某交通樞紐立交橋VISSIM路網(wǎng)微觀交通仿真

張 虎

（蘇州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇蘇州221500）

0 引言

現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)模型計(jì)算和微觀交通仿真是尋找最優(yōu)交通控制方案的三種途徑。對于現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，不安全因素的存在、大量資金的投入等困難使得尋求最優(yōu)方案變得難以現(xiàn)實(shí)。而數(shù)學(xué)模型計(jì)算將實(shí)際的復(fù)雜交通流做了很多簡化，使得可信度不高。因此，采用交通仿真已經(jīng)成為尋求最優(yōu)交通控制方案的一種很有效的技術(shù)手段[1]。交通仿真技術(shù)作為ITS（Intelligent Transportion System，智能交通系統(tǒng)）的一項(xiàng)重要內(nèi)容，伴隨著ITS的蓬勃發(fā)展，目前已成為國內(nèi)外交通工程界研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。

VISSIM是目前在我國應(yīng)用最廣泛的微觀仿真模型，國內(nèi)學(xué)者基于VISSIM對交通的微觀仿真做了很多研究。2013年，雷強(qiáng)和廣曉平采用VISSIM對城市立體交叉口的擁堵問題做出了研究[2]。2017年，孫健基于VISSIM仿真對應(yīng)急事件下區(qū)域路網(wǎng)連通進(jìn)行了可靠性研究[3]。

某交通樞紐立交橋在改造后，附近路網(wǎng)的交通擁堵已經(jīng)得到了很大的改善，但信號控制還有待優(yōu)化。基于前人的研究成果，研究通過VISSIM對立交橋及附近路網(wǎng)進(jìn)行微觀交通仿真，對造成交通秩序混亂的原因進(jìn)行分析，為尋找最優(yōu)的信號控制方案建立基礎(chǔ)。

1 可控參數(shù)校正

VISSIM仿真模型中的參數(shù)取值直接影響著仿真結(jié)果，而其參數(shù)缺省值與中國實(shí)際交通狀況并不完全相符合，為了保證仿真結(jié)果的精確需要對模型參數(shù)進(jìn)行校正?？煽貐?shù)是指模型中可以變化的參數(shù)，如最小車頭空距、消除前等待時(shí)間等。

校正的目的是使仿真值與實(shí)測值之間的差距盡可能縮小，以所研究路段平均行程時(shí)間為評價(jià)指標(biāo)，來驗(yàn)證模型的有效性。誤差值越小，則效果越好。仿真區(qū)域中選擇的測試路段長度2 427 m，實(shí)測平均行程時(shí)間為186 s。張長春[4]以路段平均行程時(shí)間為因變量，最小車頭空距、消除前等待時(shí)間、觀察前方車輛數(shù)和平均等車距離等待校正參數(shù)為自變量，建立線性回歸模型。滿足以下模型方程：

其中，Y為路段平均行程時(shí)間（包括停車時(shí)間），是指車輛通過檢測區(qū)段的起點(diǎn)直至離開終點(diǎn)的時(shí)間間隔。

X1為最小車頭空距，表示車輛進(jìn)行車道變換所需要的與前方車輛的最小距離，VISSIM缺省值是0.5 m，顯然按照中國的國情，此值偏小，取值范圍定于0.5～2 m。

X2為消除前的等待時(shí)間，是指車輛在停車線前等待車道變換道直到消失的最大時(shí)間，模型的缺省值是60 s，取值范圍定于45～90 s。

X3為觀察前方車輛數(shù)：表示車輛在仿真中觀察前方車輛的運(yùn)行，然后做出相應(yīng)的反應(yīng)。缺省值為2輛，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，取值為1～4輛。

X4為平均等車距離：定義為車輛停車時(shí)與前方車輛或者與停車線之間的距離，缺省值為2 m。VISSIM中停車時(shí)的平均間距已經(jīng)默認(rèn)附加了m的變化幅度，因此，X4取值需大于1.00 m，經(jīng)驗(yàn)取值范圍為1～4 m。

將每個(gè)參數(shù)根據(jù)取值范圍劃分為4個(gè)水平，采用Matlab計(jì)算來確定最優(yōu)因素水平組合。Matlab計(jì)算結(jié)果表明最優(yōu)組合是X1=1.5，X2=90，X3=3，X4=1。

2 VISSIM路網(wǎng)微觀交通仿真

不同于對某個(gè)路口的仿真，對路網(wǎng)的仿真由于調(diào)查量較大，工作較為細(xì)致繁重。路網(wǎng)仿真的基本數(shù)據(jù)包括路段名稱、車道寬度、交叉口/出入口的位置及間距、信號控制特點(diǎn)（信號配時(shí)、綠信比、是否有左轉(zhuǎn)信號燈等），飽和流量及理論行程時(shí)間等則通過各種渠道獲?。〝?shù)據(jù)主要由課題組提供，部分來源于網(wǎng)絡(luò)）。表1給出了立交橋某路口仿真的輸入流量。

表1 某路口的仿真輸入流量

VISSIM使用兩個(gè)基本的組件（Link和Connect Links）來描述一條連續(xù)的路徑，進(jìn)而描述整個(gè)路網(wǎng)[5]。圖1給出了實(shí)際路況與仿真的對比圖。

VAP是Vehicle Actuated Programming的縮寫，即車輛感應(yīng)控制編程。VAP的控制邏輯用其獨(dú)有的簡單語言來描述。在VISSIM仿真過程中，VAP解譯控制邏輯命令，并且控制VISSIM路網(wǎng)中信號燈色的改變。在對實(shí)際路網(wǎng)建立了仿真后，通過外部信號狀態(tài)生成器（VAP）可自定義邏輯信號，從而為優(yōu)化信號控制方案提供了可能。

圖1 實(shí)際路況與仿真的對比圖

3 結(jié)語

VISSIM提供了多種類型的評價(jià)功能，且可以選取不同的時(shí)間段進(jìn)行評價(jià)，運(yùn)行仿真路網(wǎng)，取600～1 200 s之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行評價(jià)。根據(jù)行程時(shí)間仿真評價(jià)結(jié)果，選取的測試路段行程時(shí)間仿真值與實(shí)際值比較誤差在允許范圍之內(nèi)，所以可認(rèn)定所構(gòu)造的路網(wǎng)符合實(shí)際情況，達(dá)到了路網(wǎng)仿真的預(yù)期要求。