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摘要：本文尝试从微观的单交叉口的拥堵角度，立足于司机、乘客、路人等出行者对拥堵的感官认识，选取了平均速度、饱和度、停车率等5个指标来量化交通拥堵，用层次分析法建立拥堵综合评价指标。文中仿真设计了多种流量出入模式，包括渐进增大流量输入、长短脉冲流量输入、连续脉冲流量等模式的交通拥堵，对一般交叉口常态拥堵进行分析，窥探常规拥堵从形成到变化再到消散的演化规律，最后探讨不同交叉口的拥堵规律。
关键词：信号控制交叉口拥堵;微观拥堵评价;拥堵演化分析
1、 基于交叉口拥堵感官认识的问卷
1.1问卷的设计
不同人对拥堵评价的主观感受与判断不同。不同时间段不同地方对拥堵的认识也不同。本次调查立足于广州市区出行高峰期，主要从访问者的主观感受出发，结合交通工程理论从各个角度上重新界定拥堵的定义。根据100份问卷的统计，各个调查对象对交通拥堵的主观感受主要集中在以下方面：延误时间、停车次数、行车速度、饱和度、排队长度。调查还发现，在这些关注因子中，不同的调查对象对拥堵有着不同的认识。
2、 信号控制交叉口拥堵的定义探讨
2.1现有定义的不足
拥堵评价就像天气预报一样，给人们的出行带来指导的意义。但时常有人觉得不够准确，由于交通流复杂，现应用的评价指标为宏观性空间指标，主要拥堵于路网、路段拥堵评价。，现拥堵评价系统的各个评价指标单一。
2.2定义的思路初探
拥堵的根本原因是交通需求大于交通供给。以上拥堵的定义值得参考与借鉴，基于拥堵的访问和问卷调查的统计与分析，现提出拥堵的定义思路：
定义拥堵前提：对于某城市市区特定等级道路的交叉口。
拥堵定义指标：延误时间、速度、排队长度、饱和度、二次停车率等。
关键改进点：根据人感官用模糊数学建立个拥堵因子的隶属度，然后讨论个因子之间的与非关系、评价体系方法，最终建立立拥堵综合总评价指标。
2.3单拥堵因子的隶属度函数
结合调查出行者感受，将广州的城市路网交通拥堵评判指标分为五级：C={Cl，C2，C3，C4，C5}={严重拥堵，拥堵，中度拥堵，轻度拥堵，一般、通畅}={0.85，0.7，0.55、0.4、0.25}。[14]下面将对拥堵5因子不同值对应的不同拥堵程度进行归纳。
综上各个因子对应的拥堵程度随这拥堵因子变化的变化曲线各有特点，有的为先增长后平缓，有的为反S型等。下面用比较法分析，将各曲线的自变量变形，取各自的比例值（命名为各交通程度比值）。将上述隶属度曲线按因变量比例法缩减法变形，绘制在同一坐标轴上为：
3、 信控单交叉口拥堵的评价体系的确定
3.1拥堵评价指标的确定
本次拥堵指标选取使用前面的出行者交通问卷调查法，各因子之间的评价指标权重采用用专家评价法。最后计算得到决策矩阵为
W1=（0.08203013 0.388670012 0.312268534 0.217031324）T
W2=（0.046607215 0.109627536 0.127678654 0.27537192 0.440714675）T
交叉口综合拥堵的评价为：
C=0.3478T+0.26087N+0.1739V+0.1304L+ 0.0870（V/C）
4、 基于vissim仿真的拥堵模型构建
4.1 vissim建模基本设计：
（1）车道数及车道功能设计
以十字交叉口为基础研究模型，为双向8车道相交，每个进口道布局一样。
4.2十字信控交叉拥堵演化规律
（1）线性增大输入：
正常情况下，高峰时期出现流量过载的情况，此时流量是连续渐进增长，达到高峰后又渐进衰退的。故本文首先探讨正常高峰期间，渐进峰值流量输入情况。由于vissim输入的限制，只能以300s间隔作锯齿型输入
根据第三节中C=0.3478 T+0.26087N+0.1739V+0.1304L+ 0.0870（V/C），得出准线性增长消散型超载输入时，对应的延误总评价曲线如下：
小结：
（1）初期拥堵低潮。流量在750pcu/h之前，拥堵指数变化比较缓慢此时处于不拥堵状态。当流量输入在750pcu/h--900pcu/h时，此时输入拥堵综合指数开始急剧上升。
（2）进入拥堵高峰。当流量到达最高输入1350pcu/h时，拥堵指数为0.8，进入严重拥堵阶段。此时输入流量为饱和流量的1.35倍。
（3）高峰持续时间。拥堵高峰持续时间为1500s，与流量输入高峰时间相同。
（4） 两高峰时间差。拥堵高峰延迟于流量输入的高峰输入最高峰，输入高峰从流量到达1000pcu/h、第2100s開始，而拥堵高峰从第3000s开始，量高峰大约延迟900s。
（5）消散速度快。从拥堵开始到拥堵的消散整个过程中，拥堵的消散速度快于形成速度。当流量较低时，拥堵消散瞬速，时间为300s。
（2）脉冲输入
流量脉冲输入模式分6种，分别为30s短脉冲输入，1min脉冲输入，5min脉冲输入，10min脉冲输入，15min脉冲输入与20min脉冲。单车道的脉冲的低峰值为500pcu/h，高峰值为1250pcu/h（饱和流量的1.35倍）。
无论脉冲时间长短，拥堵的形成速度是一致的，只是拥堵程度的峰值不同。
拥堵的高峰在时间上都滞后于输入高峰值，滞后时间大约为脉冲时间的一倍。说明交叉口对高峰流量疏散的时间滞后性。拥堵程度最高峰前后，拥堵的消散时间较拥堵的形成时间快。当拥堵程度都达到1时，拥堵的消散速率一致的。 （3）扩宽叉口口拥堵特性
为探讨拓宽对拥堵的影响，采取控制变量法，以渐进型流量输入等基本条件一致为前提，本次将会比较交叉口拓宽与否的情况下的拥堵指标的演化规律。并评价扩宽与否的重要性。
小结：在1.5倍的饱和流量渐进输入的情况下，无拓宽情况下将产生比较严重的交通拥堵，而且拥堵的时间持续比较长。而当交叉口进口道各拓宽了一个车道是，拥堵等级勉强算是轻度拥堵。这说明交叉口的扩宽是非常有必要性的。
（4）禁左控制下拥堵特性
由于禁左涉及到绕行比例与绕行延误的情况，左转车的延误时间复杂本次暂时没进行试验。本次方案分两种，一种是东西禁左，另一种是全禁左。
小结：相对比与全流向的十字交叉口，虽然禁左会产生不必要的绕行，表面上回增加出行时间，但是，禁左能较好地缓解交叉口的交通拥堵，减少交叉口的整体拥堵，使交叉口更流畅。而且禁左的流向越多，拥堵缓解情况就越明显。
5、 实例分析：天河北路交叉口拥堵分析
天河北路位于广州市天河区市区中心的一条东西走向的干道。以天河东路为界，其西段接广州大道中，为双向8车道，定位为主干道。而东连五山路，双向六车道，定位为次干道。仿真之后，对生成的数据进行处理得出五个交叉口的拥堵评价曲线如下：
分析，由上述拥堵指数可得，五个交叉口中，拥堵压力最大的为天寿路，其次，可以知道在五个交叉口中，最先交通压力大的并不是流量最大的天寿路，而是体育西路与林和西路。拥堵趋势从两段向中间靠拢。
6、结论与展望 ：
结论：本文在调查分析出行者对拥堵的判断的基础上，建立交叉口微观交通拥堵的定义，讨论国各种交通设计与控制下的拥堵演化规律，以下为主要结论：
一、交叉口微觀拥堵评价是多因子的影响的共同作用的。
二、各个拥堵因子对拥堵的贡献程度不是完全等价的，他们的重要性也是有差别的。
三、交叉口具有自我调整车流输入的能力，但其处理拥堵车流具有滞后性。
四、进口道扩宽与禁左措施能够很好的提高交叉口的抗拥堵能力。
展望 ：本文尝试建立微观拥堵评价指标，并对多种拥堵进行探讨，现提出以下几点展望：对单交叉口拥堵的研究没够全面透切，可以展开细分专题研究。比如脉冲流量输入拥堵专题探讨。交叉口微观拥堵指标是对整个交叉口研究，可以继续探讨不同进口道，不同车道的拥堵评价，这样更能表现微观，反映现实情况。可以进一步研究相邻交叉口之间的拥堵关联性，继而研究多交叉或者小区域拥堵特性。最后，拥堵是复杂的过程，期望未来人们能将拥堵的认识，落实到针对性的治堵方案上来。
关键词：信号控制交叉口拥堵;微观拥堵评价;拥堵演化分析
1、 基于交叉口拥堵感官认识的问卷
1.1问卷的设计
不同人对拥堵评价的主观感受与判断不同。不同时间段不同地方对拥堵的认识也不同。本次调查立足于广州市区出行高峰期，主要从访问者的主观感受出发，结合交通工程理论从各个角度上重新界定拥堵的定义。根据100份问卷的统计，各个调查对象对交通拥堵的主观感受主要集中在以下方面：延误时间、停车次数、行车速度、饱和度、排队长度。调查还发现，在这些关注因子中，不同的调查对象对拥堵有着不同的认识。
2、 信号控制交叉口拥堵的定义探讨
2.1现有定义的不足
拥堵评价就像天气预报一样，给人们的出行带来指导的意义。但时常有人觉得不够准确，由于交通流复杂，现应用的评价指标为宏观性空间指标，主要拥堵于路网、路段拥堵评价。，现拥堵评价系统的各个评价指标单一。
2.2定义的思路初探
拥堵的根本原因是交通需求大于交通供给。以上拥堵的定义值得参考与借鉴，基于拥堵的访问和问卷调查的统计与分析，现提出拥堵的定义思路：
定义拥堵前提：对于某城市市区特定等级道路的交叉口。
拥堵定义指标：延误时间、速度、排队长度、饱和度、二次停车率等。
关键改进点：根据人感官用模糊数学建立个拥堵因子的隶属度，然后讨论个因子之间的与非关系、评价体系方法，最终建立立拥堵综合总评价指标。
2.3单拥堵因子的隶属度函数
结合调查出行者感受，将广州的城市路网交通拥堵评判指标分为五级：C={Cl，C2，C3，C4，C5}={严重拥堵，拥堵，中度拥堵，轻度拥堵，一般、通畅}={0.85，0.7，0.55、0.4、0.25}。[14]下面将对拥堵5因子不同值对应的不同拥堵程度进行归纳。
综上各个因子对应的拥堵程度随这拥堵因子变化的变化曲线各有特点，有的为先增长后平缓，有的为反S型等。下面用比较法分析，将各曲线的自变量变形，取各自的比例值（命名为各交通程度比值）。将上述隶属度曲线按因变量比例法缩减法变形，绘制在同一坐标轴上为：
3、 信控单交叉口拥堵的评价体系的确定
3.1拥堵评价指标的确定
本次拥堵指标选取使用前面的出行者交通问卷调查法，各因子之间的评价指标权重采用用专家评价法。最后计算得到决策矩阵为
W1=（0.08203013 0.388670012 0.312268534 0.217031324）T
W2=（0.046607215 0.109627536 0.127678654 0.27537192 0.440714675）T
交叉口综合拥堵的评价为：
C=0.3478T+0.26087N+0.1739V+0.1304L+ 0.0870（V/C）
4、 基于vissim仿真的拥堵模型构建
4.1 vissim建模基本设计：
（1）车道数及车道功能设计
以十字交叉口为基础研究模型，为双向8车道相交，每个进口道布局一样。
4.2十字信控交叉拥堵演化规律
（1）线性增大输入：
正常情况下，高峰时期出现流量过载的情况，此时流量是连续渐进增长，达到高峰后又渐进衰退的。故本文首先探讨正常高峰期间，渐进峰值流量输入情况。由于vissim输入的限制，只能以300s间隔作锯齿型输入
根据第三节中C=0.3478 T+0.26087N+0.1739V+0.1304L+ 0.0870（V/C），得出准线性增长消散型超载输入时，对应的延误总评价曲线如下：
小结：
（1）初期拥堵低潮。流量在750pcu/h之前，拥堵指数变化比较缓慢此时处于不拥堵状态。当流量输入在750pcu/h--900pcu/h时，此时输入拥堵综合指数开始急剧上升。
（2）进入拥堵高峰。当流量到达最高输入1350pcu/h时，拥堵指数为0.8，进入严重拥堵阶段。此时输入流量为饱和流量的1.35倍。
（3）高峰持续时间。拥堵高峰持续时间为1500s，与流量输入高峰时间相同。
（4） 两高峰时间差。拥堵高峰延迟于流量输入的高峰输入最高峰，输入高峰从流量到达1000pcu/h、第2100s開始，而拥堵高峰从第3000s开始，量高峰大约延迟900s。
（5）消散速度快。从拥堵开始到拥堵的消散整个过程中，拥堵的消散速度快于形成速度。当流量较低时，拥堵消散瞬速，时间为300s。
（2）脉冲输入
流量脉冲输入模式分6种，分别为30s短脉冲输入，1min脉冲输入，5min脉冲输入，10min脉冲输入，15min脉冲输入与20min脉冲。单车道的脉冲的低峰值为500pcu/h，高峰值为1250pcu/h（饱和流量的1.35倍）。
无论脉冲时间长短，拥堵的形成速度是一致的，只是拥堵程度的峰值不同。
拥堵的高峰在时间上都滞后于输入高峰值，滞后时间大约为脉冲时间的一倍。说明交叉口对高峰流量疏散的时间滞后性。拥堵程度最高峰前后，拥堵的消散时间较拥堵的形成时间快。当拥堵程度都达到1时，拥堵的消散速率一致的。 （3）扩宽叉口口拥堵特性
为探讨拓宽对拥堵的影响，采取控制变量法，以渐进型流量输入等基本条件一致为前提，本次将会比较交叉口拓宽与否的情况下的拥堵指标的演化规律。并评价扩宽与否的重要性。
小结：在1.5倍的饱和流量渐进输入的情况下，无拓宽情况下将产生比较严重的交通拥堵，而且拥堵的时间持续比较长。而当交叉口进口道各拓宽了一个车道是，拥堵等级勉强算是轻度拥堵。这说明交叉口的扩宽是非常有必要性的。
（4）禁左控制下拥堵特性
由于禁左涉及到绕行比例与绕行延误的情况，左转车的延误时间复杂本次暂时没进行试验。本次方案分两种，一种是东西禁左，另一种是全禁左。
小结：相对比与全流向的十字交叉口，虽然禁左会产生不必要的绕行，表面上回增加出行时间，但是，禁左能较好地缓解交叉口的交通拥堵，减少交叉口的整体拥堵，使交叉口更流畅。而且禁左的流向越多，拥堵缓解情况就越明显。
5、 实例分析：天河北路交叉口拥堵分析
天河北路位于广州市天河区市区中心的一条东西走向的干道。以天河东路为界，其西段接广州大道中，为双向8车道，定位为主干道。而东连五山路，双向六车道，定位为次干道。仿真之后，对生成的数据进行处理得出五个交叉口的拥堵评价曲线如下：
分析，由上述拥堵指数可得，五个交叉口中，拥堵压力最大的为天寿路，其次，可以知道在五个交叉口中，最先交通压力大的并不是流量最大的天寿路，而是体育西路与林和西路。拥堵趋势从两段向中间靠拢。
6、结论与展望 ：
结论：本文在调查分析出行者对拥堵的判断的基础上，建立交叉口微观交通拥堵的定义，讨论国各种交通设计与控制下的拥堵演化规律，以下为主要结论：
一、交叉口微觀拥堵评价是多因子的影响的共同作用的。
二、各个拥堵因子对拥堵的贡献程度不是完全等价的，他们的重要性也是有差别的。
三、交叉口具有自我调整车流输入的能力，但其处理拥堵车流具有滞后性。
四、进口道扩宽与禁左措施能够很好的提高交叉口的抗拥堵能力。
展望 ：本文尝试建立微观拥堵评价指标，并对多种拥堵进行探讨，现提出以下几点展望：对单交叉口拥堵的研究没够全面透切，可以展开细分专题研究。比如脉冲流量输入拥堵专题探讨。交叉口微观拥堵指标是对整个交叉口研究，可以继续探讨不同进口道，不同车道的拥堵评价，这样更能表现微观，反映现实情况。可以进一步研究相邻交叉口之间的拥堵关联性，继而研究多交叉或者小区域拥堵特性。最后，拥堵是复杂的过程，期望未来人们能将拥堵的认识，落实到针对性的治堵方案上来。