1、毕 业 论 文（设计）题 目：基于 VISSIM 的交叉口交通仿真研究专 业： 交通运输（汽车运用方向） 基于 VISSIM 的交叉口交通仿真研究I摘要阐述了微观交通仿真软件 VISSIM 的理论基础，基于其模型对海口市海甸岛甸昆路口进行的交通仿真。通过对海口市甸昆路口实际调查得到交通数据，分析其交叉路口的交通运行现状。利用 VISSIM 进行模拟仿真，通过分析仿真数据，评价交叉口的通行能力、行车延误、排队长度等道路交通指标。对改进和优化甸昆路交叉口的交通设计方案提出合理化建议，解决海口市甸昆路口中存在的不合理的城市道路交通规划设计。结果表明城市的道路交叉口通过模拟仿真能够优化其交通流诱导问题
2、，有助于解决路口行车拥堵故障，提高交通出行服务水平。利用 VISSIM 交通仿真能够在实际中应用，有效地在复杂交通条件下解决城市道路交通运输的实际问题。这是实现城市智能交通系统自动化、数字化的重要研究新方法。关键词：交通仿真；VISSIM；交叉口；交通流基于 vissim 的交叉口交通仿真研究IIAbstractThe microscopic traffic simulation software VISSIM theoretical basis, based on the model in the Haidian Island, Haikou City Dian Kun intersecti
3、on traffic simulation. Dian Kun intersection traffic conditions collected survey data, analysis of its intersection traffic operation status quo. VISSIM simulation, and analysis of simulation data, the evaluation of the intersection capacity, traffic delays, queue length and road traffic indicators.
4、 The traffic design improvements and optimization Dian Kun Road intersection to make reasonable suggestions to solve Dian Kun intersection unreasonable urban traffic planning and design. The results show that the citys road intersections by simulation to optimize traffic flow guidance, help to solve
5、 the intersection traffic congestion, improve traffic travel service levels. VISSIM traffic simulation in practical applications, effectively solve the practical problems of urban transport in the complex traffic conditions. This is a new method of urban intelligent transportation system automation,
6、 digitization important.Key words: traffic simulation; VISSIM; intersection; traffic flow基于 vissim 的交叉口交通仿真研究III目录1 绪论 .- 1 -2 仿真软件概述 .- 2 -3 交通仿真原理 .- 2 -3.1 系统模型 .- 2 -3.2 基础数据建模 .- 3 -3.2.1 车辆加、减速函数建模 .- 3 -3.2.2 期望车速分布建模 .- 4 -3.3 驾驶行为 .- 5 -4 交通仿真实例 .- 6 -4.1 交叉口交通现状 .- 6 -4.2 交叉口路网建模 .- 7 -4.3
7、 交叉口交通量 .- 9 -4.4 交叉口信号控制 .- 10 -4.4.1 信号控制原理 .- 10 -4.4.2 信号相位方案 .- 10 -5 交叉口交通仿真评价 .- 12 -5.1 行驶时间 .- 12 -5.2 行车延误 .- 13 -5.3 排队长度 .- 14 -6 结语 .- 15 -致谢 .- 16 -参考文献 .- 17 -实验附件 .- 18 -基于 VISSIM 的交叉口交通仿真研究- 1 -1 绪论交通仿真技术在 20 世纪 60 年后逐步兴起，采用计算机交通仿真数字模型来反映复杂道路交通现象的交通分析技术和方法。交通仿真是智能交通运输系统的一个重要组成部分，是计算
8、机技术在交通工程领域的一个重要应用，能够动态地、准确地仿真交通流等各种交通现象，有效地进行交通规划、交通组织与管理、交通运输流量合理化等方面的研究。本文基于 VISSIM 交通仿真软件理论模型对城市道路交叉口进行交通仿真研究。首先根据 VISSIM 的理论基础来建立交叉口的交通运行状况指标，其次对城市道路交叉口进行实地交通调查，利用 VISSIM 对所调查行车数据进行仿真，通过虚拟现实技术手段，再现交叉口交通状况，分析交叉口的各项行车通行能力情况，对某个位置交通出现拥堵、通行能力低下应该采用什么样的解决方案来疏导交通？避免交叉口出现拥堵排队过长等交通故障发生。海口市海甸岛甸昆路口作为城市道路交
9、叉口连接海甸岛和世纪大桥的重要路网通行节点，关系到海甸岛整体道路交通服务水平，其交通现状无法满足当前城市道路智能交通系统发展需求，本文的研究价值就在于此，利用 VISSIM 模拟道路交叉口交通系统的运行状态，采用数字方式或图形方式来描述动态交通系统，深入研究解决海口市海甸岛甸昆路口交通设计存在的问题。基于 vissim 的交叉口交通仿真研究- 2 -2 仿真软件概述VISSIM 是由德国 PTV 公司开发的一款微观交通流仿真系统模拟工具。用以建模和分析各种交通条件下，城市道路和效区公路的运行状况，是评价交通工程设计和城市规划方案有效工具。VISSIM 以离散性、随机性、1/10 秒为时间步长，
10、采用心理-物理学跟车模型 1。 VISSIM 提供了图形化的界面，用 2D 或 3D 动画向用户直观显示车辆运动 2。对交通流的描述以单个车辆为基本单元，车辆在公路上的跟车、超车以及车道变换等微观行为都能得到较真实的反映。辅助分析预测交通堵塞的地段和原因，对城市规划、交通工程、和交通管理的有关方案进行比较和评价 3。3 交通仿真原理3.1 系统模型VISSIM 仿真软件内部由两部分组成：交通仿真器和信号状态产生器，它们之间通过交换检测器数据和信号状态信息。交通仿真器是一个微观交通仿真模型，它包括跟车模型和车道变换模型。信号状态产生器是一个信号控制软件，可以通过程序实现交通流的控制逻辑。逻辑在每
11、一个离散的时间间隔（1-0.1 秒）内从交通仿真器中提取检测器数据，用以确定下一仿真秒的信号状态。同时，将信号状态信息回传给交通仿真器，如图3.1。检测数据信号状态交通工具交通控制 信号控制分析交叉口预算跟车模型微观跟车基于 vissim 的交叉口交通仿真研究- 3 -图 3.1 交通仿真器与信号状态产生器间的交流VISSIM 采用的跟车模型是一个叫 Wiedemann 的人于在 1974 年建立的生理- 心理驾驶行为模型。该模型的基本思路是：一旦后车驾驶员认为他与前车之间的距离小于其心理（安全）距离时，后车驾驶员开始减速。由于后车驾驶员无法准确判断前车车速，后车车速会在一段时间内低于前车车速
12、，直到前后车间的距离达到另一个心理（安全）距离时，后车驾驶员开始缓慢地加速，由此周而复始，形成一个加速、减速的迭代过程 4。3.2 基础数据建模3.2.1 车辆加、减速函数建模VISSIM 使用表征驾驶员驾驶行为差异的函数来确定车辆的加速度和减速度值，而并不是使用一个简单的加速度或减速度值。加速度与减速度函数都是当前速度的函数。根据海甸岛甸昆路口交通量车类型及平坦路况，本文为仿真小车、公交车两种车型的车辆提供了两个曲线加速度和两个曲线减速度函数。其中最大加速度和最大减速度只有在上坡或下坡时为了维持一定的速度而需要一个大于期望加速度的状况时才会使用到，对本文研究影响有限，所以设为默认值。为了反映
13、加、减速度数值的随机分布，每个加、减速度函数图都由三条不同的曲线组成，它们分别代表最小值、平均值和最大值，每条曲线可以被独立编辑。海口市海甸岛甸昆路口小车和客车期望加速度仿真函数如图 3.2.1。图 3.2.1 小车（左）和客车（右）的仿真加、减函数图7m/s2250km/h2.03.57m/s2250km/h1.01.5基于 vissim 的交叉口交通仿真研究- 4 -3.2.2 期望车速分布建模VISSIM 中的许多参数是以一个分布的形式定义的，而不是一个固定值，这样能够真实地反映出交通的随机性本质。车速分布对于道路的通行能力和可达到的行驶车速有很大影响，因此它对任何一种车辆类型而言，都是
14、一个重要的参数。假设车辆运行不受其它车辆的干扰，驾驶员将会以他的期望车速行驶。与自身期望车速不同的车辆越多，将会生成越多的车辆排队。如果有可能超车，只要车辆的期望车速高于当前的行驶车速，就会选择机会就对其它车辆不构成危险进行超车。根据海口市海甸岛甸昆路口的实际行车路况，对进出海甸岛甸昆路口的期望车速建模如图 3.2.2。图 3.2.2 甸昆路口仿真期望车速分布其中横坐轴表示期望车速，纵轴表示从 0.0 到 1.0 的累计百分比。为了更加模拟实际情况的交通随机性，采用围绕中间值的 s 形分布。基于 vissim 的交叉口交通仿真研究- 5 -3.3 驾驶行为本文所研究的海甸岛甸昆路口处于市区交通
15、区域，故在交通仿真车辆中选择采用一种叫 Wiedemann74 跟车模型，这种模型参数是用来计算两车之间的距离 d，公式如下 5bxavzmult*)(其中， 是平均停车间距，变化幅度为 1m。是车辆速度 m/s，z 是介于0,1之间的数值，是以 0.5 为平均值的v标准正态分布，标准差为 0.15。是安全距离的附加部分， 是安全距离的倍数部分，这adbx multbx两项参数根据实际情况可以自定义。本文在海甸岛甸昆路口采用此跟车模型定义如图 3.3。图 3.3 海甸岛甸昆路口驾驶行为仿真参数定义基于 vissim 的交叉口交通仿真研究- 6 -4 交通仿真实例4.1 交叉口交通现状海口市海甸
16、岛甸昆路口是由海甸五西路和甸昆路十字交叉，是来往世纪大桥交通必经之路，进入海甸岛交通导向主干道的出行地和目的地，构成海甸岛交通重要的网路节点。甸昆路口附近有学校、小区、商业区，使得交通流量有潮汐现象，如图 4.1.1。海甸五西路甸昆路口世纪大桥人民大道海南大学住宅区住宅区东北图 4.1.1 甸昆路口区位分析示意图海甸岛甸昆路口的特殊区位构造，使得该路口的交通与众不同，不能采用正常的城市十字交叉口交通设计来管理诱导交通流。首先，该路口西进口通向美丽沙，这个沿途区位以未开发休闲用地为主，人流和车流相对稀少，换句话讲，西进口交通已进入目的地路网，相对封闭性，不是路网通行主干道。而受区位地域（城市功能分布）影响，导致甸昆路口交通流由四通道变为主要三通道主干道的现象，即甸昆路口交通主要承担南进口（世纪大桥）到东进口（海甸五西路）的交通流。这种交叉口不均匀的交通流在传统的十字路口红绿灯诱导下，出现了错时交通堵塞现象，即南进口和东进口会排长队，而北、西进口却是交通空旷，造成不必要的人为排队时间，使得该路口交通服务水平低下，通行能力低、耗时长，如图 4.1.2所示。
