基于交通仿真軟件的交通組織方案評價研究

王霄維

(長春師范大學，長春 130032)

道路交通主體是人、車、路，要研究它們之間的關(guān)系。把交通路網(wǎng)看作一個計算機網(wǎng)絡(luò)，交叉口是節(jié)點，路段用連線表示，然后利用OD矩陣原理進行分析研究，把時間空間概念用矩陣的形式表述出來，進行方向性和差異化研究。

1 研究現(xiàn)狀

1.1 國外研究現(xiàn)狀

與一些國外發(fā)達國家相比較，我國的交通業(yè)起步較晚，在科技領(lǐng)域和管理技術(shù)領(lǐng)域還有較大的差距。國外發(fā)達國家的交通系統(tǒng)較為完善，在組織管理和行車人員安全方面都有較大的保障。國外相關(guān)學者持之以恒地進行研究，不斷使交通更加優(yōu)化，這為減少安全事故發(fā)生、增強通行能力都奠定了堅實的基礎(chǔ)。

在道路行駛的過程中，為了最大程度地減少安全事故的發(fā)生、幫助行車人員脫離危險，歐美國家的相關(guān)工作者早在上世紀就開始著手于對道路的管理，為了更好地提升交通運輸效率。加大對交通道路的優(yōu)化和交通管制能夠使交通更加順暢。美國研究團隊在上世紀八十年代對交通優(yōu)化進行了大量的調(diào)查和研究，在實施具體的政策時，雖然每個地區(qū)都沒有太大差異，不過因為各地區(qū)地理、政治等原因的限制出現(xiàn)了不同的結(jié)果，一些州抓住了自身的特點研究出了一套屬于自己的方案，從而更好地保障交通。

1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國相關(guān)研究的現(xiàn)階段甚至未來很長時間都會將更多的精力致力于交通組織研究領(lǐng)域。這不僅取決于技術(shù)，也取決于觀念上傳統(tǒng)保守的狀態(tài)。許多領(lǐng)導者在交通管理的過程中僅僅靠自己的經(jīng)驗來進行決斷，并沒有形成較為科學的管理體系，這就會給未來的規(guī)劃帶來很大的隱患。

在國內(nèi)研究的過程中，研究者們主要對道路的風險進行評估，對造成風險的因素也作了大致的總結(jié)，并依據(jù)提供的數(shù)據(jù)對造成風險的原因進行分析，使得交通組織方案的研究有了新進展。為了能夠最大程度上保障道路通暢和行車人的安全，北京工業(yè)大學很早就對這些問題進行深入討論，為更好地優(yōu)化交通做足準備，并且研制出仿真系統(tǒng)，更好地觀察和決斷交通規(guī)劃。國內(nèi)還有更多的研究持續(xù)開展，但是其根本問題是沒有形成較為完善的體系，所研究的內(nèi)容不夠深入，對交通組織方案的優(yōu)化還需要隨著社會發(fā)展狀況進行不斷地調(diào)整。要不斷根據(jù)已經(jīng)發(fā)生的事故吸取經(jīng)驗教訓，減少交通事故的發(fā)生頻率，選擇和構(gòu)造更適合我國交通發(fā)展的體系。我國加大對交通組織方案的研究是十分有必要的。

2 基于TCAD規(guī)劃軟件的OD矩陣技術(shù)

為了推出OD的分布量,采取反推路段觀測流量的方法即OD反推法。在OD反推時要設(shè)立目標函數(shù)，并推算出OD的最好估計值，根據(jù)不同的目標函數(shù)計算出不同的OD矩陣模型。道路的交通數(shù)據(jù)可以采用交通部門的數(shù)據(jù)，不用開展OD調(diào)查會，從而節(jié)約資金。

OD的反推程序是TCAD的一個迭代過程，它可以在矩陣和交通分配階段進行換算，這個程序需要一個原始OD矩陣。它的優(yōu)點是有一個隨機的基數(shù)變量，可以應(yīng)用于很多交通分配，也可以用于用戶平衡分配法。

3 基于交通仿真軟件的交通分配流程

迭代仿真的方法可以實現(xiàn)VISSIM的動態(tài)分配，駕駛員可以選擇駕駛路徑進行一次仿真實驗。交叉路口用節(jié)點表示，節(jié)點間的連線是交叉口的道路，在路網(wǎng)中小區(qū)被設(shè)置成了停車場，這種設(shè)置會影響交通仿真結(jié)果。迭代仿真的結(jié)果是要達到一個穩(wěn)定的交通狀態(tài)，交通預測是研究動態(tài)交通仿真過程中比較重要的過程，為了研究要給出各自的動態(tài)OD矩陣。在分配交通流的時候，把OD分配給可選的路徑，在每個仿真迭代開始的時候，對路段和交叉口進行掃描，輸入到仿真數(shù)據(jù)庫中，可以得到交叉口的擁堵情況。每一次仿真試驗結(jié)束后，要為下一次駕駛員的選擇做好準備，直到實驗得出了正確結(jié)果。

為了進行動態(tài)的交通仿真實驗，就要進行交通預測研究。進行交通預測研究必須給出一定時間內(nèi)的各種交通方式的OD矩陣。在分配交通流的時候，要根據(jù)最小的道路數(shù)值找到所有選項，然后在可選路口進行OD分布研究。交叉口進行狀態(tài)掃描并調(diào)取仿真數(shù)據(jù)庫中的文件，以此判斷交叉口的擁堵狀況。在仿真結(jié)束后要進行道路阻抗更新，重新計算駕駛員的路徑選擇，再進行下一個迭代計算。

4 城市路網(wǎng)動態(tài)仿真交通流程

為了設(shè)計城市路網(wǎng)的動態(tài)仿真流程，就要借用TCAD的OD反推功能和仿真軟件的動態(tài)交通分配功能。具體的城市路網(wǎng)仿真流程是：通過對調(diào)查對象的周邊環(huán)境和交通流量、車速、駕駛時間、經(jīng)濟情況的分析，進行合理的小區(qū)規(guī)劃，利用TCAD反推OD矩陣，得到各個時段的交通方式分布圖，然后導入仿真軟件進行動態(tài)交通模塊分配，把相同時段的交通數(shù)據(jù)分配到不同的路網(wǎng)或者改建路網(wǎng)當中。通過交通仿真和軟件的特殊功能進行圖形輸出和路網(wǎng)交通參數(shù)設(shè)定，為交通治理提供方案，為智慧交通建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持。

5 城市路網(wǎng)動態(tài)仿真實際應(yīng)用

以一個真實的案例為例，這是一個南平交通樞紐工程，該工程位于一個大城市的中心地帶，是一個城市主城區(qū)的交通樞紐。通過對交通樞紐周邊交通情況的調(diào)查，在TCAD上進行了模擬網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，輸入了路網(wǎng)的基本數(shù)據(jù)，包括運營能力、擁堵路段、通行能力等各種指標，然后根據(jù)行政規(guī)劃區(qū)開始劃分區(qū)域，利用道路、河流的天然分界分成了5個小區(qū)，并進行OD矩陣反推，計算出交通高峰的機動車OD矩陣。經(jīng)過水道路條件的變化，這個交通樞紐的交通狀況突然惡化，出現(xiàn)的擁堵問題比較嚴重，造成大量的人車滯留現(xiàn)象，給人們帶來很大的出行壓力。為了徹底解決這個交通難題，決定對這個交通樞紐進行重建，由于該樞紐位于城市中央，給樞紐的改擴建工程造成了很大的麻煩。為了解決這個問題，對周邊的路網(wǎng)進行了疏散，具體的方案是規(guī)劃兩條單行線，這樣可以有機地進行交通分流，解決路段擁堵的問題。另外還有一個方案是雙向分流，為了對這兩個方案進行研究，于是開展了路網(wǎng)交通仿真研究。

在仿真軟件中建立了路網(wǎng)，根據(jù)TCAD的小區(qū)劃分把停車位分配給每個小區(qū)，然后進行矩陣推導，設(shè)置計算推導條件，并利用動態(tài)數(shù)據(jù)進行模塊分配，采用1h仿真運行得出了仿真結(jié)果。通過對仿真結(jié)果的分析，決定對該路段實施單向通行的限流方式來解決道路擁堵問題，從而更好地解決交通問題、減少交通風險。

6 結(jié)語

隨著人們生活水平的提高，家庭汽車已經(jīng)進入了尋常百姓家，車輛的劇增引起了交通擁堵現(xiàn)象，并給人們的日常生活帶來了很大的安全隱患。為了疏通城市交通，就要進行城市路網(wǎng)通行研究，交通仿真軟件對于城市交通的仿真效果可以實現(xiàn)從宏觀到微觀的管理，對解決城市交通問題有很大幫助。仿真軟件無論在時間還是空間上都可以減緩交通帶來的壓力，從而更好地提升通行效率。