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系。把交通路網看作一個計算機網絡，交叉口是節點，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 研究現狀

1.1 國外研究現狀

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

在道路行駛的過程中，為了最大程度地減少安全事故的發生、幫助行車人員脫離危險，歐美國家的相關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化進行了大量的調查和研究，在實施具體的政策時，雖然每個地區都沒有太大差異，不過因為各地區地理、政治等原因的限制出現了不同的結果，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 國內研究現狀

我國相關研究的現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域。這不僅取決于技術，也取決于觀念上傳統保守的狀態。許多領導者在交通管理的過程中僅僅靠自己的經驗來進行決斷，并沒有形成較為科學的管理體系，這就會給未來的規劃帶來很大的隱患。

在國內研究的過程中，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，并依據提供的數據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，北京工業大學很早就對這些問題進行深入討論，為更好地優化交通做足準備，并且研制出仿真系統，更好地觀察和決斷交通規劃。國內還有更多的研究持續開展，但是其根本問題是沒有形成較為完善的體系，所研究的內容不夠深入，對交通組織方案的優化還需要隨著社會發展狀況進行不斷地調整。要不斷根據已經發生的事故吸取經驗教訓，減少交通事故的發生頻率，選擇和構造更適合我國交通發展的體系。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規劃軟件的OD矩陣技術

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反推時要設立目標函數，并推算出OD的最好估計值，根據不同的目標函數計算出不同的OD矩陣模型。道路的交通數據可以采用交通部門的數據，不用開展OD調查會，從而節約資金。

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。它的優點是有一個隨機的基數變量，可以應用于很多交通分配，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VISSIM的動態分配，駕駛員可以選擇駕駛路徑進行一次仿真實驗。交叉路口用節點表示，節點間的連線是交叉口的道路，在路網中小區被設置成了停車場，這種設置會影響交通仿真結果。迭代仿真的結果是要達到一個穩定的交通狀態，交通預測是研究動態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，輸入到仿真數據庫中，可以得到交叉口的擁堵情況。每一次仿真試驗結束后，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果。

為了進行動態的交通仿真實驗，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的各種交通方式的OD矩陣。在分配交通流的時候，要根據最小的道路數值找到所有選項，然后在可選路口進行OD分布研究。交叉口進行狀態掃描并調取仿真數據庫中的文件，以此判斷交叉口的擁堵狀況。在仿真結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 城市路網動態仿真交通流程

為了設計城市路網的動態仿真流程，就要借用TCAD的OD反推功能和仿真軟件的動態交通分配功能。具體的城市路網仿真流程是：通過對調查對象的周邊環境和交通流量、車速、駕駛時間、經濟情況的分析，進行合理的小區規劃，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交通模塊分配，把相同時段的交通數據分配到不同的路網或者改建路網當中。通過交通仿真和軟件的特殊功能進行圖形輸出和路網交通參數設定，為交通治理提供方案，為智慧交通建設提供數據支持。

5 城市路網動態仿真實際應用

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，是一個城市主城區的交通樞紐。通過對交通樞紐周邊交通情況的調查，在TCAD上進行了模擬網絡建設，輸入了路網的基本數據，包括運營能力、擁堵路段、通行能力等各種指標，然后根據行政規劃區開始劃分區域，利用道路、河流的天然分界分成了5個小區，并進行OD矩陣反推，計算出交通高峰的機動車OD矩陣。經過水道路條件的變化，這個交通樞紐的交通狀況突然惡化，出現的擁堵問題比較嚴重，造成大量的人車滯留現象，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，對周邊的路網進行了疏散，具體的方案是規劃兩條單行線，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，于是開展了路網交通仿真研究。

在仿真軟件中建立了路網，根據TCAD的小區劃分把停車位分配給每個小區，然后進行矩陣推導，設置計算推導條件，并利用動態數據進行模塊分配，采用1h仿真運行得出了仿真結果。通過對仿真結果的分析，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 結語

隨著人們生活水平的提高，家庭汽車已經進入了尋常百姓家，車輛的劇增引起了交通擁堵現象，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。