交通仿真技術在道路交通工程中的應用

范 春 香

(山西省交通建設工程監(jiān)理有限責任公司，山西 太原 030012)

0 引言

交通仿真屬于新興的交通技術，在道路交通工程建設期間占據十分重要的作用，可以更好的解決交通堵塞問題，降低事故的發(fā)生幾率。據此，國家應高度重視交通運輸業(yè)，采用交通仿真技術，促使交通運輸業(yè)的快速發(fā)展。

1 交通仿真分類及功能

1.1 宏觀層面交通仿真

交通系統(tǒng)較為復雜，且其屬于連續(xù)流而非支流，對個體車輛并不單獨進行標識。相較其他行業(yè)，交通流對計算機資源沒有太多限制要求，但卻具備較快的仿真速度，在基礎設施建設過程中占據十分重要的作用。當前我國科學技術正處于不斷發(fā)展過程中，但目前的計算機水平完全可以大規(guī)模采用交通宏觀仿真技術，且宏觀技術更多注重交通密度與速度，因此其精確度較低，應用范圍較小。

1.2 中觀層面交通仿真

中觀層面的交通仿真主要在宏觀仿真的基礎上，在宏觀交通系統(tǒng)中引入單個車輛，標識單個車輛的行駛速度、屬性以及具體位置等。中觀交通仿真技術具備更為廣泛的應用范圍，且可以有效控制交通流。

1.3 微觀層面交通仿真

在交通信息流中，每個獨立的車輛均可以被看做研究對象，因此，微觀層面的交通仿真技術可以標識個體車輛。在掃描每段交通道路時，微觀仿真系統(tǒng)可以在短時間內記錄車輛的速度與特性，有效模擬了交通流的波動情況。不同于宏觀與中觀仿真系統(tǒng)，微觀仿真系統(tǒng)對計算機資源的要求更高，且其仿真速度更慢，可以研究小部分道路設施，并準確測量每輛車的速度、位置等參數信息。

2 交通仿真系統(tǒng)的工作程序

2.1 提取儲存交通數據信息

交通仿真系統(tǒng)可以利用自身的數據提取技術有效提取交通運輸過程中的數據信息，并利用自身的儲存技術，將這些數據轉化為固定格式，以留作儲備。由當前交通運輸現(xiàn)狀可以看出，此種系統(tǒng)已經被廣泛應用至各大城市的交通樞紐系統(tǒng)中，且其還可以實時顯示、評價交通實際情況，促使了交通流計算監(jiān)督工作的順利進行。

2.2 做好預測分析

由大量的實踐可以看到，將歷史交通量、歷史數據發(fā)展趨勢以及歷史數據相似性作為參照標準，可以在短時間內預測交通事件的發(fā)生，且期間最為關鍵的便是交通黑點的分析工作。整個分析過程中，工作人員主要以交通事故數據與擁堵數據為基礎，制作類比分布圖，在分析其發(fā)生原因的基礎上提出針對性的解決措施。同時，仿真系統(tǒng)還可以建立三維的城市環(huán)境，并引入了多種多媒體技術，3D化了交通路網與車輛。除此之外，使用交通仿真系統(tǒng)還可以增強預測結果的準確性與仿真效果的逼真性，而這也增大了工作量，需要投入更多的時間。

2.3 制定相應的決策支持

在仿真系統(tǒng)制定決策支持時應做好以下三方面工作，首先是交通渠化的決策支持，分析系統(tǒng)收集的路段交通數據，針對性的制定解決措施。其次是配時的決策支持，收集分析交通流速數據，并利用配時算法針對性的解決路網的配時問題。最后是交通規(guī)劃的決策支持，系統(tǒng)需要大范圍的收集路段的交通流量數據，并在利用交通配置理論的基礎上全面分析支持決策。在此過程中，系統(tǒng)可以在遵循交通規(guī)劃理論的基礎上，結合路網信息，直接顯示交通結果，并準確預測。

3 交通仿真技術在道路交通工程中的應用

本文以某城市的道路為例，分析了交通仿真技術的具體應用，預測了此道路段的交通需求、項目交通量、非項目交通量等信息，且針對交通問題提出了針對性的解決措施，指出了交通仿真技術的實際應用效果。

3.1 預測交通需求

交通需求預測屬于城市交通規(guī)劃過程中最為關鍵的環(huán)節(jié)，主要判斷道路的趨勢交通量、轉移交通量以及誘增交通量等項目。

3.2 預測項目交通量

在仿真系統(tǒng)的應用過程中，主要以某城市的綜合交通規(guī)劃文件為基礎，統(tǒng)計分析了居民的出行方式及各種用地產生率與吸引率，調查了區(qū)域范圍建筑物吸引及發(fā)生的人流量數據，認為在2018年，此路段高峰時期將會產生530 pcu/h的交通量，其中吸引量為270 pcu/h，產生量為260 pcu/h。同時，在此基礎上，將預測項目交通量疊加至交通小區(qū)，利用彈性系數法與約束重力模型，預測2018年完成開發(fā)項目后，交通道路高峰期內機動車的OD矩陣。

3.3 預測非項目交通量

過境交通與區(qū)內出行交通均屬于非項目交通量預測的組成部分，在本次研究中主要預測交通小區(qū)間的出行交通量。工作人員對此段道路的交通流量進行實地調查分析，并劃分虛擬小區(qū)，在反推OD矩陣時采用Trans CAD方法，推算種子OD矩陣，得出各小區(qū)間的OD交通量，且交通區(qū)間內的阻抗越大，代表出行量越低。同時在結合此城市綜合交通規(guī)劃政策文件的基礎上，統(tǒng)計道路高峰期的交通出行率，計算交通現(xiàn)狀的發(fā)生量與吸引量，在校準種子OD矩陣時采用反推OD矩陣方法，確定相關的交通數據參數。除此之外，在未來非項目交通量的預測方面還采用了原單位法，得到了2018年不開發(fā)項目時交通小區(qū)間高峰機動車的OD矩陣。

3.4 交通問題改善措施

針對上述數據分析，在結合城市土地利用情況以及路網規(guī)劃現(xiàn)狀的基礎上，提出了以下三種改善措施。首先是采用單向交通，利用東西分路的方法將需要采用單向交通的路段分為兩條路，確保來往車輛分開運行。同時，在此公路的北西交叉口處設置禁左行駛標志，南西交叉口處設置禁右轉標志。其次應采用協(xié)調限制方法，在所管理的范圍內，協(xié)調控制道路的綠波帶，并設置渠化路口。比如可以將左轉車道設置為魚肚皮模式，并在兩條道路的交叉口設置導流島，在遵照路權分配原則的基礎上提高道路交叉口的交通水準。最后應將交通仿真技術應用至城市交通信號的控制過程中，在城市交通研究過程中，人們往往會探討分析交通信號控制系統(tǒng)中參數設置的合理性及道路交通需求的合理性，但實際工作中卻很難獲得這些數據信息。而采用交通仿真系統(tǒng)可以有效模擬道路運行情況，并不斷提升系統(tǒng)的設置參數，有效避免了不確定性因素導致的道路交通偏差問題，提高了交通信號的控制效果。

3.5 交通仿真結果

在此城市道路交通工程中采用交通仿真技術明顯改善了各路段的交通情況，縮短了交叉口處人們的等待時間與車輛排隊時間，降低了路網飽和度，切實減少了汽車尾氣的排放量，有效保護了環(huán)境。根據上述改善方案可以看出，在組織協(xié)調單向交通流方面，主要將行駛車輛流轉變?yōu)閱我环较颍朔N方法可以最大程度的調動現(xiàn)有的道路資源，充分挖掘了道路交通潛力。且控制某段道路還可以實現(xiàn)全路段的通暢性，有效均衡了周圍路段的交通流。但此種方法也存在一定缺陷，其提升了行人過馬路的幾率，影響了路段中公交車輛的出行情況，延長了部分車輛行程。除此之外，為了有效降低交叉路口交通事故問題的發(fā)生幾率，還應采用協(xié)調控制與限制方案，在縮短車輛排隊時間、運行時間以及停車時間的基礎上，降低汽車尾氣的排放量，由根本上提高交通路網運輸效果，確保人們安全出行。

4 結語

作為新興的交通技術，交通仿真技術在城市道路管理過程中占據著十分重要的位置，為人們的出行提供了更多選擇，提高了人們出行的安全性。文章全面分析了交通仿真技術在道路交通工程的具體應用，以期更好的把握此項技術，促進推廣使用，從而更好的解決交通運輸問題，為人們的生活帶來更多便利。

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