交通仿真技術(shù)在交通工程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

曹　靜　楊孝寬　趙曉華

[摘要]本文簡(jiǎn)要敘述了交通仿真技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),并對(duì)交通仿真技術(shù)在交通工程實(shí)踐教學(xué)中的作用進(jìn)行了描述。同時(shí),以課程設(shè)計(jì)中VISSIM的應(yīng)用為例,闡述了交通仿真技術(shù)在交通工程實(shí)踐教學(xué)中的具體應(yīng)用過程,最后,對(duì)交通仿真實(shí)踐教學(xué)提出幾點(diǎn)建議。

[關(guān)鍵詞]交通仿真 交通工程 實(shí)踐教學(xué)

交通仿真技術(shù),是利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),以交通相關(guān)理論模型為基礎(chǔ),在微型計(jì)算機(jī)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)交通流各種特征、交通控制方式、駕駛行為特性等的模擬,再現(xiàn)實(shí)際交通系統(tǒng)的特性、分析交通系統(tǒng)在各種設(shè)定條件下的可能行為,通過模型仿真試驗(yàn)的結(jié)果,以尋求現(xiàn)實(shí)交通問題的最優(yōu)解、評(píng)價(jià)運(yùn)輸設(shè)施各類設(shè)計(jì)方案的效果。同時(shí),它還可以為各種交通產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)和性能優(yōu)化提供直接的技術(shù)支持,為說服交通管理決策層采納新的交通理念提供幫助。目前,交通仿真技術(shù)已成為交通工程專業(yè)科學(xué)研究和實(shí)踐教學(xué)中不可缺少的重要輔助工具。

一、交通仿真技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的定位

隨著交通仿真技術(shù)逐步發(fā)展和成熟,作為重要科研和分析工具,交通仿真在交通工程實(shí)踐教學(xué)中發(fā)揮了越來越重要的作用。但是,由于其一些固有的缺點(diǎn),所以我們?cè)趯?shí)踐教學(xué)方案的設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)注意教導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)仿真軟件的特點(diǎn),不要對(duì)仿真產(chǎn)生盲目的信任和過分的依賴,同時(shí),在實(shí)踐中以培養(yǎng)其分析問題、解決問題的能力為主導(dǎo)。因此,在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中:

1.以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)為主,仿真實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充

交通仿真,是運(yùn)用交通相關(guān)理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)交通運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬,其應(yīng)用過程同樣需要調(diào)查和補(bǔ)充大量的交通相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)定仿真模型,使仿真能盡量接近真實(shí)情況。同時(shí),仿真得到的只是模擬結(jié)果,并不是完全真實(shí)的情況,因此,在條件允許的情況下,還是宜首選現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的方法。在交通工程實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)中,應(yīng)首先教導(dǎo)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)交通數(shù)據(jù)的采集和處理方法,在此前提下,結(jié)合仿真試驗(yàn)需要掌握綜合調(diào)查和實(shí)驗(yàn)方案的總體設(shè)計(jì)方法。

2.針對(duì)社會(huì)需求有選擇地介紹仿真軟件

現(xiàn)實(shí)中,交通仿真軟件種類繁多,在實(shí)踐教學(xué)中一一列出是不可能實(shí)現(xiàn)的。同時(shí),仿真軟件雖各有特點(diǎn),但是多數(shù)功能具有相似性,故在實(shí)踐教學(xué)中,教師宜重點(diǎn)針對(duì)學(xué)生今后工作需求選取幾款社會(huì)常用軟件重點(diǎn)講解,務(wù)必使其通過實(shí)踐學(xué)習(xí)在未來工作中,能正確認(rèn)識(shí)常用軟件的優(yōu)缺點(diǎn),有效利用現(xiàn)有軟件解決實(shí)際問題。

3.仿真教學(xué)與現(xiàn)實(shí)問題緊密結(jié)合

交通仿真技術(shù)的開發(fā)是為了能更加方便、經(jīng)濟(jì)、有效地解決現(xiàn)實(shí)條件較難實(shí)現(xiàn)或花費(fèi)代價(jià)高昂的交通問題。因此,在實(shí)踐教學(xué)中,應(yīng)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到,仿真技術(shù)只是交通工程實(shí)驗(yàn)和研究的輔助手段,不能單純遇見問題就仿真,盲目相信仿真結(jié)果,應(yīng)學(xué)會(huì)對(duì)現(xiàn)實(shí)問題的合理分析和把握。

二、交通仿真技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

以交通工程課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中利用仿真軟件VISSIM解決懷柔區(qū)某4路交叉口交通組織問題為例,簡(jiǎn)述仿真技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)以10人為一組,每2人負(fù)責(zé)一進(jìn)口道,剩余2人為自由人,視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)按調(diào)查方案設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與分析、解決方案設(shè)計(jì)、仿真分析和方案評(píng)價(jià)必選的程序進(jìn)行。

而在實(shí)際研究過程中,應(yīng)首先初步踏勘,找出問題,再根據(jù)需求選擇仿真軟件,確定具體的調(diào)查數(shù)據(jù)和調(diào)查方案進(jìn)行調(diào)查。然后,設(shè)計(jì)解決方案、仿真分析。最后,根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行方案比選和優(yōu)化。但在實(shí)踐教學(xué)過程中,為了有目的的完成一次完整的仿真教學(xué),節(jié)省教學(xué)時(shí)間,前期的初步踏勘和仿真軟件的篩選,并不列入此次教學(xué)過程中。

1.交通現(xiàn)狀調(diào)查與分析

首先,向?qū)W生簡(jiǎn)要介紹問題交叉口情況,并對(duì)VISSIM輸入、輸出過程進(jìn)行講解,使學(xué)生了解所需調(diào)查的數(shù)據(jù),并組織學(xué)生設(shè)計(jì)調(diào)查方案。完成調(diào)查方案后,帶領(lǐng)學(xué)生利用JAMAR、秒表、攝像機(jī)等調(diào)查儀器,對(duì)問題交叉口進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和分析,找出問題原因,根據(jù)方案設(shè)計(jì)和軟件需要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。

2.方案設(shè)計(jì)

引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)現(xiàn)狀分析結(jié)果,應(yīng)用交通組織和交通控制等理論成果和經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)初始化交通組織方案。初始化分析應(yīng)盡量完整,尤其需要注意將影響方案設(shè)計(jì)的各種因素盡量納入到初始方案中。

3.評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇

指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)研究目標(biāo)和交通仿真軟件VISSIM的評(píng)價(jià)模塊可輸出參數(shù)及其特點(diǎn),選擇確定評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案的指標(biāo)集和評(píng)價(jià)方法,并確定評(píng)價(jià)參數(shù)的閥值。

4.仿真分析

利用課堂講解和課下指導(dǎo)相結(jié)合的方法,使學(xué)生掌握VISSIM軟件的使用方法和特點(diǎn)。指導(dǎo)學(xué)生針對(duì)不同設(shè)計(jì)方案搭建VISSIM仿真路網(wǎng),并根據(jù)所調(diào)查的幾何參數(shù)、交通流運(yùn)營(yíng)參數(shù)和駕駛特征參數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或處理結(jié)果對(duì)VISSIM仿真模型進(jìn)行標(biāo)定。經(jīng)過與現(xiàn)狀的多次對(duì)比和調(diào)試后,對(duì)各方案進(jìn)行仿真分析,導(dǎo)處所的評(píng)價(jià)參數(shù)。

5.方案比選和完善

根據(jù)仿真輸出結(jié)果對(duì)所設(shè)計(jì)的各解決方案進(jìn)行評(píng)價(jià)比較,選擇出滿足評(píng)價(jià)要求的最適宜方案,并形成最終方案;如無滿足評(píng)價(jià)要求方案則根據(jù)仿真結(jié)果系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)方案,找出影響方案的關(guān)鍵因素,有針對(duì)性的調(diào)整和完善設(shè)計(jì)方案,形成新的交通流組織方案,并返回上一步驟。

三、建議

根據(jù)以上分析,結(jié)合教學(xué)實(shí)際效果和經(jīng)驗(yàn),交通仿真實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)交通仿真特點(diǎn),以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性和分析、解決的問題為目標(biāo)做到:(1)教導(dǎo)學(xué)生不盲目使用仿真軟件,注意分析不同仿真軟件的適用性;(2)以課題研究形式,督促學(xué)生針對(duì)不同現(xiàn)實(shí)案例,設(shè)計(jì)和使用實(shí)驗(yàn)和仿真技術(shù),解決問題;(3)課上講解常用仿真軟件,開設(shè)課外興趣和創(chuàng)新小組,對(duì)有興趣的學(xué)生進(jìn)行擴(kuò)展訓(xùn)練和指導(dǎo),鼓勵(lì)對(duì)專業(yè)軟件的編寫和開發(fā)。

參考文獻(xiàn):

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