交通仿真技術在道路交通工程中的運用

張小艷

（蘭州現代職業學院，蘭州 730100）

交通仿真技術屬于一種全新的交通技術，在城市道路的管理、控制實踐中起到了十分關鍵的作用，能夠有效降低事故的出現率、處理交通堵塞問題等。同時，還為人們的日常出行提供了大量的選擇，確保了人們出行的有序、安全[1]。交通仿真技術擁有各種各樣的優勢，本文重點分析了其在道路交通工程中的運用策略，希望可以廣泛使用此項技術，進而更好地處理交通問題，給人們的現實生活提供更多的便利，將其應有的核心價值全面施展出來。在此基礎上，本文首先介紹了交通仿真技術的含義與應用領域、具體分類及其功能，然后從提取及保存交通數據、相關預測研究、制定一些決策支持等方面分析了交通仿真系統工作的主要程序，最后從交通需求的預測、項目交通量的預測、非項目交通量的預測、交通問題的解決策略、交通仿真結果分析等方面重點探究了在道路交通工程中如何運用交通仿真技術，現具體論述如下。

1 概述

1.1 交通仿真技術的含義

交通仿真屬于一門涉及若干個學科的綜合技術。其借助計算機模型來反映比較復雜的交通情況，跟蹤描述及研究交通運動隨空間、時間的具體變化，是計算機數字仿真的范疇。交通仿真是交通工程行業中運用計算機仿真技術的一個核心體現。

1.2 主要內容

伴隨科學技術的飛速發展，計算機逐漸被人們所熟知，并且在各個行業也獲得了普遍的運用。交通仿真技術，主要就是借助計算機平臺來深入研究、總結交通情況。經過充分引進及使用交通仿真技術，能夠使道路交通的設計及管理愈發明確，也能夠更好地描述比較繁瑣的交通情況。

相比于以前的交通分析技術，交通仿真技術擁有大量優勢，每個行業為了在市場競爭環境中站穩腳跟，創新經營思想是很關鍵的。隨著社會的持續發展，科學技術也在深入發展，牢牢抓住機遇，企業才會實現飛速發展。交通運輸行業的深入發展也是這樣，交通對人們的日常生活出行是很關鍵的，因此持續引進全新的技術很有必要。交通仿真技術的核心優點如下：首先，交通仿真技術可以詳細探究交通情況發生的整個過程，這類交通模型擁有較強的靈活性，方便技術工作人員操作；其次，交通仿真模型可以將分析結果充分反映出來，擁有開放性、直觀性的特征；再次，對于城市交通流很大的路段，也能夠全面反映此路段的實際交通情況，擁有較強的隨機性，方便梳理整個交通運輸網；最后，交通仿真技術擁有很強的安全性，能夠更好地保障人們財產、生命安全不遭受損害。

1.3 應用領域

隨著計算機等技術的飛速發展，交通仿真技術也獲得了創新、優化，不斷擴展到了更大的應用領域中，在城市交通管理中獲得了廣泛運用[2]。于是，交通仿真技術在城市交通的管控工作中逐漸受到重視，將自身的實用性全面施展了出來。此項技術的應用領域包含如下2個方面。

第一，城市交通信號控制系統運行情況方面。這一系統是城市交通中比較普遍的設施，于是，一定要確保其有序、順利運行。在這一系統中廣泛使用仿真技術能夠對路口交通需求的適應性與參數設置的科學性進行有效檢測，能夠在第一時間調控交通信號的相關設置參數，防止由于信號控制的失誤而進一步引起交通混亂，進而最大限度地提升控制系統的運行效率、科學性。

第二，城市道路交通規劃目標方面。城市道路交通的相關規劃涉及了很繁瑣的內容，需要開展系統化與全面化的整合，且此項工程能否實現是十分關鍵的問題之一。其目標不但要確保工程的順利實現，而且一定要與城市可持續發展的實際要求相符。而交通仿真技術能夠對這些比較抽象化的規劃實施仿真演示，為交通規劃進一步提供客觀、有效的設想。

2 交通仿真的具體分類及其功能

交通仿真模型作為交通仿真的核心研究內容，對其品質的要求很嚴格。由于對交通實際情況了解的程度、細節不一樣，于是應該站在各種角度去研究交通仿真。一般來說，交通仿真能夠劃分成微觀仿真、中觀仿真和宏觀仿真3種類型。

2.1 微觀的交通仿真

在各種各樣的交通信息流中，各個單獨的車輛都能夠當作一個研究對象，可以標識全部的個體車輛。在掃描每一路段的過程中，車輛的特性、速度就會被持續更新[3]。微觀仿真可以及時模擬交通流的實際波動情況，通常來講，微觀交通仿真對計算機資源的相關要求很嚴格，仿真速度很慢，如此對于道路設施十分有利，這二者互相作用、影響，相比于宏觀仿真，微觀仿真的核心參數是每輛車的位置、速度。除此之外，微觀仿真還適用于描述動態交通現象，如交織影響分析、可接受空檔分析及交通波動分析等，這些分析通常是在非穩定交通情況下實施的，采取宏觀仿真不易獲取結果。

2.2 中觀的交通仿真

中觀仿真是在宏觀仿真的前提下，將個體車輛進一步放入到宏觀交通流中開展研究的，某按照模擬的實際需要，標識特定車輛的位置、速度及其他屬性，或對個體車輛進行分組，進而標識每組車輛的位置、速度及其他屬性，其更加詳細地描述了交通系統的行為、要素。此仿真系統能夠主要用來擬定及評價大范圍的交通控制及干預方法，優化控制交通流。按照如今計算機硬件的綜合發展水平，能夠在大規模的路網范圍內開展動態與實時的交通中觀仿真。

2.3 宏觀的交通仿真

交通流是一個比較繁瑣的整體，需要將其視為一個連續流，無需對個體的車輛開展單獨標識。相比較來說，交通流對計算機資源沒有太多的要求、限制，然而仿真的速度很快，有利于實現基礎設施建設的深入擴建與研究等。如今，我國科學技術還在持續地優化、發展中，針對如今計算機的整體發展水平，也能夠在大范圍的路面實施交通宏觀仿真。宏觀仿真自身擁有一系列的特征，即精度低和應用范圍小，這重點是源于密度、速度。相比于微觀仿真，宏觀仿真所需的計算時間、計算機儲存空間很少，仿真結果也更加容易理解。然而，存在以下漏洞：部分情況下，不能清晰地描述道路瓶頸處的動態交通變化；由于宏觀仿真中利用平均值對交通流參數進行描述，每個車輛的隨機性影響未獲得充分考慮；沒有精準地計算出各個車輛的交通參數。宏觀交通仿真模型重點用于分析道路網交通狀態、宏觀管理策略、交叉口交通狀況及交通基礎設施的擴建與新建，在研究交叉口交通狀況的過程中，基于排隊理論的宏觀仿真能夠用于研究信號燈前的排隊長度。

3 交通仿真系統工作的主要程序

3.1 提取及保存交通數據

交通仿真系統的核心優勢就是，能夠憑借其自身的數據提取技能，不斷提取到交通數據，基于此，借助其本身的存儲技術，將交通數據進一步格式化，以方便未來的使用[4]。目前，這一技術已經獲得了廣泛使用，將其充分融入到交通樞紐系統里面，能夠有效顯示及評價當前的交通流，進而更好地提升員工的工作效率。

3.2 相關預測研究

經過全面探究我國前幾年的交通運輸量、數據趨勢和數據相似性，能夠充分了解到，交通仿真系統可以精準、及時地預測短期交通事件。基于此，分析“交通黑點”就顯得很關鍵，其重點針對的是交通事故數據、擁堵數據，經過統計及研究其數據，研究者能夠發現引起其問題出現的具體原因且作出有關類比分布圖，進而制定出合理、有效的應對策略[5]。在這一情況下，還應該創建三維的城市環境，因為通過多媒體來充分實現交通仿真的話，車輛、路網都一定要3D化，而且這項技術的廣泛使用，不但能夠最大限度地提升仿真成效，而且可以確保預測效果的精準率，可也存在一些缺陷，比如，會投入很多時間、擴增員工的工作量。

3.3 制定一些決策支持

在對一些決策支持進行制定的過程中，要深入考慮3個方面，第一，交通渠化方面，將獲得的路段交通流量數據開展渠化研究，進而制定出行之有效的解決方案[6]。第二，配時方面，采取配時算法分析獲得的交通流速大數據，進而有效解決路口配時的問題。第三，交通規劃方面，一定要綜合了解其所支持的決策路口，借助交通配置法，深入收集及研究路段交通流量的相關數據，基于此，經過有效使用交通規劃理論，充分顯示出其研究結果，進而制定出合理的解決方案。

4 在道路交通工程中如何運用交通仿真技術

本文以某城市的道路為例，探究了交通仿真技術的運用策略，對這一路段的非項目交通量、項目交通量及交通需求等信息進行科學預測，且針對交通問題進一步提出了有效的應對策略，明確提出了交通仿真技術的綜合運用成效。

4.1 交通需求的預測

交通需求預測在城市交通規劃實踐中占有主要地位，對道路的誘增交通量、轉移交通量和趨勢交通量等項目進行重點判斷。

4.2 項目交通量的預測

在使用仿真系統的時候，一般以某城市的交通規劃文件為核心基礎，對各類用地的吸引率和產生率、居民的出行方式進行統計研究，對當地建筑物吸引的人流量數據進行全面調查。如在2018年，某一路段高峰階段將會進一步產生530 pcu/h的交通量，其中產生量、吸引量分別為260 pcu/h、270 pcu/h。同時，基于此，將預測項目的綜合交通量逐漸疊加到交通小區，借助約束重力模型、彈性系數法，預測出2018年開發項目順利竣工之后道路高峰期間內機動車的OD矩陣。

4.3 非項目交通量的預測

區內出行交通、過境交通都是非項目交通量預測的重要構成部分，在此研究實踐中對交通小區之間的出行交通量進行重點預測[7]。員工對這一段道路的具體交通流量開展現場調查研究，且對虛擬小區進行劃分，在對OD矩陣進行反推的過程中充分采取Trans CAD方法，對種子OD矩陣進行推算，獲得各個小區之間的OD交通量，且區間內部的阻抗愈大，說明出行量愈低。同時在將這一城市的交通規劃政策文件有機結合起來的前提下，對道路高峰階段的相關交通出行率進行統計，對交通現狀的吸引量、發生量進行計算，在種子OD矩陣的校準過程中采取反推OD矩陣手段，明確對應的交通數據參數[8]。另外，在后續預測非項目交通量時還廣泛使用了原單位法，獲得了某一時間段內交通小區之間高峰機動車的OD矩陣。

4.4 交通問題的解決策略

經過研究以上數據，在深入結合路網規劃現狀、城市土地利用情況的前提下，明確提出了如下3個方面的解決策略。

第一，采取單向交通，按照運行方向將路段劃分成2條路，最大限度地保證來來往往車輛的分開運行[9]。同時，在這一公路的交叉口處分別對禁右轉、禁左轉等標志進行設置。

第二，需采取協調限制手段，在所管理的實際范疇內，對道路的綠波帶進行協調及控制，且對渠化路口進行設置[10]。例如，能夠將左轉車道進一步設置成魚肚皮模式，且在道路交叉口對導流島進行設置，在嚴格遵守路權分配基本原則的前提下最大限度地提升道路交叉口的綜合交通水平。

第三，需要在控制城市交通信號時有效使用交通仿真技術，在分析城市交通的時候，人們一般會探究交通信號控制系統里面道路交通需求、參數設置的科學性、合理性，可工作實踐中卻難以獲取這些信息、數據[11]。而借助交通仿真系統能夠對道路正常運行情況進行準確模擬，且持續提高系統的設置參數，更好地避免了不明確性因素充分引起的道路交通偏差問題，使交通信號的綜合控制成效獲得了提升。

4.5 交通仿真結果的研究

將仿真技術深入運用到交通運輸管理實踐中，有利于促進城市化道路的全面建設，經過充分優化各路段的實際交通情況，不但能夠有效減少行駛車輛在交叉路口的等候時間、停車次數，而且能夠減少汽車尾氣的綜合排放量，進而更好地實現保護環境與節能降耗的終極目的[12]。上述內容明確提到的采取交通單向化，是指在某一路段內，全部行進車輛都向著一個方向持續行駛，如此做的核心目的就是為了充分利用當前的道路資源，經過控制最短路段來更好地實現讓整段道路保持通暢的主要目的，還能夠對周圍路段的交通流實現均衡。但是其也存在一些問題，如在全面提升行人通行時間的過程中，極大地影響了公交車的正常運行[13]。采取協調控制、限制策略的應對方案，在對交叉路口的相關交通問題進行深入解決的過程中，不但能夠減少行駛車輛在交叉口的停車次數與等待時間，而且充分降低了交通事故在這一路段的出現率，在實現保護環境與節能降耗的同時還最大限度地確保了這一路段的整體通行能力。

5 結束語

總而言之，本文從微觀仿真、中觀仿真和宏觀仿真等方面分析了交通仿真的具體分類及其功能；從提取及保存交通數據、相關預測研究、制定一些決策支持等方面探究了交通仿真系統工作的主要程序；從交通需求的預測、項目交通量的預測、非項目交通量的預測、交通問題的解決策略及交通仿真結果的研究等方面入手，以實現交通仿真技術在道路交通工程中的有效運用。交通仿真技術是經過創建計算機數學模型，對其開展全面探究，進而展現出繁瑣的交通問題。其既能夠對交通管理系統設計方案與道路幾何設計方案開展有關評價，也可以探究交通工程與交通安全理論，除此之外，其還能夠對全新的交通技術進行測試，于是其投入使用有利于促進智能交通系統的可持續發展。