简介VIssim

一．VISSIM简介。20世纪60年代以来，国外交通仿真系统得到了较大发展。像VISSIM、TSIS、Synchro、Paramics、Dynasmart、IntegrationMitsimTransims、Watsim等越来越商业化；国内也正在开发类似的软件系统。相比之下，德国PTV公司开发的VISSIM仿真软件在国内外应用最为广泛；而且VISSIM能直观、形象、详细地仿真出车辆、道路、交叉口、信号灯等随时间变化的三维动画状态，能真实、精确地重现交通网络交通运行状况，避免了在拟定交通控制方案及对方案进行评价时因无法直观观测车辆在道路及交叉口的运行状况而引起的不足。实践证明，将VISSIM交通仿真软件应用于城市交通网络(特别是交叉口)交通运行状况仿真分析及交通方案的优化与评定，为在我国的复杂混合交通条件下确定交叉口乃至整个城市交通组织方案提供了一条切实可行的新思路和新方法，具有良好的操作性和实用性。本文以广州市一路口为例，首先通过信号配时优化，然后在VISSIM仿真的基础上，提出空间优化设计方案，最后对时空优化后的交叉口重新进行信号配时优化，并通过VISSIM仿真，发现交通效益有了很大的改善。VISSIM还提供了图形化的界面，用2D和3D动画向用户直观显示车辆运动，运用动态交通仿真进行路径选择。动态交通仿真过程中，按道路最小费用搜索最短路径，找到所有可选路径，将OD分布量分配给可选路径，在每个仿真迭代结束时对系统中各路段、交叉口的交通流状态进行扫描，读取仿真数据库中的状态情况，判断它们所在的路段和交叉口的阻抗状态，每一步仿真结束后要更新道路阻抗，重新计算驾驶员路径选择概率，然后进行下一步迭代的计算，直至达到收敛标准。在利用VISSIM软件进行动态仿真时，一般将交叉口抽象成节点，将交叉口间的路段抽象成连接节点的通路。值得注意的是，路网中没有实际的交通小区，而是把交通小区抽象成一个或者多个停车场，从而使出行产生于停车场。若某小区含有多个停车场，则交通小区的出行分布量应按照一定的比例分配到各个停车场，这个比例将会影响交通仿真运行结果。VISSIM系统是一个离散的、随机的、以0.1s为时间步长的微观交通仿真软件。车辆的纵向运动采用了德国Karlsruhe大学Wiedemann教授的心理一生理跟车模型；横向运动(车道变换)采用了基于规则(Rule—based)的算法。不同驾驶员行为的模拟分为保守型和冒险型。Wiedemann的跟车模型是迄今用于计算机交通仿真的最为精确的模型之一，基于这一理论基础而开发的微观交通仿真软件VISSIM能够较真实地反映和重现实际交通状况，具有广泛的实用价值，并日益成为目前世界上微观仿真系统中功能最完善、界面最友好、使用最灵活、版本更新最频繁的一个商业化软件产品。VISSIM软件系统内部由交通仿真器和信号状态发生器两大程序组成，它们之间通过接口来交换检测器的呼叫和信号状态。交通仿真器是一个微观的交通流仿真模型，它包括跟车模型和车道变换模型。信号状态发生器是一个信号控制软件，它以仿真步长为基础不断地从交通仿真器中获取检测信息，决定下一仿真时刻的信号状态并将这信息传送给交通仿真器。VISSIM仿真软件可以生成一系列的评价指标，这些指标是对路段、车辆、公交、信号灯等等仿真元素在仿真运行过程当中的状态变化的记录或者某个参量的累加，这些指标使得可以对仿真过程中各个元素的运行状态进行量的判断。VISSIM的操作使用主要分为三大步骤：在VISSIM中，包含两种数据：静态数据和动态数据。静态数据表示道路设施，包括：1.道路（Link）：道路是有起点、迄点的有向线段。2.连接段：表明转向、车道减少、车道增加3.公交车站位置和长度4.信号灯和停车线位置5.检测器位置和长度6.公交招呼点动态数据包括：1.交通流量，包括货车的百分比2.路线选择点位置3.优先规则4.停车信号位置5.公交车线路、发车时间、滞留时间6.数据收集点7.行程时间和延误时间8.排队长度VISSIM仿真系统对路段交通流模拟时。主要考虑车辆、道路、驾驶行为、环境、交通管制措施等影响因素。使用者可根据需要自行变动模型参数。在实际应用中发现许多使用者通常采用系统默认的参数值。并未根据实际需要作出修订。对于车辆尺寸、道路宽度等物化设备及设施的基本参数。国内外差异不甚明显，并且此类参数的调整使用者也容易判别；但对于涉及驾驶人行为的部分参数，因国内外驾驶习惯及行驶规则差异等影响，参数的不同对仿真结果的影响相当显著。实验中发现，采用影响驾驶行为的不同参数的仿真结果与系统默认值对比。单车道车辆单位时间内车辆通过数、车道占有率、车流密度等相差可达35％～45％。与驾驶人行为相关的参数内嵌在VISSIM仿真系统的DrivingBehavior模块中。对于城市道路路段研究而言主要涉及的4类影响因素为：车道变换、等待时问参数；必要的车道或路径变换加减速度最大值及可接受值参数；圆横向特性参数；跟车行为参数。根据实际应用经验，前3个参数软件推荐的平均值基本能满足使用要求。除了这三个可调整影响因素以外，VISSIM系统中对于仿真结果起到关键影响因素之一的在于车辆跟车行为的设定。交通仿真模型的选取对于仿真结果至关重要。VISSIM仿真系统是基于驾驶人心理一生理(psycho—physica1)的跟车模型。这一模型的基本理念为：以较快车速行驶的车辆其驾驶人感知到前方较慢的车辆时开始减速，并达到期望速度限值跟近行驶，由于后车驾驶人不能精确判断前车车速，因此其车速会低于前车速度，从而引发他一定程度上采取加速措施直至再次达到期望值。这一结果直接导致加速与减速反复作用的过程(iterativeprocess)。仿真系统中采用的Wiedemann模型在原有基础上不断改进，反映车辆之间关键参数的模型如下：式中：d为车辆跟驰间距／m；ax为车辆静止时的平均期望间距／m，具有±1m的变化；bx为车辆期望安全间距／m；bx_add为车辆期望安全距离的加和项(Additivepartofdesiredsafetydistance)；bx_mult为车辆期望安全距离的乘数项(Multiplicpartofdesiredsafetydistance)；Z为在【0，1】的系数，正常分布值为0.5，具有0.15的标准差；V为车辆速度(m／s)。实际应用中发现以上参数的调整对于仿真结果影响十分明显，在模型中因变量bx~,l取值可变范围较大。与之对应的bx_add和bx_mult因而作为重点分析对象。