黃興華

摘 要 本文簡要敘述了交通仿真技術(shù)的特點及現(xiàn)階段常用的幾款交通仿真軟件，通過某十字交叉口的信號配時及仿真過程，介紹了VISSIM軟件在交通控制實驗課程中的應用。

【關鍵詞】交通仿真 實驗教學 交通控制

1 交通仿真的概念

交通仿真是隨著計算機技術(shù)的進步而發(fā)展起來的采用計算機數(shù)字模型來反映復雜道路交通現(xiàn)象的交通分析技術(shù)和方法。它是計算機仿真技術(shù)在交通工程領域的一個重要應用，因它能夠非常直觀地表現(xiàn)出路網(wǎng)上車輛的運行情況，所以在各種道路交通規(guī)劃、交通控制管理方案設計中為交通工程研究人員提供了更為細致和準確的決策支持手段。

2 交通仿真的優(yōu)勢

相對于實際交通，交通仿真具有以下優(yōu)勢：

（1）經(jīng)濟性。

（2）安全性。

（3）可重復性。

（4）開放性。

3 常用的交通仿真軟件

交通仿真軟件可分為交通規(guī)劃軟件、宏觀交通仿真軟件、中觀交通仿真軟件、微觀交通仿真軟件和交通信號優(yōu)化軟件。目前常用的交通仿真軟件主要有以下幾款：

VISSIM是德國PTV公司的微觀仿真軟件。VISSIM的核心由交通仿真器和信號狀態(tài)產(chǎn)生器兩部分組成，它們之間能夠交換檢測器數(shù)據(jù)和信號狀態(tài)信息。VISSIM對公交車輛的組成及運行特點做了一定的考慮，在交通流組成中考慮了摩托車、自行車及行人。它既可以在線生成可視化的交通運行狀況，也可以離線輸出行程時間、排隊長度等統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

AIMSUN 是西班牙TSS公司的產(chǎn)品，它是第一個將宏觀、中觀、微觀模型集成于單個軟件的交通建模系統(tǒng)。三個模型間能更好地互通，從一級到另一級重新使用路徑分配。AIMSUN基本應用是基于線下交通工程問題，同樣也在線提供短期或中短期規(guī)劃與營運問題的動態(tài)或離散方法形成的解決方案。

國外典型的交通仿真軟件經(jīng)過多年實際檢驗、修正，技術(shù)成熟，應用廣泛，但大都操作界面專業(yè)，仿真路網(wǎng)建模過程繁瑣，仿真參數(shù)標定復雜。道路交通管理、設計人員需經(jīng)過專門的培訓、學習，才能掌握運用，這一特點限制了國外交通仿真軟件在公安交通管理實戰(zhàn)部門的推廣、普及。 DynaCHINA是完全由國內(nèi)自主研發(fā)的動態(tài)網(wǎng)絡交通分析與實時路況預測軟件。核心技術(shù)包括動態(tài)交通需求分析、動態(tài)交通分配、離散選擇模型、實時在線交通仿真，以及離線/在線系統(tǒng)參數(shù)標定等。它可為智能交通系統(tǒng)中與ATMS/ATIS相關的研究與應用提供仿真測試、分析、優(yōu)化和評價的手段，更加有效的緩解交通擁堵、提升公眾的出行效率和出行質(zhì)量。

4 交通仿真技術(shù)在實驗教學中的應用

交通管理與控制是交通工程學的重要組成部分之一，主要研究如何在最小化改變既有交通基礎設施條件下，通過交通法規(guī)或行政管理、工程技術(shù)、交通信號控制技術(shù)等方面的綜合技術(shù)應用，實現(xiàn)交通系統(tǒng)的安全、有序、暢通和可持續(xù)發(fā)展等目標。交通管理與控制隨交通條件的不同其效果呈現(xiàn)很大的差異，對實踐環(huán)節(jié)的要求非常高。單純的理論教學讓學生感到乏味，也不利于培養(yǎng)出動手能力強，能較快適應交通管理實戰(zhàn)部門工作的警務技能人才。而通過交通仿真軟件，能夠有效地解決這一問題，學生可以自行設計各種交通控制方案，直觀的看到控制方案對交通的影響，增強了學習興趣，提高了解決實際問題能力及創(chuàng)新能力。在有條件的學校，教師可以選擇本市范圍內(nèi)較為擁堵的一個或幾個交叉口，讓學生進行綜合分析研究，完成對單個交叉口控制、干線協(xié)調(diào)控制、區(qū)域交通面控系統(tǒng)的信號配時控制方案設計。本文以某十字交叉口交通組織問題為例，描述如何應用VISSIM交通仿真軟件進行信號配時設計及仿真評價的操作過程。

（1）交通調(diào)查分析首先采集路口交通流量和基礎的設計信息，鼓勵學生進行真實交叉口交通流量調(diào)查，觀察路口的交通管理措施并獲取所需數(shù)據(jù)。

（2）方案設計。引導學生根據(jù)現(xiàn)狀分析結(jié)果，設計初始化交通組織方案。主要是路口的交通渠區(qū)劃的改造，信號配時怎么樣設置及設置后的影響，禁左禁右怎么樣評估等。

（3）模型標定與校驗。在進行仿真前對模型的特性、通行能力和參數(shù)反復進行校正，確保模型數(shù)據(jù)和實際情況能夠一致。

（4）仿真分析。指導學生針對不同設計方案搭建VISSIM仿真路網(wǎng)，在路網(wǎng)建模完成的基礎上，根據(jù)實際采集的道路交通流量或OD矩陣，對各個路口加載流量數(shù)據(jù)，創(chuàng)建路段和連接器，進行交通流路徑?jīng)Q策設置和交通沖突設置，然后定義信號控制機和對信號燈設置信號周期、信號相位、紅燈時間、黃燈時間等數(shù)據(jù)。經(jīng)過對各方案進行仿真分析，選擇評價文件中需要輸出的指標，包括行程時間、延誤時間、排隊長度等。

（5）方案比選和優(yōu)化。學生可以從仿真輸出結(jié)果發(fā)現(xiàn)信號配時存在的問題，不停調(diào)整方案，然后對交叉口的信號配時重新設計，再對每個方案進行評估，直到找到比較優(yōu)化的方案，并形成最終方案。

通過交通仿真技術(shù)在“交通管理與控制”實驗教學中的應用，從課程功能上，提高了對學生創(chuàng)新精神和實踐能力的培養(yǎng)，提高了信息素養(yǎng)和環(huán)境意識。從課程結(jié)構(gòu)上，突出了交通管理實踐對學生崗位能力和素質(zhì)的訓練，有效地通過信息化手段進行課程的整合，提高了課堂專業(yè)理論教育有效聯(lián)系公安交通管理實踐的能力，豐富了理論知識和管理實踐檢驗的途徑。從學生學習方式上，強調(diào)學生自主探索問題并解決問題的學習模式，強調(diào)學生搜集和處理信息的能力、交流與合作的能力，更加關注學生的學習過程。

5 結(jié)束語

交通仿真技術(shù)的研究目前已經(jīng)相當深入，但是在微觀仿真方面沒有哪個國家開發(fā)的模型和軟件能充分考慮到交通系統(tǒng)中的所有影響因素。今后，適應智能交通系統(tǒng)方案評價需求的仿真系統(tǒng)研究和開發(fā)面向ITS的應用軟件是道路交通仿真技術(shù)更高層次的發(fā)展方向。

參考文獻

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作者單位

江西警察學院 江西省南昌市 330100