探討基于仿真模擬技術(shù)的航展交通智能化管控
——以珠海第十二屆國(guó)際航展為例

王 惠

（江蘇智通交通科技有限公司，江蘇 南京 210000）

珠海航展，1996 年成功舉辦首屆航展，現(xiàn)已發(fā)展成為集貿(mào)易性、專(zhuān)業(yè)性、觀賞性為一體的，代表當(dāng)今國(guó)際航空航天業(yè)先進(jìn)科技主流，展示當(dāng)今世界航空航天業(yè)發(fā)展水平的盛會(huì)，是世界五大最具國(guó)際影響力的航展之一［1］。

2016 年珠海第十一屆國(guó)際航展吸引觀眾總量達(dá)到23 萬(wàn)人次。每日觀眾參觀需求量大，交通管理任務(wù)壓力重，交通組織活動(dòng)可預(yù)見(jiàn)性要求高，同時(shí)由于展會(huì)具有臨時(shí)性，周邊常態(tài)化交通設(shè)施無(wú)法應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的航展交通空間活動(dòng)。

為保障2018 年珠海第十二屆國(guó)際航展順利舉辦，在活動(dòng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段，通過(guò)構(gòu)建航展核心區(qū)及重要節(jié)點(diǎn)仿真模型，基于仿真軟件，模擬再現(xiàn)航展活動(dòng)范圍內(nèi)的交通狀況，對(duì)航展的各類(lèi)交通管理措施進(jìn)行評(píng)估，保障航展交通順暢。

1 珠海第十二屆國(guó)際航展交通仿真服務(wù)實(shí)踐

以航展活動(dòng)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有交通保障方案和交通流檢測(cè)器采集的動(dòng)態(tài)交通流數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，依托交通仿真軟件，搭建本屆航展的交通仿真模型，打造“航展智慧交通3.0”模式。

1.1 交通數(shù)據(jù)采集

對(duì)航展活動(dòng)范圍內(nèi)的珠海城市路網(wǎng)信息、道路靜態(tài)信息進(jìn)行采集，結(jié)合歷史信號(hào)配時(shí)方案和交通運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行路網(wǎng)仿真。

1）城市路網(wǎng)信息。

基于珠海市已有的城市交通現(xiàn)狀，建立區(qū)域路網(wǎng)，包括活動(dòng)范圍內(nèi)核心管控的路段及主要節(jié)點(diǎn)分布、接駁停車(chē)場(chǎng)資源、換乘點(diǎn)信息，根據(jù)此方案對(duì)活動(dòng)范圍內(nèi)的交通小區(qū)進(jìn)行劃分。

2）道路靜態(tài)信息。

基于珠海城市路網(wǎng)信息，包括路段特征信息、路口特征信息、燈組信息，建立道路基礎(chǔ)信息電子檔案，根據(jù)道路靜態(tài)信息進(jìn)行仿真路網(wǎng)模型的繪制。

3）信號(hào)配時(shí)方案。

對(duì)燈控路口的歷史和預(yù)案信號(hào)配時(shí)方案進(jìn)行整合，包括方案調(diào)度計(jì)劃、方案日計(jì)劃、時(shí)段信號(hào)方案、方案階段綠時(shí)等信息，以滿足仿真需求。

4）交通運(yùn)行信息。

對(duì)航展活動(dòng)的歷史交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理，包括路口過(guò)車(chē)數(shù)據(jù)、活動(dòng)范圍人流數(shù)據(jù)、停車(chē)場(chǎng)數(shù)據(jù)、公共交通換乘數(shù)據(jù)。

1.2 仿真基礎(chǔ)模型創(chuàng)建

搭建毗鄰航展區(qū)域的金灣區(qū)及連接金灣區(qū)、香洲區(qū)、斗門(mén)區(qū)的主干道組成的路網(wǎng)宏觀模型；同時(shí)，搭建主要路口、重要節(jié)點(diǎn)、橋梁、高速公路連接線、停車(chē)場(chǎng)的中微觀模型。

1）路網(wǎng)宏觀模型搭建。

因航展活動(dòng)覆蓋范圍廣，需先在VISUM 中建立路網(wǎng)，然后導(dǎo)出至VISSIM。VISUM 預(yù)測(cè)的路網(wǎng)模型可導(dǎo)出為ANM 文件，進(jìn)而輸入VISSIM 得到對(duì)應(yīng)的路網(wǎng)VISSIM 模型，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)路網(wǎng)進(jìn)行微調(diào)［2］。

2）重要節(jié)點(diǎn)和路口微觀模型搭建。

在使用VISSIM 對(duì)重要節(jié)點(diǎn)和路口建模時(shí)，結(jié)合珠海當(dāng)?shù)氐慕煌ōh(huán)境和出行規(guī)律，根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景中的交通控制設(shè)施和管理措施，利用VISSIM 建立具有高可信度的交叉口仿真模型。

3）航展專(zhuān)用車(chē)道及潮汐車(chē)道模型搭建。

在搭建的路網(wǎng)模型中設(shè)置航展專(zhuān)用車(chē)道，并結(jié)合道路交通條件對(duì)參展交通中潮汐現(xiàn)象突出的重要路段設(shè)置潮汐車(chē)道，以保障航展有證車(chē)輛和公共交通車(chē)輛的正常通行并優(yōu)先進(jìn)入展區(qū)。同時(shí)，根據(jù)上屆航展專(zhuān)用車(chē)道上行駛車(chē)輛的類(lèi)別及各項(xiàng)參數(shù)，在仿真軟件中設(shè)置相應(yīng)車(chē)輛模型，以達(dá)到準(zhǔn)確展現(xiàn)設(shè)置航展專(zhuān)用道后相應(yīng)道路提升通行效率的效果。

4）停車(chē)場(chǎng)及換乘點(diǎn)模型搭建。

在搭建好的路網(wǎng)中，根據(jù)航展停車(chē)場(chǎng)的具體位置、占地規(guī)模及出入口位置建立仿真模型，在動(dòng)態(tài)交通分配模塊中借助車(chē)輛路徑以停車(chē)場(chǎng)和換乘點(diǎn)為研究對(duì)象進(jìn)行路徑的選擇。

5）交通元素3D 建模。

完成珠海市主要路段附屬設(shè)施、樹(shù)木綠化等內(nèi)容建立三維模型，將其與仿真路網(wǎng)結(jié)合應(yīng)用展現(xiàn)。

1.3 仿真模型數(shù)據(jù)校正

VISSIM 模型建立后需進(jìn)行模型校正，通過(guò)校準(zhǔn)和驗(yàn)證之后，輸出的結(jié)果變?yōu)榭尚?，最終用于仿真評(píng)價(jià)分析。校正數(shù)據(jù)分為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和驗(yàn)證數(shù)據(jù)。

1）校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

用于完成模型校正中的校準(zhǔn)步驟，包括通行能力、行程時(shí)間、排隊(duì)長(zhǎng)度、延誤等系統(tǒng)指標(biāo)，通過(guò)比較仿真測(cè)試輸出值和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值判定仿真參數(shù)值是否符合現(xiàn)實(shí)的情況。

2）驗(yàn)證數(shù)據(jù)。

驗(yàn)證數(shù)據(jù)是獨(dú)立于校準(zhǔn)數(shù)據(jù)之外的另一組數(shù)據(jù)，包括交通量、行程時(shí)間、速度等，是評(píng)價(jià)仿真模型可信度及可轉(zhuǎn)移性的數(shù)據(jù)，若在驗(yàn)證數(shù)據(jù)下模型能在若干選定指標(biāo)上代表現(xiàn)實(shí)世界交通運(yùn)行特征，則判定模型校正成功。

1.4 航展各類(lèi)交通組織、重要管控措施的有效性驗(yàn)證及評(píng)價(jià)

在采用仿真軟件對(duì)路段交通流真實(shí)狀況及交通組織管理措施進(jìn)行模擬時(shí)，考慮車(chē)輛、道路、駕駛行為、環(huán)境、交通管制措施等影響因素，根據(jù)航展活動(dòng)的方案、組織、預(yù)案等情況進(jìn)行有效性驗(yàn)證及評(píng)價(jià)［3］。

1）接駁停車(chē)場(chǎng)管控預(yù)案驗(yàn)證及評(píng)價(jià)。

為平衡停車(chē)需求與停車(chē)供給的關(guān)系，引導(dǎo)觀展車(chē)流快速、有序進(jìn)入指定停車(chē)場(chǎng)并有效組織公交接駁，對(duì)公眾日展區(qū)外圍的P5、P6、P7 三個(gè)接駁停車(chē)場(chǎng)的組織方案進(jìn)行仿真。初步確定的交通組織方案如下：

首先開(kāi)通P5，當(dāng)通過(guò)機(jī)場(chǎng)高速駛往P5 的車(chē)流量達(dá)到P5 自身容量的70% 時(shí)，將疏導(dǎo)車(chē)流經(jīng)由三灶互通+珠海大道、小林互通+濱湖路進(jìn)入P6和P7；

而當(dāng)駛?cè)隤6 的車(chē)流量達(dá)到其自身的70%時(shí)，將后續(xù)駛向P6 的車(chē)輛疏導(dǎo)分流至P7；

最后當(dāng)P6、P7 都達(dá)到其容量的70%時(shí)，將會(huì)引導(dǎo)后續(xù)參展車(chē)輛通過(guò)乾務(wù)互通、金臺(tái)寺互通駛?cè)隤8 和P9。

（1）接駁停車(chē)場(chǎng)P5 管控預(yù)案評(píng)價(jià)。

P5 中航通用西側(cè)停車(chē)場(chǎng)擁有4 900 個(gè)停車(chē)位，結(jié)合上屆航展交通流量，預(yù)測(cè)駛向P5 的參展車(chē)流量為：6～8 點(diǎn)參展車(chē)輛為800 輛；8～9 點(diǎn)為1 100 輛；9～10 點(diǎn)為1 400 輛。

通過(guò)仿真得到，駛向P5 的車(chē)輛數(shù)在10 點(diǎn)左右達(dá)到其容量的70%；期間考慮到機(jī)場(chǎng)西路所設(shè)航展專(zhuān)用道的影響，將會(huì)造成P5 入口的外圍路段（機(jī)場(chǎng)西路）產(chǎn)生約1 km 的排隊(duì)長(zhǎng)度；且排隊(duì)長(zhǎng)度的消散時(shí)間約為25～30 min。

表1 航展接駁停車(chē)場(chǎng)P5 仿真結(jié)果

（2）接駁停車(chē)場(chǎng)P6 管控預(yù)案評(píng)價(jià)。

P6 銀隆公司停車(chē)場(chǎng)擁有9 500 個(gè)停車(chē)位，結(jié)合上屆航展交通流量，預(yù)測(cè)駛向P6 的參展車(chē)流量為：6～8點(diǎn) 為1 200 輛；8～9 點(diǎn)1500 輛；9～10 點(diǎn)2 400 輛；10～11 點(diǎn)1 900 輛。

通過(guò)仿真得到，駛向P6 的車(chē)輛數(shù)在11 點(diǎn)左右達(dá)到其容量的70%。其中若珠海大道&機(jī)場(chǎng)北路交叉口信號(hào)配時(shí)保持現(xiàn)狀方案不變，會(huì)造成駛來(lái)的車(chē)輛在東進(jìn)口累積約3 km 的排隊(duì)，且延誤時(shí)間超過(guò)1 h，故必須對(duì)路口信號(hào)配時(shí)進(jìn)行優(yōu)化；若給與東口左轉(zhuǎn)車(chē)輛足夠的通行時(shí)間，其在東進(jìn)口排隊(duì)將保持在200～300 m，但會(huì)造成后期在P6 入口處有車(chē)輛排隊(duì)，隊(duì)長(zhǎng)達(dá)1 km，消散時(shí)間約25～30 min。

表2 航展接駁停車(chē)場(chǎng)P6 仿真結(jié)果

（3）接駁停車(chē)場(chǎng)P7 管控預(yù)案評(píng)價(jià)。

P7 中鐵建停車(chē)場(chǎng)擁有3 200 個(gè)停車(chē)位，結(jié)合上屆航展流量，預(yù)測(cè)出P5 在10 點(diǎn)左右達(dá)到駛其容量70%，此時(shí)將機(jī)場(chǎng)高速上由北向南駛向小林互通的參展車(chē)輛引入P7。預(yù)計(jì)參展車(chē)流量為：10～11 點(diǎn) 1600 輛，11～12 點(diǎn)650 輛。

表3 航展接駁停車(chē)場(chǎng)P7 仿真結(jié)果

通過(guò)仿真得到，駛向P7 的車(chē)輛數(shù)在12 點(diǎn)左右達(dá)到其容量的70%。由于是通過(guò)珠海大道&機(jī)場(chǎng)北路的右轉(zhuǎn)專(zhuān)用道駛向P7，其只會(huì)在西進(jìn)口駛?cè)胗肄D(zhuǎn)車(chē)道時(shí)產(chǎn)生較短排隊(duì)（小于150 m），且在P7 的兩個(gè)入口處基本都不會(huì)有排隊(duì)產(chǎn)生。

（4）接駁停車(chē)場(chǎng)管控預(yù)案小結(jié)。

通過(guò)對(duì)P5、P6、P7 三個(gè)停車(chē)場(chǎng)的仿真，可以初步得出，P5 停車(chē)場(chǎng)將在10 點(diǎn)左右達(dá)到其容量的70%；P6 會(huì)在11 點(diǎn)左右達(dá)到其容量的70%；P7 會(huì)在12 點(diǎn)達(dá)到70%。需要注意的是，本次仿真采取的數(shù)據(jù)只是上屆航展期間通過(guò)相應(yīng)道路的流量，并不是車(chē)流實(shí)際進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)的流量；同時(shí)，隨著本屆航展期間采用了單雙號(hào)限行的措施，可能從珠海大道的車(chē)流會(huì)相對(duì)減少很多，但經(jīng)西部沿海高速?gòu)臋C(jī)場(chǎng)高速駛來(lái)的車(chē)流會(huì)急劇增加。

一方面，需要注意珠海大道&機(jī)場(chǎng)北路的東進(jìn)口左轉(zhuǎn)綠燈配時(shí)的合理應(yīng)用，另一方面，要做好小林互通（北往南方向，北往東方向）、金灣互通（北往西方向）、湖心路北往南、金臺(tái)互通、江珠高速&西部沿海高速交通壓力會(huì)劇增的準(zhǔn)備。

2）重要節(jié)點(diǎn)管控預(yù)案驗(yàn)證及評(píng)價(jià)。

對(duì)小林互通在公眾日三天的交通運(yùn)行情況（圖1、2）進(jìn)行仿真評(píng)價(jià)。通過(guò)仿真對(duì)觀眾日三天小林互通北往南和南往北兩個(gè)方向車(chē)流的統(tǒng)計(jì)，可以看出北往南的車(chē)流高峰期集中在7～9 點(diǎn)，而南往北的車(chē)流高峰主要集中在15～17 點(diǎn)。

1.5 仿真成果輸出

針對(duì)活動(dòng)涉及的不同類(lèi)型調(diào)優(yōu)預(yù)案，輸出仿真結(jié)果評(píng)估報(bào)告，形成總結(jié)分析成果的報(bào)告；根據(jù)不同預(yù)設(shè)方案及其交通場(chǎng)景，通過(guò)仿真軟件對(duì)方案重要節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀況進(jìn)行視頻輸出，借助3D 畫(huà)面，使預(yù)案效果更加直觀化。

圖1 小林互通北往南車(chē)流量的仿真結(jié)果

圖2 小林互通南往北車(chē)流量的仿真結(jié)果

2 珠海第十二屆國(guó)際航展交通仿真服務(wù)成果總結(jié)

珠海第十二屆航展交通仿真服務(wù)，利用大數(shù)據(jù)支持指揮決策，推演多項(xiàng)航展配套政策與交通組織方案。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，航展期間共有234 萬(wàn)輛車(chē)進(jìn)出珠海，33.9 萬(wàn)輛車(chē)進(jìn)出展區(qū)，雖然本屆航展車(chē)流量很大，但違反單雙號(hào)限行、占用航展公交專(zhuān)用道的車(chē)輛卻并不多，6 天不足1 000 宗，交通事故不升反降。

航展主要交通節(jié)點(diǎn)，珠海大橋、前山大橋、金灣立交除了航展開(kāi)幕式當(dāng)天外，其他時(shí)間段車(chē)流量均沒(méi)有突破最大承載負(fù)荷，且整個(gè)航展期間也沒(méi)有發(fā)生較大的擁堵。

11 月9 日是航展首個(gè)公眾日，同時(shí)又是工作日，面臨著多股車(chē)流疊加的問(wèn)題，但作為交通瓶頸的珠海大橋因單雙號(hào)限行的有力措施，車(chē)流量自早上7時(shí)開(kāi)始持續(xù)下降，最高峰時(shí)7 時(shí)30 分至7 時(shí)45 分，環(huán)比下降26%，橋上車(chē)速高達(dá)69 km/h。

11 月10 日，雖然沒(méi)有早晚高峰的疊加，但因?yàn)榍》曛苣獾乜凑谷藬?shù)比周五有大幅上升，在觀展交通最高峰的上午9 時(shí)，珠海大橋的車(chē)流量逼近 4 100 輛/小時(shí)，但依然沒(méi)有突破4 500 輛/小時(shí)的承載極限負(fù)荷，平均車(chē)速仍然在55 km/h 以上。

3 結(jié)語(yǔ)

交通仿真模擬技術(shù)是再現(xiàn)交通流運(yùn)行規(guī)律，對(duì)交通系統(tǒng)進(jìn)行管理、控制和優(yōu)化的重要實(shí)驗(yàn)手段和工具。對(duì)真實(shí)世界中尚未得到實(shí)施的技術(shù)進(jìn)行細(xì)致的分析，對(duì)已實(shí)施的技術(shù)提出優(yōu)化建議，引導(dǎo)更有效的系統(tǒng)實(shí)施。珠海第十二屆國(guó)際航展交通仿真服務(wù)，利用交通大數(shù)據(jù)為航展交通組織和管控措施的研判、決策提供有力支撐，真正體現(xiàn)出交通管理數(shù)據(jù)“存以智用、融以致遠(yuǎn)”。