编号	di（s/pcu）	qi（s/pcu）	dA（s/pcu）	dI1（s）
南进口	车道1南左	82.6	156	78.66285714	42.0
	车道2南左	74.8	159
东进口	车道1东左	73.8	294	54.10895633
	车道2东左	80.5	269
	车道3东直	22.8	607
	车道4东直右	87.9	181
北进口	车道1北左	57	171	57
西进口	车道1西左	72.2	236	27.5123445
	车道2西直	22.3	689
	车道3西直	15	714
	车道4西直右	31.9	451

表6-9随机种子为52时初始信号配时交叉口延误

进口道	车道编号	di（s/pcu）	qi（s/pcu）	dA（s/pcu）	dI1（s）
南进口	车道1南左	82.2	162	81.09661538	41.8
	车道2南左	80	163
东进口	车道1东左	73.8	290	52.06391982
	车道2东左	76.9	273
	车道3东直	22.8	628
	车道4东直右	86	156
北进口	车道1北左	54.3	171	54.3
西进口	车道1西左	75.1	231	27.85899662
	车道2西直	22.1	690
	车道3西直	14.9	713
	车道4西直右	33.1	439

该交叉口的延误为：

使用TRRL法重新配时后，该交叉口的服务水平为D级。

7.对比分析

7.1.通行能力

表7-1 三种配时方案通行能力对比

进口道	车道编号	原配时方案	HCM	Webster
南进口	车道1南左	424.952	331.884	295.008
	车道2南左	424.952	331.884	295.008
东进口	车道1东左	307.192	394.706	417.924
	车道2东左	307.192	394.706	417.924
	车道3东直	851.760	849.94	889.98
	车道4东直右	828.828	827.057	866.019
北进口	车道1北左	410.674	320.733	285.096
西进口	车道1西左	303.752	390.286	413.244
	车道2西直	843.336	841.534	881.178
	车道3西直	844.740	842.935	882.645
	车道4西直右	826.020	824.255	863.085

对比三种配时方案，可发现HCM法和Webster法均对三个相位的通行能力按流量比重新进行了调整，Webster法提高了第一相位东西直行和第二相位东西左转的道路通行能力，HCM法的东西直行相位的道路通行能力虽然略小于原配时方案，但东西左转的道路通行能力有显著提升。此外，HCM法和Webster法的第三相位南北左转各车道的通行能力均明显降低。分析其原因是HCM法和Webster法均是根据各进口道流量占比分配绿灯时间，这样做可以提高交叉口的效率

7.2.饱和率

表7-2三种配时方案车道饱和率对比

进口道	车道编号	原配时方案	HCM	Webster
南进口	车道1南左	0.384	0.626	0.553
	车道2南左	0.384	0.626	0.553
东进口	车道1东左	0.892	0.758	0.656
	车道2东左	0.895	0.762	0.658
	车道3东直	0.517	0.626	0.495
	车道4东直右	0.398	0.485	0.381
北进口	车道1北左	0.458	0.753	0.660
西进口	车道1西左	0.849	0.718	0.624
	车道2西直	0.522	0.576	0.499
	车道3西直	0.525	0.581	0.503
	车道4西直右	0.690	0.749	0.661

对比三种方案，可以发现原配时方案各车道之间的饱和率相差较大，东西方向的饱和率较大，有多条车道的饱和率高于0.8，但是南北方向的饱和率偏低，南进口道左转的两条车道饱和率为0.384，北进口道左转车道的饱和率为0.458。这说明，原配时方案下的有效绿灯时间分配不合理，东西方向的道路通行能力弱，而南北方向车辆行驶时较为顺畅。这可能会导致，进入交叉口后，东西方向的车辆来不及驶离交叉口，南北方向的车辆就以及驶入，造成严重的交通拥堵。

而调整配时后的两种信号配时方案的各车道饱和率相差不大，最大值也并未高于0.8，交叉口拥堵的风险也大大降低了。

7.3.延误（含理论公式与Vissim仿真模拟结果对比）

表7-3三种配时方案车延误对比

理论公式计算
	原配时方案	HCM	Webster
交叉口延误（s/pcu）	42.3	38.9	28.1
服务等级	D级	D级	C级
Vissim仿真模拟
交叉口延误（s/pcu）	74.7	43.4	41.5
服务等级	E级	D级	D级

对比理论公式计算的交叉口延误发现，两种配时方案都能够降低交叉口延误，HCM法降低到了38.9s，而Webster法降低到了28.1s，但Webster法的优化效果最好，交叉口的服务等级，也初始的D级降低到了C级。

对比Vissim模拟延误的结果得出的结论与理论公式相差不大，但将两种方法进行对比可发现，软件模拟出来的三种配时方案的交叉口延误值，均大于理论公式计算结果。

8.交叉口信号配时问题

西南路与黄河路交叉口的行人信号配时有两个相位，第一个相位为东西直行，第二相位为南北直行。其中，南北直行相位与机动车的南北左转相位是同步的，这会导致直行的行人与机动车产生冲突点，这不仅会产生延误，还可能会造成交通事故。为解决这个问题，可设置行人二次过街，这样可最大程度的避免冲突，提高交叉口的通行能力。

设置二次过街是城市道路交通管理中一项重要的人性化措施，尤其适用于车流量大、道路宽阔的路口，其核心是将行人一次完成的过街行为分解为“先到路中间的安全岛，等待下一个绿灯信号后再完成剩余过街”两个步骤，具体做法如下：

图7-1 第一相位行人过街情况

图7-2 第一相位行人过街情况

图7-3第三相位行人过街情况

以机动车相位为参照，如图7-1所示，第一相位东西直行的行人与东西直行的机动车同向过街，不发生冲突，因此不做调整。第二相位机动车东西左转时，南北方向的行人沿斑马线步行至道路中间停止，等待南北左转相位。第三段机动车南北左转时，行人可直接步行过街。

图7-4 等候区及信号灯设计

如图7-4所示，可在南北方向的人行横道中部设置安全岛，为确保行人遵守交通规则，抱有侥幸心理不按照正确的行人相位通行，造成交叉口交通秩序的混乱，需在道中设置红绿灯，以初始交叉口信号配时为例，各个方向的行人信号灯应按照下图设置。