VISSIM交通仿真軟件模型的構建

趙秀云 王健

摘? ?要：VISSIM是一種微觀的、基于時間間隔和駕駛行為的仿真建模工具，用以城市交通和公共交通運行的交通建模。本文主要從仿真模型的分析、優點、參數標定等方面介紹了其模型的構建，最后通過實際調研數據對構建的模型進行驗證，得出仿真計算的結果和實際調查所得的數據具有很高的吻合度，這就說明采用所構建的仿真模型具有很高的真實性，可以對其調查數據進行模擬，所得的數據可以為實際的交通問題提供一定的保障。

關鍵詞：VISSIM? 模型? 構建

中圖分類號：TP391.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0011-02

交通仿真是指采用計算機數字模型來模擬道路的真實情況，既能夠準確地反映出復雜道路的交通現象，也能夠評價道路的設計方案是否有效。一般將其分為宏觀、中觀和微觀仿真三種類型。

1? 交通仿真模型分析

用微觀仿真對交通流進行模擬，對交通環境進行模擬，對兩者之間的相互關系進行模擬，其模擬系統主要包括以下幾個部分。

1.1 道路結構模型

該模型是所有模型當中最為基礎的一種模型，其他的模型都要建立在這個模型的基礎上。在仿真模擬中建立該模型需要得到諸如路網的拓撲結構、道路的行車道數量及其寬度、道路標志線等基本幾何數據。

1.2 交通信號模型

該模型主要是利用仿真系統中的交通信號燈組來模擬實際道路上的信號控制，不僅是對實際情況的信號控制進行模擬，也需要模型中的行駛車輛如實接受交通信號的控制。

1.3 車輛行為模型

該模型相對于前兩種模型而言是一種動態的模型，是對車流的運動狀態進行模擬，可以概括為跟馳模型和換道模型兩種形式。前者主要用于單一車道上行車車輛的交通行為分析上，后者主要是用于多車道上行車車輛的交通行為分析上，一般分為強制性、選擇性兩種類型。在構建的仿真模型中，行駛車輛會依據模型構建時設定的參數進行相應的交通行為。

2? 仿真優點

交通仿真的方式相對于常規的現場實際試驗而言，不僅形式靈活而且能夠節約工程成本，在仿真過程中可以先進行驗證性模擬，驗證無誤后，投入到工程驗證及實施模擬階段，該操作不僅可以減少實際試驗的試驗次數，還可以減少試驗工程的成本。對交通仿真進行概括，主要存在以下幾個優點。

（1）經濟性。對于不能通過現場試驗完成的項目，或是需要投入較大的人力、物力、財力才能完成的項目而言，采用仿真的形式及靈活又省錢。

（2）安全性。采用仿真模擬的形式，能夠有效地避免實際試驗過程中的意外傷害。

（3）可重復性。仿真模型一旦構建成功，可以通過改變參數重復使用。

（4）易用性。該種方式更加易用，無需利用更多的數學知識去構建一些解析模型。

（5）快速真實性。相比較傳統的交通實際調研而言，仿真模型速度更快，能夠有效的避免一些人為誤差。

（6）可拓展性。利用仿真模型可以對實際調查數據以外的情況進行模擬，也可以實現復雜情況的模擬，從而補充數據的不足。

3? 仿真參數標定

VISSIM是一個微觀的，以車輛駕駛行為基礎的交通仿真軟件，已經被應用在70多個國家的項目中，此次研究也是選用VISSIM仿真軟件，仿真參數的選定主要時通過實際調查數據進行模擬，基礎模型是通過CAD制作底圖，然后導入到VISSIM中構建的，在CAD中制作底圖的依據是百度衛星地圖的測量數據。

3.1 車輛構成標定

此次研究中，因需要將出入口匝道、高架主路的車輛構成及期望速度分布作為仿真參數，所以，需要調查這些位置處車輛的構成。因調查數據的采集原因，車輛構成中只包括小汽車和大車，而小汽車占了很大的比重。分為了平峰時段和高峰時段兩個時段。通過分析可以看出，出口位置處兩個時段內小汽車所占的比例是相同的，所以在對參數進行標定的時候可以將此位置處的車輛構成設置成一致的。

3.2 期望車速和駕駛行為標定

此次研究過程中，車輛行為模型的選擇是采用的VISSIM軟件中的Wiedmann74模型，在參數設置中，將車頭間距設置為0.2m，依據實際的調查情況，在軟件模擬過程中，將行駛車輛在橫向的行車行為設置成在同一個車道上的車輛允許其存在超車的行為。在平峰時段，對各位置處車流期望速度的標定如下：主路40～70km/h之間，入口30～40km/h之間，出口30～40km/h之間。在高峰時段，對各位置處車流期望速度的標定如下：主路15～40km/h之間，入口20～35km/h之間，出口20～35km/h之間。

3.3 路徑決策標定

該標定主要是針對于行駛車輛的行駛路徑而言的，在仿真模擬過程中需要對路徑的起點和路徑的終點進行選定。此次研究中選定的四條路徑分別是：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? 仿真模型驗證

在進行對比實驗時，相關仿真模型參數的設置如下：試驗時間設置為600min，仿真之前的5min作為仿真計算的清空時間，具體的數據需要從第5min以后開始進行采集，統計過程中的時間間隔為5min。分別對主路、入口、出口三個位置的交通流量進行驗證其吻合度。

通過對驗證結果進行分析，采用雙樣本F-檢驗和T-樣本等方差檢驗兩種方式進行驗證，得出如下結論：利用F-檢驗發現主路、出口、入口三個位置處的實際樣本方差和仿真結果的樣本方差二者相等;利用T-樣本等方差檢驗發現主路、出口、入口三個位置處的實際樣本均值和仿真結果的樣本均值二者相等。

5? 結語

可以看出通過仿真計算的結果和實際調查所得的數據具有很高的吻合度，這就說明采用上述的數據標定所構建的仿真模型具有很高的真實性，可以對其調查數據進行模擬，該模型模擬所得的數據可以為實際的交通問題提供一定的保障。

參考文獻

[1] 任荔娜.基于元胞自動機的城市快速路交織區模型與仿真研究[D].長安大學，2012.

[2] 陳學文.城市快速路匝道優化控制策略與方法研究[D].吉林大學，2008.

[3] 張梟雄.高速公路入口匝道控制算法的仿真評價與優化[D].吉林大學，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.