某交通樞紐立交橋VISSIM路網微觀交通仿真

張 虎

（蘇州高等職業技術學校，江蘇蘇州221500）

0 引言

現場實驗、數學模型計算和微觀交通仿真是尋找最優交通控制方案的三種途徑。對于現場實驗，不安全因素的存在、大量資金的投入等困難使得尋求最優方案變得難以現實。而數學模型計算將實際的復雜交通流做了很多簡化，使得可信度不高。因此，采用交通仿真已經成為尋求最優交通控制方案的一種很有效的技術手段[1]。交通仿真技術作為ITS（Intelligent Transportion System，智能交通系統）的一項重要內容，伴隨著ITS的蓬勃發展，目前已成為國內外交通工程界研究的熱點領域之一。

VISSIM是目前在我國應用最廣泛的微觀仿真模型，國內學者基于VISSIM對交通的微觀仿真做了很多研究。2013年，雷強和廣曉平采用VISSIM對城市立體交叉口的擁堵問題做出了研究[2]。2017年，孫健基于VISSIM仿真對應急事件下區域路網連通進行了可靠性研究[3]。

某交通樞紐立交橋在改造后，附近路網的交通擁堵已經得到了很大的改善，但信號控制還有待優化。基于前人的研究成果，研究通過VISSIM對立交橋及附近路網進行微觀交通仿真，對造成交通秩序混亂的原因進行分析，為尋找最優的信號控制方案建立基礎。

1 可控參數校正

VISSIM仿真模型中的參數取值直接影響著仿真結果，而其參數缺省值與中國實際交通狀況并不完全相符合，為了保證仿真結果的精確需要對模型參數進行校正。可控參數是指模型中可以變化的參數，如最小車頭空距、消除前等待時間等。

校正的目的是使仿真值與實測值之間的差距盡可能縮小，以所研究路段平均行程時間為評價指標，來驗證模型的有效性。誤差值越小，則效果越好。仿真區域中選擇的測試路段長度2 427 m，實測平均行程時間為186 s。張長春[4]以路段平均行程時間為因變量，最小車頭空距、消除前等待時間、觀察前方車輛數和平均等車距離等待校正參數為自變量，建立線性回歸模型。滿足以下模型方程：

其中，Y為路段平均行程時間（包括停車時間），是指車輛通過檢測區段的起點直至離開終點的時間間隔。

X1為最小車頭空距，表示車輛進行車道變換所需要的與前方車輛的最小距離，VISSIM缺省值是0.5 m，顯然按照中國的國情，此值偏小，取值范圍定于0.5～2 m。

X2為消除前的等待時間，是指車輛在停車線前等待車道變換道直到消失的最大時間，模型的缺省值是60 s，取值范圍定于45～90 s。

X3為觀察前方車輛數：表示車輛在仿真中觀察前方車輛的運行，然后做出相應的反應。缺省值為2輛，根據實際經驗，取值為1～4輛。

X4為平均等車距離：定義為車輛停車時與前方車輛或者與停車線之間的距離，缺省值為2 m。VISSIM中停車時的平均間距已經默認附加了m的變化幅度，因此，X4取值需大于1.00 m，經驗取值范圍為1～4 m。

將每個參數根據取值范圍劃分為4個水平，采用Matlab計算來確定最優因素水平組合。Matlab計算結果表明最優組合是X1=1.5，X2=90，X3=3，X4=1。

2 VISSIM路網微觀交通仿真

不同于對某個路口的仿真，對路網的仿真由于調查量較大，工作較為細致繁重。路網仿真的基本數據包括路段名稱、車道寬度、交叉口/出入口的位置及間距、信號控制特點（信號配時、綠信比、是否有左轉信號燈等），飽和流量及理論行程時間等則通過各種渠道獲取（數據主要由課題組提供，部分來源于網絡）。表1給出了立交橋某路口仿真的輸入流量。

表1 某路口的仿真輸入流量

VISSIM使用兩個基本的組件（Link和Connect Links）來描述一條連續的路徑，進而描述整個路網[5]。圖1給出了實際路況與仿真的對比圖。

VAP是Vehicle Actuated Programming的縮寫，即車輛感應控制編程。VAP的控制邏輯用其獨有的簡單語言來描述。在VISSIM仿真過程中，VAP解譯控制邏輯命令，并且控制VISSIM路網中信號燈色的改變。在對實際路網建立了仿真后，通過外部信號狀態生成器（VAP）可自定義邏輯信號，從而為優化信號控制方案提供了可能。

圖1 實際路況與仿真的對比圖

3 結語

VISSIM提供了多種類型的評價功能，且可以選取不同的時間段進行評價，運行仿真路網，取600～1 200 s之間的數據進行評價。根據行程時間仿真評價結果，選取的測試路段行程時間仿真值與實際值比較誤差在允許范圍之內，所以可認定所構造的路網符合實際情況，達到了路網仿真的預期要求。