基于交通仿真軟件的交通組織方案評(píng)價(jià)研究

王霄維

(長(zhǎng)春師范大學(xué)，長(zhǎng)春 130032)

道路交通主體是人、車、路，要研究它們之間的關(guān)系。把交通路網(wǎng)看作一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，交叉口是節(jié)點(diǎn)，路段用連線表示，然后利用OD矩陣原理進(jìn)行分析研究，把時(shí)間空間概念用矩陣的形式表述出來(lái)，進(jìn)行方向性和差異化研究。

1 研究現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

與一些國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，我國(guó)的交通業(yè)起步較晚，在科技領(lǐng)域和管理技術(shù)領(lǐng)域還有較大的差距。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的交通系統(tǒng)較為完善，在組織管理和行車人員安全方面都有較大的保障。國(guó)外相關(guān)學(xué)者持之以恒地進(jìn)行研究，不斷使交通更加優(yōu)化，這為減少安全事故發(fā)生、增強(qiáng)通行能力都奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在道路行駛的過(guò)程中，為了最大程度地減少安全事故的發(fā)生、幫助行車人員脫離危險(xiǎn)，歐美國(guó)家的相關(guān)工作者早在上世紀(jì)就開(kāi)始著手于對(duì)道路的管理，為了更好地提升交通運(yùn)輸效率。加大對(duì)交通道路的優(yōu)化和交通管制能夠使交通更加順暢。美國(guó)研究團(tuán)隊(duì)在上世紀(jì)八十年代對(duì)交通優(yōu)化進(jìn)行了大量的調(diào)查和研究，在實(shí)施具體的政策時(shí)，雖然每個(gè)地區(qū)都沒(méi)有太大差異，不過(guò)因?yàn)楦鞯貐^(qū)地理、政治等原因的限制出現(xiàn)了不同的結(jié)果，一些州抓住了自身的特點(diǎn)研究出了一套屬于自己的方案，從而更好地保障交通。

1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)相關(guān)研究的現(xiàn)階段甚至未來(lái)很長(zhǎng)時(shí)間都會(huì)將更多的精力致力于交通組織研究領(lǐng)域。這不僅取決于技術(shù)，也取決于觀念上傳統(tǒng)保守的狀態(tài)。許多領(lǐng)導(dǎo)者在交通管理的過(guò)程中僅僅靠自己的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行決斷，并沒(méi)有形成較為科學(xué)的管理體系，這就會(huì)給未來(lái)的規(guī)劃帶來(lái)很大的隱患。

在國(guó)內(nèi)研究的過(guò)程中，研究者們主要對(duì)道路的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)造成風(fēng)險(xiǎn)的因素也作了大致的總結(jié)，并依據(jù)提供的數(shù)據(jù)對(duì)造成風(fēng)險(xiǎn)的原因進(jìn)行分析，使得交通組織方案的研究有了新進(jìn)展。為了能夠最大程度上保障道路通暢和行車人的安全，北京工業(yè)大學(xué)很早就對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行深入討論，為更好地優(yōu)化交通做足準(zhǔn)備，并且研制出仿真系統(tǒng)，更好地觀察和決斷交通規(guī)劃。國(guó)內(nèi)還有更多的研究持續(xù)開(kāi)展，但是其根本問(wèn)題是沒(méi)有形成較為完善的體系，所研究的內(nèi)容不夠深入，對(duì)交通組織方案的優(yōu)化還需要隨著社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行不斷地調(diào)整。要不斷根據(jù)已經(jīng)發(fā)生的事故吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，減少交通事故的發(fā)生頻率，選擇和構(gòu)造更適合我國(guó)交通發(fā)展的體系。我國(guó)加大對(duì)交通組織方案的研究是十分有必要的。

2 基于TCAD規(guī)劃軟件的OD矩陣技術(shù)

為了推出OD的分布量,采取反推路段觀測(cè)流量的方法即OD反推法。在OD反推時(shí)要設(shè)立目標(biāo)函數(shù)，并推算出OD的最好估計(jì)值，根據(jù)不同的目標(biāo)函數(shù)計(jì)算出不同的OD矩陣模型。道路的交通數(shù)據(jù)可以采用交通部門的數(shù)據(jù)，不用開(kāi)展OD調(diào)查會(huì)，從而節(jié)約資金。

OD的反推程序是TCAD的一個(gè)迭代過(guò)程，它可以在矩陣和交通分配階段進(jìn)行換算，這個(gè)程序需要一個(gè)原始OD矩陣。它的優(yōu)點(diǎn)是有一個(gè)隨機(jī)的基數(shù)變量，可以應(yīng)用于很多交通分配，也可以用于用戶平衡分配法。

3 基于交通仿真軟件的交通分配流程

迭代仿真的方法可以實(shí)現(xiàn)VISSIM的動(dòng)態(tài)分配，駕駛員可以選擇駕駛路徑進(jìn)行一次仿真實(shí)驗(yàn)。交叉路口用節(jié)點(diǎn)表示，節(jié)點(diǎn)間的連線是交叉口的道路，在路網(wǎng)中小區(qū)被設(shè)置成了停車場(chǎng)，這種設(shè)置會(huì)影響交通仿真結(jié)果。迭代仿真的結(jié)果是要達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的交通狀態(tài)，交通預(yù)測(cè)是研究動(dòng)態(tài)交通仿真過(guò)程中比較重要的過(guò)程，為了研究要給出各自的動(dòng)態(tài)OD矩陣。在分配交通流的時(shí)候，把OD分配給可選的路徑，在每個(gè)仿真迭代開(kāi)始的時(shí)候，對(duì)路段和交叉口進(jìn)行掃描，輸入到仿真數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以得到交叉口的擁堵情況。每一次仿真試驗(yàn)結(jié)束后，要為下一次駕駛員的選擇做好準(zhǔn)備，直到實(shí)驗(yàn)得出了正確結(jié)果。

為了進(jìn)行動(dòng)態(tài)的交通仿真實(shí)驗(yàn)，就要進(jìn)行交通預(yù)測(cè)研究。進(jìn)行交通預(yù)測(cè)研究必須給出一定時(shí)間內(nèi)的各種交通方式的OD矩陣。在分配交通流的時(shí)候，要根據(jù)最小的道路數(shù)值找到所有選項(xiàng)，然后在可選路口進(jìn)行OD分布研究。交叉口進(jìn)行狀態(tài)掃描并調(diào)取仿真數(shù)據(jù)庫(kù)中的文件，以此判斷交叉口的擁堵?tīng)顩r。在仿真結(jié)束后要進(jìn)行道路阻抗更新，重新計(jì)算駕駛員的路徑選擇，再進(jìn)行下一個(gè)迭代計(jì)算。

4 城市路網(wǎng)動(dòng)態(tài)仿真交通流程

為了設(shè)計(jì)城市路網(wǎng)的動(dòng)態(tài)仿真流程，就要借用TCAD的OD反推功能和仿真軟件的動(dòng)態(tài)交通分配功能。具體的城市路網(wǎng)仿真流程是：通過(guò)對(duì)調(diào)查對(duì)象的周邊環(huán)境和交通流量、車速、駕駛時(shí)間、經(jīng)濟(jì)情況的分析，進(jìn)行合理的小區(qū)規(guī)劃，利用TCAD反推OD矩陣，得到各個(gè)時(shí)段的交通方式分布圖，然后導(dǎo)入仿真軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)交通模塊分配，把相同時(shí)段的交通數(shù)據(jù)分配到不同的路網(wǎng)或者改建路網(wǎng)當(dāng)中。通過(guò)交通仿真和軟件的特殊功能進(jìn)行圖形輸出和路網(wǎng)交通參數(shù)設(shè)定，為交通治理提供方案，為智慧交通建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持。

5 城市路網(wǎng)動(dòng)態(tài)仿真實(shí)際應(yīng)用

以一個(gè)真實(shí)的案例為例，這是一個(gè)南平交通樞紐工程，該工程位于一個(gè)大城市的中心地帶，是一個(gè)城市主城區(qū)的交通樞紐。通過(guò)對(duì)交通樞紐周邊交通情況的調(diào)查，在TCAD上進(jìn)行了模擬網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，輸入了路網(wǎng)的基本數(shù)據(jù)，包括運(yùn)營(yíng)能力、擁堵路段、通行能力等各種指標(biāo)，然后根據(jù)行政規(guī)劃區(qū)開(kāi)始劃分區(qū)域，利用道路、河流的天然分界分成了5個(gè)小區(qū)，并進(jìn)行OD矩陣反推，計(jì)算出交通高峰的機(jī)動(dòng)車OD矩陣。經(jīng)過(guò)水道路條件的變化，這個(gè)交通樞紐的交通狀況突然惡化，出現(xiàn)的擁堵問(wèn)題比較嚴(yán)重，造成大量的人車滯留現(xiàn)象，給人們帶來(lái)很大的出行壓力。為了徹底解決這個(gè)交通難題，決定對(duì)這個(gè)交通樞紐進(jìn)行重建，由于該樞紐位于城市中央，給樞紐的改擴(kuò)建工程造成了很大的麻煩。為了解決這個(gè)問(wèn)題，對(duì)周邊的路網(wǎng)進(jìn)行了疏散，具體的方案是規(guī)劃兩條單行線，這樣可以有機(jī)地進(jìn)行交通分流，解決路段擁堵的問(wèn)題。另外還有一個(gè)方案是雙向分流，為了對(duì)這兩個(gè)方案進(jìn)行研究，于是開(kāi)展了路網(wǎng)交通仿真研究。

在仿真軟件中建立了路網(wǎng)，根據(jù)TCAD的小區(qū)劃分把停車位分配給每個(gè)小區(qū)，然后進(jìn)行矩陣推導(dǎo)，設(shè)置計(jì)算推導(dǎo)條件，并利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行模塊分配，采用1h仿真運(yùn)行得出了仿真結(jié)果。通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析，決定對(duì)該路段實(shí)施單向通行的限流方式來(lái)解決道路擁堵問(wèn)題，從而更好地解決交通問(wèn)題、減少交通風(fēng)險(xiǎn)。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著人們生活水平的提高，家庭汽車已經(jīng)進(jìn)入了尋常百姓家，車輛的劇增引起了交通擁堵現(xiàn)象，并給人們的日常生活帶來(lái)了很大的安全隱患。為了疏通城市交通，就要進(jìn)行城市路網(wǎng)通行研究，交通仿真軟件對(duì)于城市交通的仿真效果可以實(shí)現(xiàn)從宏觀到微觀的管理，對(duì)解決城市交通問(wèn)題有很大幫助。仿真軟件無(wú)論在時(shí)間還是空間上都可以減緩交通帶來(lái)的壓力，從而更好地提升通行效率。