BIM軟件與VISSIM交通仿真方法對比研究-以北郊農場為例

高梓雅

摘 要：交通仿真是對交通狀況進行還原的重要手段，交通仿真技術不僅能對現(xiàn)狀交通狀況進行仿真、模擬及評價，也用于對道路基礎設施的改善或交通管控措施在實施前進行方案比選，從而確定最優(yōu)方案。

關鍵詞：交通仿真;VISSIM;BIM;三維建模

本論文從現(xiàn)階段我國主要使用的交通仿真軟件VISSIM和AUTODESK公司新開發(fā)的BIM框架軟件INFRAWORKS著手，研究兩款軟件交通仿真的異同、優(yōu)劣、仿真過程中各自的特點及適用范圍。論文以北京市昌平區(qū)回龍觀北郊農場橋改擴建項目為依托，研究兩款軟件在實際項目交通仿真中的建模流程及特點，探索BIM軟件在三維交通仿真中的應用。主要研究內容：（1）系統(tǒng)梳理了不同層次交通仿真的定義、內容、方法、模型，并對不同層次交通仿真軟件進行了分類介紹。（2）參與北京市昌平區(qū)回龍觀北郊農場橋改擴建項目，介紹BIM技術在城市道路概念設計階段的應用。（3）以回龍觀北郊農場橋項目為例，分別使用傳統(tǒng)交通仿真軟件VISSIM與BIM框架軟件INFRAWORKS進行三維交通仿真方法研究。

本文研究得出結論，INFRAWORKS軟件建模過程更加快捷準確，兩款軟件仿真結果基本相同，INFRAWORKS軟件仿真結果包含評價指標更豐富，且INFRAWORKS可視化程度高，協(xié)調性好。因其屬于BIM框架軟件，支持與Revit、Civil 3d等軟件協(xié)同設計，INFRAWORKS模型可集道路設計、施工、運維各階段信息于一體，實現(xiàn)“建筑信息一體化”，進而推動BIM技術在道路工程中的應用。

0 前言

交通仿真在道路改擴建、優(yōu)化信號控制、新建道路設計中起著重要的作用，精準的交通仿真結果有助于工程師實現(xiàn)最優(yōu)的解決方案。本文依托實際工程項目，通過研究BIM軟件和傳統(tǒng)交通仿真軟件的優(yōu)劣，完善BIM技術在道路工程中的應用，進而推動BIM技術在交通領域的發(fā)展，并且希望能夠為未來相似項目提供借鑒。 本論文從傳統(tǒng)交通仿真軟件VISSIM和AUTODESK公司新開發(fā)BIM框架軟件INFRAWORKS著手進行三維交通仿真方法研究，研究兩者在仿真過程中的特點、異同、優(yōu)劣，以回龍觀北郊農場橋改擴建項目為依托，進行交通仿真對實際項目的應用研究。并在此基礎上，研究BIM技術在交通仿真中的應用。

1 交通仿真定義及模型

1.1 交通仿真定義

交通仿真指基于計算機和仿真模型支持的仿真技術來研究交通行為，是一種跟蹤、模擬交通主體，即車輛、行人等時空運動的技術。其含有隨機特性，交通仿真包括宏觀、中觀、微觀三個仿真層次，其用來描述道路交通系統(tǒng)中交通要素，如機動車、人、非機動車的運動模型，以及交通要素之間的影響作用。

1.2 交通仿真模型

（1）宏觀交通仿真模型。宏觀交通仿真是對交通系統(tǒng)要素描述最為粗糙的交通仿真方法，其對道路環(huán)境要素、車輛實體、行為及車輛間的相互作用的描述都處于較低的程度。宏觀仿真注重從全局的角度把握交通系統(tǒng)的特性，在宏觀模型中，交通流被看作是一個流體，不考慮交通流中單個車輛的駕駛行為。宏觀仿真模型的重要參數(shù)包括交通流的速度、密度和流量。

（2）微觀交通仿真模型。微觀交通仿真是對車輛行為描述最細致的模型，它的目標是每個車輛在道路上的運動，描述的是車輛于其所在空間環(huán)境的交互，即考慮交通環(huán)境影響駕駛員行為的前提下，研究單個車輛在交通流中的行為。其中，交通環(huán)境包括目標車輛所在的氣候和自然環(huán)境、道路設施的基本情況、交通控制管理措施、周圍車輛的行為等。

微觀交通仿真的研究對象是某一確定車輛，是根據(jù)駕駛員在特定的交通環(huán)境中所可能采取的駕駛方式，描述單一車輛的行為。

2 數(shù)據(jù)采集和結果誤差分析

2.1 VISSIM微觀交通仿真數(shù)據(jù)采集

調查范圍東起回龍觀西大街北輔路東盡頭，西至北郊農場橋，南起京藏高速東輔路與北郊農場橋連接處，北至京藏高速西輔路與回龍觀西大街連接處。

2.2 仿真結果誤差分析

INFRAWORKS其車輛生成模型為隨機過程，故每次仿真結果并不完全相同。INFRAWORKS軟件支持模型參數(shù)的校準和驗證，通過確定最小仿真次數(shù)并在系統(tǒng)內進行驗證迭代，軟件經(jīng)過反復執(zhí)行“檢查模型輸出結果與實際觀測值比較”的過程，避免仿真結果的對比過度擬合到一個結果數(shù)值中。仿真結果的誤差分析INFRAWORKS軟件會自動輸出GEH值，即模型仿真結果與實際觀測值的比值。

2.3 小結

本論文研究傳統(tǒng)交通仿真軟件VISSIM和BIM框架軟件INFRAWORKS在三維交通仿真上的異同及優(yōu)劣，通過控制建模參數(shù)相同，分析兩款軟件輸出結果的異同。除此之外，本論文還對兩款軟件的仿真原理、仿真模型進行了學習，對兩款軟件不同的仿真結果進行了合理的分析。最后總結出VISSIM和INFRAWORKS交通三維仿真的異同、優(yōu)劣及適用范圍。

3 結語

（1）交通仿真模型研究。通過對交通仿真國內外研究現(xiàn)狀的分析，將仿真模型進行分類，總結各類模型的特點及應用條件，選取 VISSIM 和INFRAWORKS仿真軟件進行研究，找出其模型建立的機理及模型所使用的理論，并對交通仿真模型中的各個要素進行分析。（2）建模方法。在學習交通仿真原理的基礎上，對北京市回龍觀北郊農場橋進行仿真建模，結合北郊農場橋的改擴建項目，通過VISSIM與INFRAWORKS兩款軟件對改善前后的北郊農場橋早高峰、晚高峰交通狀況進行仿真建模，本論文共建立8個仿真模型，從橫向、縱向兩個角度對比總結了VISSIM與INFRAWORKS兩款軟件的建模方法。（3）仿真結果分析。輸出兩種軟件的仿真結果，對其仿真結果的評價指標進行對比分析，并找出產生差異的原因。

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