VISSIM交通仿真软件模型的构建
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作者:赵秀云 王健
摘 要：VISSIM是一種微观的、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具，用以城市交通和公共交通运行的交通建模。本文主要从仿真模型的分析、优点、参数标定等方面介绍了其模型的构建，最后通过实际调研数据对构建的模型进行验证，得出仿真计算的结果和实际调查所得的数据具有很高的吻合度，这就说明采用所构建的仿真模型具有很高的真实性，可以对其调查数据进行模拟，所得的数据可以为实际的交通问题提供一定的保障。
关键词：VISSIM 模型 构建
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）01（b）-0011-02
交通仿真是指采用计算机数字模型来模拟道路的真实情况，既能够准确地反映出复杂道路的交通现象，也能够评价道路的设计方案是否有效。一般将其分为宏观、中观和微观仿真三种类型。
1 交通仿真模型分析
用微观仿真对交通流进行模拟，对交通环境进行模拟，对两者之间的相互关系进行模拟，其模拟系统主要包括以下几个部分。
1.1 道路结构模型
该模型是所有模型当中最为基础的一种模型，其他的模型都要建立在这个模型的基础上。在仿真模拟中建立该模型需要得到诸如路网的拓扑结构、道路的行车道数量及其宽度、道路标志线等基本几何数据。
1.2 交通信号模型
该模型主要是利用仿真系统中的交通信号灯组来模拟实际道路上的信号控制，不仅是对实际情况的信号控制进行模拟，也需要模型中的行驶车辆如实接受交通信号的控制。
1.3 车辆行为模型
该模型相对于前两种模型而言是一种动态的模型，是对车流的运动状态进行模拟，可以概括为跟驰模型和换道模型两种形式。前者主要用于单一车道上行车车辆的交通行为分析上，后者主要是用于多车道上行车车辆的交通行为分析上，一般分为强制性、选择性两种类型。在构建的仿真模型中，行驶车辆会依据模型构建时设定的参数进行相应的交通行为。
2 仿真优点
交通仿真的方式相对于常规的现场实际试验而言，不仅形式灵活而且能够节约工程成本，在仿真过程中可以先进行验证性模拟，验证无误后，投入到工程验证及实施模拟阶段，该操作不仅可以减少实际试验的试验次数，还可以减少试验工程的成本。对交通仿真进行概括，主要存在以下几个优点。
（1）经济性。对于不能通过现场试验完成的项目，或是需要投入较大的人力、物力、财力才能完成的项目而言，采用仿真的形式及灵活又省钱。
（2）安全性。采用仿真模拟的形式，能够有效地避免实际试验过程中的意外伤害。
（3）可重复性。仿真模型一旦构建成功，可以通过改变参数重复使用。
（4）易用性。该种方式更加易用，无需利用更多的数学知识去构建一些解析模型。
（5）快速真实性。相比较传统的交通实际调研而言，仿真模型速度更快，能够有效的避免一些人为误差。
（6）可拓展性。利用仿真模型可以对实际调查数据以外的情况进行模拟，也可以实现复杂情况的模拟，从而补充数据的不足。
3 仿真参数标定
VISSIM是一个微观的，以车辆驾驶行为基础的交通仿真软件，已经被应用在70多个国家的项目中，此次研究也是选用VISSIM仿真软件，仿真参数的选定主要时通过实际调查数据进行模拟，基础模型是通过CAD制作底图，然后导入到VISSIM中构建的，在CAD中制作底图的依据是百度卫星地图的测量数据。
3.1 车辆构成标定
此次研究中，因需要将出入口匝道、高架主路的车辆构成及期望速度分布作为仿真参数，所以，需要调查这些位置处车辆的构成。因调查数据的采集原因，车辆构成中只包括小汽车和大车，而小汽车占了很大的比重。分为了平峰时段和高峰时段两个时段。通过分析可以看出，出口位置处两个时段内小汽车所占的比例是相同的，所以在对参数进行标定的时候可以将此位置处的车辆构成设置成一致的。
3.2 期望车速和驾驶行为标定
此次研究过程中，车辆行为模型的选择是采用的VISSIM软件中的Wiedmann74模型，在参数设置中，将车头间距设置为0.2m，依据实际的调查情况，在软件模拟过程中，将行驶车辆在横向的行车行为设置成在同一个车道上的车辆允许其存在超车的行为。在平峰时段，对各位置处车流期望速度的标定如下：主路40～70km/h之间，入口30～40km/h之间，出口30～40km/h之间。在高峰时段，对各位置处车流期望速度的标定如下：主路15～40km/h之间，入口20～35km/h之间，出口20～35km/h之间。
3.3 路径决策标定
该标定主要是针对于行驶车辆的行驶路径而言的，在仿真模拟过程中需要对路径的起点和路径的终点进行选定。此次研究中选定的四条路径分别是：上游主路—下游主路、上游主路—出口匝道、地面快速路—入口匝道—高架主路、入口匝道—高架主路。
4 仿真模型验证
在进行对比实验时，相关仿真模型参数的设置如下：试验时间设置为600min，仿真之前的5min作为仿真计算的清空时间，具体的数据需要从第5min以后开始进行采集，统计过程中的时间间隔为5min。分别对主路、入口、出口三个位置的交通流量进行验证其吻合度。
通过对验证结果进行分析，采用双样本F-检验和T-样本等方差检验两种方式进行验证，得出如下结论：利用F-检验发现主路、出口、入口三个位置处的实际样本方差和仿真结果的样本方差二者相等;利用T-样本等方差检验发现主路、出口、入口三个位置处的实际样本均值和仿真结果的样本均值二者相等。
5 结语
可以看出通过仿真计算的结果和实际调查所得的数据具有很高的吻合度，这就说明采用上述的数据标定所构建的仿真模型具有很高的真实性，可以对其调查数据进行模拟，该模型模拟所得的数据可以为实际的交通问题提供一定的保障。
参考文献
[1] 任荔娜.基于元胞自动机的城市快速路交织区模型与仿真研究[D].长安大学，2012.
[2] 陈学文.城市快速路匝道优化控制策略与方法研究[D].吉林大学，2008.
[3] 张枭雄.高速公路入口匝道控制算法的仿真评价与优化[D].吉林大学，2006.
[4] Transportation Research Board. Highway Capacity Manual 2010[R]. Washington： Transportation Research Board publications， 2010.
[5] B.S. Kerner， S. L. Klenov. Probabilistic Breakdown Phenomenon at On-ramp Bottlenecks in Three-phase Traffic Theory： Congestion Nucleation in Spatially Non-homogeneous Traffic [J]. Physica A， 2006.
[6] F. Li， X. Y. Zhang and Z. Y. Gao. The Effect of Restricted Velocity in the Two-lane Onramp System[J]. Physica A， 2007.
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