交通建模仿真

1、1. VISSIM介紹VISSIM為德國PTV公司開發(fā)的微觀交通流仿真軟件系統(tǒng)，用于交通系統(tǒng)的各種運行分析。該軟件系統(tǒng)能分析在車道類型、交通組成、交通信號控制、停讓控制等眾多條件下的交通運行情況，具有分析、評價、優(yōu)化交通網絡、設計方案比較等功能，是分析許多交通問題的有效工具。VISSIM軟件系統(tǒng)內部由交通仿真器和信號狀態(tài)發(fā)生器兩大程序組成，它們之間通過接口來交換檢測器的呼叫和信號狀態(tài)。交通仿真器是一個微觀的交通流仿真模型，它包括跟車模型和車道變換模型。信號狀態(tài)發(fā)生器是一個信號控制軟件，它以仿真步長為基礎不斷地從交通仿真器中獲取檢測信息，決定下一仿真時刻的信號狀態(tài)并將這信息傳送給交通仿真器。圖1

2、.1交通仿真器和信號狀態(tài)產生器之間的交流2.仿真模型的說明交通仿真是典型的離散系統(tǒng)仿真，被仿真事件在時間上是離散的、隨機的，交通行為的產生整體符合分布規(guī)律。仿真模型是用一系列的數據、邏輯條件表達式和若干公式組成。 2.1路口描述模型 路口描述模型描述了交叉口的形狀、車道功能等，是用一組數據表示的靜態(tài)模型，在仿真過程中保持不變。模型參數是通過路口參數輸入對話框送入的。參數有：路口名稱，路口類型（正十字口，畸形口，丁子口），畸形口中心距，車道數，車道寬，停車線距離，隔離帶寬，車輛檢測器位置，車道功能選擇等。 22車輛描述模型 車輛描述模型描述了車輛的形狀、位置、顏色、速度、來向、去向、期望速度、車

3、輛反應時間等。模型參數隨著車輛的隨機生成而產生，某些參數隨著車輛的運行而改變。車輛描述模型與車輛生成模型、車輛運行模型有著密切的關系，是它們模型算法執(zhí)行結果的直接反映。 2.3車輛生成模型 車輛生成模型描述了車輛的隨機到達數分布，到達車輛的車型分布，到達車輛的流向分布，到達車輛車道選擇方法，到達車輛車色分布。車輛生成模型是交叉口車輛運行模型的基礎。 (1)車輛到達數分布模型 車輛到達數的分布是離散型的隨機分布，又稱之計數分布，反映了在某一固定時段內到達給定地點車輛的隨機數。車輛到達分布數常見的有泊松分布、二項分布、負二項分布三種。其中泊松分布用于描述計數時間間隔極短，車流密度不大，車輛間相互影

4、響較小，其他外界干擾基本不存在的交通狀況；二項分布用于描述車輛比較擁擠，自由行駛機會不多的車流；負二項分布用于描述車輛稀密相間，具有高方差的車流。泊松分布基本公式是： 式中：p(x)為在計數間隔t內到達x輛車的概率；x為給定時間間隔到達的車輛數；e為自然對數的底數，e=2.71828；m=t為計數間隔t內平均到達的車輛數，N是小時交通量，為車輛平均到達率（veh/s），t為每個計數間隔持續(xù)的時間（s）。 (2)車道選擇模型 車輛車道選擇取決于車道功能的劃分。根據用戶指定的車道功能，各入口引道最內側車道分配給左拐車，最外側車道分配給右拐車，直行車加入到允許直行的車道中交通量較少的車道。2.4車輛

5、運行模型 車輛運行模型是交通仿真模型的核心，它決定了車輛自由行駛、跟車行駛、加速、減速、拐彎、紅黃燈停車、避車等全過程。 (1)車輛速度模型 自由行駛 在交叉口入口路段或出口路段，如果前導車和跟隨車的距離超過某個極限值dmax時，認為前導車對跟隨車不產生影響，這時跟隨車以期望速度行駛，即： CarSpeed=RoadSpeed 避車 直行車與相交道路左轉車在沖突點A附近相遇時發(fā)生沖突現(xiàn)象或直行車與右轉車在匯流點B附近相遇時發(fā)生匯流現(xiàn)象，如圖1所示。在本仿真模型中，由于每一方向的車輛都按渠化后的固定軌跡行駛，所以路口形狀給定后，沖突點和匯流點是若干個固定點。我們認為車輛離這些點一定距離時，就要根

6、據對向來車的情況考慮避車。我們把這個距離稱為沖突檢測距離。 圖2.1 交叉口內車輛沖突示意圖a 左轉車與直行車的沖突 當車輛進入沖突檢測距離內，車輛每走一步都要做如下判斷： 當本車到沖突點的距離小于對向車到沖突點的距離時，本輛車繼續(xù)行駛。 當本車到沖突點的距離大于對向車到沖突點的距離時，本輛車減速行駛到沖突點附近停止，等待對向車通過。 當本車到沖突點的距離等于對向車到沖突點的距離時，本著直行優(yōu)先的原則，本車若是直行車則如繼續(xù)行駛，若是左拐車則如減速停止。 若對向來的是車隊，且頭車按如上的規(guī)則判斷后應優(yōu)先通過沖突點，這時本輛車不僅要為對向頭車讓路，而且要為車隊所有車讓路。車輛是否接成車隊的依據是

7、要看前后兩車間的距離是否小于某一給定值。 b 右轉車的匯流避車 如圖1所示的車輛右轉時，認為右拐車要插入直行車的車流中，就如同高速公路入口處的車輛插入行駛一樣。右轉車輛進入沖突檢測距離內，就不斷檢測直行車流的間隙。當間隙超過安全插入間隙時，右轉車行駛入隊，當間隙小于安全插入間隙，右轉車等待下一次匯流機會。(2)車輛步長模型 車輛每走一步的距離是此步速度與上步到此步仿真時間間隔的乘積。即：(3)跟車模型跟車行駛 如果前導車和跟隨車的距離小于dmax時，前導車的行為將對跟隨車速度產生很大影響。如何反映這一現(xiàn)象，就是跟車模型要解決的問題。 跟車理論的基本表示式為： 反應（t+T）=靈敏度刺激(t)

8、ISSIM采用的跟車模型是Wiedemann于1974年建立的生理-心理駕駛行為模型。該模型的基本思路是：一旦后車駕駛員認為他與前車之間的距離小于其心理（安全）距離時，后車駕駛員開始減速。由于后車駕駛員無法準確判斷前車車速，后車車速會在一段時間內低于前車車速，直到前后車間的距離達到另一個心理（安全）距離時，后車駕駛員開始緩慢地加速，由此周而復始，形成一個加速、減速的迭代過程。 圖2.2 VISSIM中的跟車模型(Wiedemann 1974)3仿真過程利用VISSIM仿真建模需要的基本資料包括：道路的車道數、各車道寬度、車道功能劃分、人行道寬度、分隔帶情況、坡度等基礎數據，還有路網中各進口的交通量、轉向比例、交叉口的信號配時及控制類型等。VISSIM仿真主要有以下幾個步驟。1)添加路段，主干道為雙線四車道，支干道為單向雙車道，只能入不能出。如下圖：2)設置路段屬性，如下圖3)輸入車輛，主干道車輛數為650和550,上入支路為380，下入支路為320,如下圖：4)設置仿真參數，仿真時間為600仿真秒，起始時間00:00:00，仿真精度2時間步長/仿真秒，運行速度5.0仿真每秒，如下圖：5)創(chuàng)建