城市立交三維動態交通仿真平臺構建

喬文

合肥工業大學設計院（集團）有限公司 安徽 合肥 230009

引言

城市立交是城市交通組織的重要節點，交通流態勢較為復雜。當前城市立交的新改建方案設計主要依靠現狀交通流量調查和設計人員的經驗判斷，缺乏科學量化的交通流參數分析。在方案可視化展示方面，多通過三維建模軟件或BIM信息模型簡單模擬車流路徑，不具備交通參數評價功能，難以支撐城市立交方案評估選型。

微觀交通仿真是20世紀60年代以來，采用計算機數字模型來反映復雜交通現象的交通分析方法，是評價城市立交方案是否合理的有力工具。但主流的微觀交通仿真軟件如Vissim、Synchro等，僅集成簡單的三維模塊，難以精細化展示復雜的城市和道路環境，在三維可視化效果方面距離目前主流的三維建模軟件或BIM信息模型具有較大差距[1]。本文提出一種“Vissim+3dmax”耦合的城市立交三維動態交通仿真平臺構建方法，解決城市立交復雜交通流模擬評估和三維可視化展示的問題。

1 交通仿真軟件建模

微觀仿真模型Vissim建模基于路網、車道規則、交通量等模型輸入數據和跟馳模型、換道模型等模型校準數據。

表1 Vissim模型數據基礎

車輛及駕駛員參數等數據難以通過實測獲取，可以通過無人機航拍或其他視頻調查手段獲取校準與驗證數據，然后調整Vissm模型中車輛及駕駛員參數數據的默認值進行模型校準來標定得到[2]。

城市立交Vissim交通仿真的一般步驟如下：

步驟1：明確交通仿真研究對象和目標；

步驟2：進行現狀調查，獲取校準與驗證數據；

步驟3：根據現狀調查的路網模型、車道規則和信號配時，參考《高可信度Vissim模型建模手冊》建立高可信度Vissim現狀模型；

步驟4：根據校準與驗證數據，在建立好的Vissim模型中輸入現狀交通量、轉向比例、信號配時等模型輸入數據，進行參數標定[3]，直到模型輸出的數據與校準驗證數據的誤差在一定范圍內；

步驟5：進行建立區域宏觀交通模型，對城市立交的交通量、轉向比例進行預測；

步驟6：根據城市立交設計方案，合理計算及假設信號配時、交通管理設施設置，參考《高可信度Vissim模型建模手冊》建立高可信度Vissim模型，根據步驟4和步驟5得到的模型校準與驗證數據和交通流量數據進行交通仿真，得到設計方案的交通流評估參數；

步驟7：根據步驟6得到的交通流參數評估結果，合理優化調整城市立交設計方案，重復步驟6和步驟7，直到得到較為合理的城市立交設計方案。

2 城市立交三維動態交通仿真平臺構建

目前城市立交在設計階段多需要渲染效果圖或效果動畫進行可視化展示，可視化建模軟件主要有BIM信息模型軟件、3dsmax三維建模軟件、SketchUp三維建模軟件及其他三維建模軟件等。3dsmax軟件是目前應用最廣的動畫渲染與制作軟件之一，在城市規劃及立交設計上的應用較為廣泛，與上述其他三維建模軟件交互性較好。本文選擇3dsmax軟件作為城市立交三維交通仿真的平臺，可以利用設計階段建立的可視化展示三維模型，減少建模工作量。

利用標定好的城市立交設計方案Vissim仿真模型輸出格式為ani.txt的車輛軌跡文件[4]，利用3dsmax插件將車輛軌跡數據導入3dsmax，可以生成車輛軌跡動畫。對于3dsmax中沒有的三維車輛模型，需參考Vissim的v3d文件，構建與之匹配的三維車輛模型。將設計階段建立的三維展示模型轉換為3dsmax格式，與導入后的車輛軌跡進行合并，進行渲染即可得到與真實路網運行狀況接近的三維仿真動畫。

3 結束語

本文提出了一種“Vissim+3dmax”耦合的城市立交三維動態交通仿真平臺構建方法，將VISSIM仿真得到的車流軌跡數據提取到三維仿真模型中實現可視化展示，構建城市立交動態三維交通仿真平臺，量化評估未來城市立交交通流運行特性，在設計階段實現“所見即所得”的模擬展示，還原城市立交真實運行情景。