惠州北站交通仿真应用探索
摘要
赣深高铁惠州北站经过了多轮的规划研究，但在“站城融合”背景下，提出了更精细化的设计要求。为了检验、支撑交通设计方案，尝试应用VISSIM仿真技术，对惠州北站交通组织方案进行建模与仿真。通过动态、定量、精细化的仿真分析来评估道路的运行状况以及交通设施的服务能力，并提出优化改进建议，指导工程设计落地。
1.初步设计方案
赣深高铁惠州北站位于惠州市小金口片区，主要服务惠州全市域及临界片区高铁出行。惠州北站是赣深铁路进入珠三角的第一个大站，也是惠州市通向粤港澳大湾区的枢纽门户。
图1 惠州北站区位
惠州北站由赣深高铁、莞惠城际构成。其中赣深高铁为5台12线；莞惠城际为2台4线，平行布置于赣深高铁南侧。惠州轨道交通1号线垂直于高铁布设；惠州轨道交通5号线沿白石路敷设，位于1号线东侧，与1号线L形换乘。
图2 场站布局
惠州北站采用上进下出的组织，从高架二层进站，地下一层出站。远期规划包含公交场站约3万平米，长途（旅客）场站约2.3万平米，出租车场站以及社会车停车场等。
图3 惠州北站鸟瞰图（初期）
图4 惠州北站鸟瞰图（远期）
2. 微观仿真精准提能
惠州北站经过了多轮的规划研究，总体布局方案已落到工可和初步设计，但下一代枢纽更强调“站城融合”，提出了更精细化的设计要求。
面对以上问题，微观交通仿真技术应运而生。交通仿真主要通过微观层面动态、定量、精细化的分析，检验和优化交通设计方案，形成规划-设计-模型的闭环反馈，以此为设计方案提供支持，指导枢纽工程设计落地。交通仿真是规划理念融合数据分析的过程；是定性判断融合定量分析的过程；是透视未来，挖掘隐性问题的过程。
因此，本项目引入交通仿真技术，通过微观层面的动态、定量、精细化仿真分析，挖掘与识别规划设计中存在的问题并深度剖析原因。通过成熟的交通组织优化手段优化设施规模与布局，优化交通组织流线等。并通过优化前后仿真结果对比来验证改善效果。为交通设计方案及后续保障方案提供支持，指导枢纽基础设施建设。
图5 优化思路
3.建模与问题分析
(1)全面精细化建模，打造直观展示效果
在本次模型应用中，改变以往粗糙、单调的交通工程仿真，融合城市设计SU模型、建筑BIM模型等，构建高精度仿真情景，多种交通方式相互融合，以模拟最为真实的枢纽交通流特征，为项目提供强力支撑。
图6 整体运行视频
(2)通过动态定量仿真分析，识别设计问题
根据交通仿真运行结果，枢纽整体运行效果良好。初期2025年，惠州北站送客车流平均运行速度23km/h；平均延误31s；远期2050年，惠州北站送客车流平均运行速度21km/h；平均延误51s。
图7 初期运行水平与远期运行水平
惠州北站整体运行良好，但在微观节点中仍然存在部分问题，主要集中在白石路交叉口、停车场出人口以及送客平台等。例如站西路-白石路效率过低，主辅道交织严重，通行能力有限，致使车辆拥堵。送客车辆驶离经过此处最大排队长度可达约160米；例如停车场进出车辆对主路（白石路）产生干扰，地下停车场入口距离白石路-站西路交叉口出口道仅160米，在该处路段，车辆缓行长度达110米，车辆平均延误时间11s。送客平台能力接近饱和，初期按预测量1480pcu/h，送客平台已经产生排队20米，约三辆车。原规划20个斜列式停车位，不能满足更高的送客需求。
图8 问题汇总
图9 白石路-站西路矛盾点
4.方案优化与评估
(1)针对关键问题开展多情景测试
惠州的城市轨道交通等相关交通基础设施仍处于规划阶段，未来存在波动性变化风险，继而影响轨道交通分担率，小汽车出行率等等。为了确保枢纽设施服务能力可以弹性适应未来，开展了不同情景，不同方案的仿真，共包括三个情景。
情景一：送客平台极限压力测试
针对送客匝道开展不同交通流量、停靠位进行多情景仿真，找出效能最大的匝道配置方案。实验结果表明，在20落客位基础上，增加10个落客车位可提高送客能力约400pcu/h。相同送客交通量，30送客位方案可以减少排队长度约40米。
图10 排队长度记录对比
图11 排队长度分析图
图12 30落客位方案运行效果
情景二：绿波交通效果测试
增加绿波交通的对比测试，验证绿波效果。根据实验结果，无绿波延误东侧交叉口西进口平均延误60秒，有绿波延误47秒，优化效果约13秒。无绿波平均停车次数1.08次，有绿波平均停车0.66次。绿波交通对提高送客车辆行程速度效果显著。
图13 绿波效果对比（延误指标）
情景三：为应对轨道建设时序不确定风险，开展拥堵风险分析
基于不同交通量进行对比测试，探索公交调整比例。结果显示，如远期地铁未开通时，应引导提高常规公交分担比例至50%才可以避免大面积拥堵。
图14 测试场景
(2)改善方案及评估测试
针对惠州北站存在的问题及情景测试结果，以提升效率和通行能力为策略，共提出15条时空优化措施。优化方案主要包括对主要交叉口进行优化，提高交叉口通行能力，减少车辆延误；对送客匝道进行优化，增加送客车位至30个，提升能力；对主要车场出入交通组织进行优化，提高车辆进出效率；对主要送客车流，设置绿波交通，保障送客时效。
图15 优化措施汇总图
经过优化前后对比测试，优化效果显著。初期2025年，惠州北站送客车流平均运行速度35km/h，相比之前提高52%；平均延误18.5s，相比之前减少了41%。远期2050年，惠州北站送客车流平均运行速度31km/h，相比之前提高41%；平均延误31s，相比之前减少了39%。白石路两个主要交叉口服务水平由D、E均提升至C级。
图16 优化后延误对比
图17 优化前后数据对比
5.展望
通过VISSIM对惠州北站交通组织方案进行仿真，并进行交通组织优化，通过优化前后评价数据的横向对比，验证了改进方案的有效性。使VISSIM在高铁站交通设计与仿真中发挥了不可替代的作用。
注：此模型仅仅对惠州北站接驳组织进行交通仿真，站在学术和交通的角度验证了VISSIM在高铁接驳客流仿真中的应用。文中出现的方案不代表最终方案，不可用于他用。惠州北站场站设施布局规划等信息一切以官方正式文件为准！