基于VISSIM模擬交叉路口

1、石家莊鐵道大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院創(chuàng)新實(shí)踐報(bào)告專 業(yè) 交 通 工 程 班 級(jí) 交 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 陳隊(duì)永 劉博航成 績(jī) 完成日期 2010 年 9 月 24 日基于VISSIM模擬交叉路口 （石家莊鐵道大學(xué)交通工程分院 石家莊）摘要：影響交叉路口交通特性的因素主要為交叉路口的長(zhǎng)度、構(gòu)型、 交通流特征以及設(shè)計(jì)車速, 利用微觀仿真工具vissim對(duì)交叉路口的這些影響因素進(jìn)行了仿真分析。關(guān)鍵詞：交通仿真 vissim 交叉路口VISSIM simulation based on the intersection（Shi JiaZhuang Tiedao University Shi JiaZhua

2、ng China）Wei DaAbstract: The characteristics of the intersection traffic crossing the length of the main factors, configuration, traffic flow characteristics and the design speed, the use of microscopic simulation tools vissim on the intersection of these factors were simulated.Keywords： Traffic Sim

3、ulation Vissim Intersection一引言在2010的暑假小學(xué)期中，我們通過(guò)vissim軟件來(lái)模擬交通的運(yùn)行情況，主要是對(duì)“育才街與裕華路”和“運(yùn)河橋”的情況進(jìn)行了模擬運(yùn)算。在本次的運(yùn)算中，通過(guò)掌握Vissim軟件的常用功能，進(jìn)行一般單交叉口的交通情況仿真，并得出了一些有用的結(jié)論。使我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中對(duì)于交通工程的感性認(rèn)識(shí)有了進(jìn)一步的提高。二、仿真的定義與分類交通仿真是20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來(lái)的，采用計(jì)算機(jī)數(shù)字模型反映復(fù)雜交通現(xiàn)象 的交通分析方法，屬于計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真范疇，是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在交通工程領(lǐng)域的一個(gè)重要應(yīng)用。它利用計(jì)算機(jī)對(duì)所研究對(duì)象、交通系

4、統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、行為以及參與交通控制者一人的思維過(guò)程和行為特征進(jìn)行較為真實(shí)的模仿，具有直觀、準(zhǔn)確和靈活的特點(diǎn)，是描述復(fù)雜道路交通現(xiàn)象的一種有效手段。交通仿真是復(fù)現(xiàn)交通流時(shí)間和空間變化的技術(shù)，仿真模型的建立以及仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是交通仿真研究的兩個(gè)核心內(nèi)容。根據(jù)交通仿真模型描述程度的不同，可分為：1）微觀交通仿真模型 微觀交通仿真模型對(duì)交通流的描述以單個(gè)車輛為基本單元，車輛在道路上的跟車、超車及車道變換等微觀行為都能得到較真實(shí)的反映。微觀交通仿真模型對(duì)交通系統(tǒng)的要素及行為的細(xì)節(jié)描述程度最高。2）中觀交通仿真模型 中觀交通仿真模型對(duì)交通流的描述往往以若干輛車構(gòu)成的隊(duì)列為單元，能夠描述隊(duì)列在路段和結(jié)

5、點(diǎn)的流入流出行為，對(duì)車輛的車道變換之類的行為也可用簡(jiǎn)單的方式近似描述。中觀交通仿真模型對(duì)交通系統(tǒng)的要素及行為的細(xì)節(jié)描述程度較高。3）宏觀交通仿真模型宏觀交通仿真模型對(duì)交通流的描述可通過(guò)流量一密度一速度關(guān)系等集聚性宏觀模型來(lái)完成。車輛的車道變換的細(xì)節(jié)行為不予描述。宏觀交通仿真模型對(duì)交通系統(tǒng)的要素及行為的細(xì)節(jié)描述處于一個(gè)較低的程度 。三、微觀仿真系統(tǒng)行駛方向相同的兩股或多股車流沿著相當(dāng)長(zhǎng)的路段, 不借助交通控制設(shè)施進(jìn)行的交叉。 當(dāng)一合流區(qū)后面緊接著一分流區(qū); 或當(dāng)一條駛?cè)朐训谰o接著一條駛出匝道, 并在二者之間有輔助車道連接時(shí), 就構(gòu)成了交織區(qū)。在互通式立交中, 環(huán)形立交和全苜蓿葉形立交的出入口匝道

6、之間就存在著典型的交織區(qū)。而在于這些交織曲中，對(duì)交通的通行能力有很高的要求，既要快速的通行，且用最少的資源，這就要求我們事先進(jìn)行嚴(yán)格的仿真，在小學(xué)期中我們就采用Vissim來(lái)仿真其運(yùn)算。Vissim是一個(gè)微觀交通流仿真系統(tǒng), 由德國(guó)PTV公司開(kāi)發(fā)。它是一個(gè)離散的、隨機(jī)的、以0.1s為時(shí)間步長(zhǎng)的微觀交通仿真模型。車輛的縱向運(yùn)動(dòng)采用了心理生理跟車模型，橫向運(yùn)動(dòng)（車道變換）采用了基于規(guī)則 （Rulebased）的算法。駕駛員行為模擬分為保守型和冒險(xiǎn)型。車輛沿用戶定義的或從Vissim輸入的數(shù)據(jù)移動(dòng)。Vissim提供了圖形化的界面，用2D或3D動(dòng)畫直觀顯示車輛運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用動(dòng)態(tài)交通分配進(jìn)行路徑選擇 。系統(tǒng)

7、核心仿真模型車輛跟蹤模型采用德國(guó)Karlsruhe 大學(xué)WIEDEMANN教授的 “心理物理學(xué)跟車模型”，模型建立在駕駛員反應(yīng)行為之上。Vissim所使用的 “心理物理學(xué)跟車模型”的基本觀點(diǎn)是：一個(gè)較快車輛在接近一部較慢速行駛車輛時(shí), 駕駛員將減速至個(gè)人的心理閥值, 由于它不能精確決定前面車輛的車速，其速度將減至低于前面車輛的車速。當(dāng)減至另一個(gè)心理閥值時(shí)，他將又慢慢地加速。其模擬結(jié)果就是車輛加、 減速反復(fù)迭代的過(guò)程。四：實(shí)驗(yàn)原理及過(guò)程信號(hào)交叉口微觀交通仿真的組成要素主要包括道路、車輛、交通信號(hào)及評(píng)價(jià)分析4個(gè)部分，其中以車輛的情況最為復(fù)雜，包括車輛類型、車輛加減速度、車輛跟馳特性、車輛變道特性等

8、。只有依據(jù)實(shí)際交通情況，準(zhǔn)確設(shè)定各部分的參數(shù)，才能保證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確與可靠。本次實(shí)驗(yàn)使用的Vissim是一種微觀、時(shí)間驅(qū)動(dòng)、基于駕駛行為的仿真建模工具，可以建模和分析各種交通條件下，城市交通和公共交通的運(yùn)行狀況，是評(píng)價(jià)交通工程設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃方案的有效工具。（一）、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)本實(shí)驗(yàn)要應(yīng)用Vissim仿真一個(gè)信號(hào)交叉口。其基本數(shù)據(jù)如表1所示。車輛速度平均為40km/h。表1 道路基本數(shù)據(jù)表方向方向車道數(shù)(條)單車道寬度(m)交通流量(v/h)非機(jī)動(dòng)車(b/h)行人流量（p/h）東左轉(zhuǎn)13.01200235直行23.01155100右轉(zhuǎn)13.01000出口33.5-南左13.5500330直20010

9、0右1500出口23.5-西左進(jìn)口13.01000214直進(jìn)口23.01023100右進(jìn)口13.01450出口33.5-北左13.5500326直200100右150-出口23.5-圖一、 育才街裕華路示意圖（二）、交通信號(hào)燈控制交通信號(hào)控制三個(gè)設(shè)置參數(shù)，即相位、配時(shí)、與時(shí)段設(shè)置。將圍繞優(yōu)化配時(shí)方案，合理放行路口路段的交通車輛和行人而配套的設(shè)置方案。相位設(shè)置：一個(gè)相位周期完成某個(gè)交通路口東南西北四個(gè)方向的人行和車輛的放行；配時(shí)設(shè)置：定義每個(gè)相位的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)（即：某個(gè)相位綠燈，綠閃和黃閃時(shí)間）。時(shí)段方案：描述了每日各個(gè)時(shí)間段采用何種配時(shí)設(shè)置的方案。我們可以看出通過(guò)上述三個(gè)參數(shù)的基本設(shè)置，就可以基本

10、定義一個(gè)平叉路口的放行方案，但是，上述方案并不能動(dòng)態(tài)準(zhǔn)確的描述各個(gè)時(shí)段，如果要更加精確的進(jìn)行配時(shí)設(shè)置，只能根據(jù)對(duì)交通流量大小的肉眼觀察的經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。所以，為了更加理想的對(duì)交叉路口進(jìn)行交通規(guī)劃，合理完成配時(shí)方案的自動(dòng)生成，適時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化綠信比參數(shù)，那么就需要結(jié)合我們下面所談到的車流量檢測(cè)分析子系統(tǒng)和交通流量動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)子系統(tǒng)。圖二、信號(hào)控制機(jī)圖三、時(shí)間控制（三）車流量檢測(cè)車流量檢測(cè)系統(tǒng)，按收集流量的傳感器不同來(lái)分類，主要包括地感和視頻二大類。地感線圈收集到的交通流量反饋給單點(diǎn)式交通信號(hào)控制主機(jī)后，即可方便的預(yù)測(cè)下個(gè)紅燈周期和配時(shí)方案的改變狀態(tài)。而視頻作為車流量檢測(cè)系統(tǒng)，在不考慮上下游相關(guān)路口流

11、量變化的交通流數(shù)據(jù)的影響情況下，我們可以采用較為模糊的視頻交通信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，從而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)式交通感應(yīng)控制。具體方式為：在路口規(guī)劃多個(gè)虛擬的視頻線圈，通過(guò)檢測(cè)經(jīng)過(guò)線圈車流量信息的大小，動(dòng)態(tài)地為下個(gè)周期相應(yīng)相位的配時(shí)方案增加或減少配時(shí)設(shè)置。本方案是不在指揮中心面控模式下解決交通擁堵的放行思路，較為適合中小城市的道路交通控制。但是對(duì)較大城市在進(jìn)行感應(yīng)控制時(shí)，還需結(jié)合各個(gè)相關(guān)路口的交通流量信息，進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)調(diào)化處理，我們稱之為指揮中心面控，實(shí)現(xiàn)指揮中心面控的集中協(xié)調(diào)式交通信號(hào)控制的前提是車流量預(yù)測(cè)分析子系統(tǒng)的建設(shè)。圖四、運(yùn)河橋仿真示意圖（四）交通路口仿真系統(tǒng)與車流量預(yù)測(cè)分析交通路口仿真系統(tǒng)在基于交

12、通流的宏觀仿真、車輛行為的微觀仿真模型以及信號(hào)燈配時(shí)理論的基礎(chǔ)上，適用于城市道路規(guī)劃設(shè)計(jì)、模擬交叉路口車流通行狀況和交叉路口信號(hào)燈相位的設(shè)置等領(lǐng)域的交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析。交通路口仿真系統(tǒng)由以下三個(gè)主要部分組成：交叉路口道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，交叉路口道路仿真及分析，交叉路口信號(hào)燈配時(shí)。交通路口仿真系統(tǒng)面向各類交通規(guī)劃部門或決策部門，可以從多種數(shù)據(jù)源導(dǎo)入或用戶自己創(chuàng)建交通路網(wǎng)模型，并設(shè)置交叉口信號(hào)燈等仿真參數(shù)，經(jīng)過(guò)仿真運(yùn)算，動(dòng)畫顯示仿真過(guò)程，并用多種方式顯示統(tǒng)計(jì)結(jié)果，從而為各類交通規(guī)劃人員提供離線規(guī)劃的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具，提高規(guī)劃的精度與效果，或作為交通決策部門的決策支持工具。交通路口仿真系統(tǒng)為城市交通信

13、號(hào)的綠性比參數(shù)設(shè)置的優(yōu)化提供了良好的數(shù)據(jù)模型和理論依據(jù)，為基于指揮中心面控的城市路口交通信號(hào)控制的配時(shí)方案的自動(dòng)生成提供了解決方案。五、結(jié)論通過(guò)vissim的模擬，得出了“育才街裕華路”和“運(yùn)河橋”的仿真效果?？梢钥闯觯凇坝沤衷ＨA路”這個(gè)十字路口上還有一些弊端需要改進(jìn)，在東西方向的車輛需要向南或向北轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)減慢南北方向和東西方向車輛的通過(guò)能力，要是在高峰期（車輛迅速增多的時(shí)候），將表現(xiàn)得十分明顯，甚至發(fā)生嚴(yán)重塞車的情況。對(duì)于此，可以采取將紅綠燈的固定配時(shí)改為將東西方向延長(zhǎng)，需要向南或向北轉(zhuǎn)的車輛時(shí)間基本不變，可以緩解在高峰期的擁堵現(xiàn)象。在“運(yùn)河橋”的模擬中，可以看出，“運(yùn)河橋”是一個(gè)南北和東西方向的立交橋，但它并沒(méi)有很有效的設(shè)計(jì)。具體表現(xiàn)在當(dāng)往西行的車輛需要掉頭向東行時(shí)并不能完成，竟然要繞到下一個(gè)路口才能實(shí)現(xiàn)。這就大大降低了出行的效率。六、結(jié)束語(yǔ)在經(jīng)過(guò)了這次小學(xué)期的Vissim學(xué)習(xí)后，讓我自己對(duì)于交通仿真軟件有了一定的了解，并編寫和調(diào)試了簡(jiǎn)單的仿真程序，對(duì)于交通有了從感性到理性上的認(rèn)識(shí)，知道怎樣利用科學(xué)的方法去處理現(xiàn)實(shí)中所遇到的問(wèn)題。在學(xué)習(xí)中所遇到的問(wèn)題也知道如何通過(guò)同學(xué)及老師的幫助。也對(duì)圖書館的檔案資料和電子資料的查閱有了更深的認(rèn)識(shí)。在大學(xué)，一個(gè)人就是在不斷的學(xué)習(xí)過(guò)程中逐漸成長(zhǎng)起來(lái)的，對(duì)知識(shí)的渴求是學(xué)習(xí)的不