VISSIM仿真实验指导书

PTVVISSIM交通仿真技术实验指导书北京利君瑞通智能设备有限公司2012-4-101、VISSIM简介VISSIM为德国PTV公司开发的微观交通流仿真软件系统，用于交通系统的各种运行分析。该软件系统能分析在车道类型、交通组成、交通信号控制、停让控制等众多条件下的交通运行情况，具有分析、评价、优化交通网络、设计方案比较等功能，是分析许多交通问题的有效工具。VISSIM采用的核心模型是Wiedemann于1974年建立的生理-心理驾驶行为模型。该模型的基本思路是：一旦后车驾驶员认为他与前车之间的距离小于其心理（安全）距离时，后车驾驶员开始减速。由于后车驾驶员无法准确判断前车车速，后车车速会在一段时间内低于前车车速，直到前后车间的距离达到另一个心理（安全）距离时，后车驾驶员开始缓慢地加速，由此周而复始，形成一个加速、减速的迭代过程。图1.1VISSIM中的跟车模型(Wiedemann1974)VISSIM的主要应用包括：除了内建的定时信号控制模块外，还能够应用VAP、TEAPAC、VS-PLUS等感应信号控制模块。在同时应用协调信号控制和感应信号控制的路网中，评价和优化（通过与Signal97/TEAPAC的接口）交通运行状况。交织区交通分析。交通设计方案的对比分析。VISSIM4.1的操作使用主要分为三大步骤：在VISSIM4.1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：道路（Link）：道路是有起点、迄点的有向线段。连接段：表明转向、车道减少、车道增加信号灯和停车线位置检测器位置和长度动态数据包括：交通流量，包括货车的百分比路线选择点位置优先规则停车信号位置数据收集点行程时间和延误时间排队长度VISSIM4.1中主要名词术语介绍见下图1.2。图1.2VISSIM4.1中主要名词术语对照图在介绍具体操作步骤之前，先简单介绍一下Vissim4.1软件中菜单项和功能键，图1.3所示。建立路网仿真与测试输出结果车道变化选择车道期望车速停车线强制车道变化车辆检测器优先规则公交站台信号灯图1.3Vissim4.1软件中菜单项和功能键示意图下面，针对每一步进行具体介绍。快捷工具栏文件菜单编辑菜单视图设置仿真基础数据交通信号控制评价仿真演示2、定义路网属性2.1物理路网2.1.1准备地图的创建流程VISSIM4.1能够显示的底图来源有两种文件格式：1)注意：DWG和DXF格式随着AutoCADTM版本的更新而更新。目前，VISSIM支持AutoCADR13和R14版本的文件格式。如果无法加载DWG文件，请将其转换成DXF文件后重新加载，也可以将DWG或DXF文件保存为AutoCADTM早期版本的文件格式。1、导入底图：选中View菜单—〉Background—〉Edit…，选择需要导入VISSIM的目标图片文件。如果图片文件的规模较大，该过程将花费一些时间。如图2.1所示。如果欲加载VISSIM无法支持的图片文件，将出现错误消息框。图2.1导入底图操作示意图2、关闭背景选择窗口，在巡航工具栏中点击，显示整个地图。3、再次打开背景选择窗口，选择待缩放的文件，点击Scale，图2.2。此时，鼠标指针变成一把尺，尺的左上角为“热点”—〉按住并沿着标距拖动鼠标左键—〉释放鼠标，根据导入底图的实际尺寸，输入两点间的实际距离，点击OK，见图2.3。图2.2背景选择窗口图2.3导入底图的实际尺寸VISSIM路网的比例一经确定就无法改变，建议在背景图片的缩放操作过程中尽量做到精确。4、在Background选择窗口中点击Origin，见图2.4，可以将背景图片移动到目标位置。此时，鼠标指针变成手掌形状，大拇指为“热点”。按住鼠标左键，可以把背景图片拖到一个新的位置。一般情况下，只要导入的第一张位图不是必须与已有的VISSIM路网重合，就不需要对其进行移动。图2.4背景图片移动5、依次选择：View菜单—〉Background—〉Parameters…，见图2.5，点击Save，见图2.6。永久保存背景图片的当前比例和原始信息。图2.5保存背景图片选择菜单图2.6保存背景图片注意：背景图片不能被无限缩放。当背景图片放大到一定程度时，它可能会消失，将其缩小后，能够再次出现。建立整体背景图片后，可以采用同样的方式加载、缩放其它局部区域的背景图片，并将其移动到正确的位置。为了正确地放置这些局部背景图片，建议：首先，创建一个粗略的VISSIM路网。然后，在需要移动到正确位置的局部背景图片与整体背景图片的重叠位置设置路段。为了更好地完成这一过程，最好在背景图片拼接位置的边缘暂时性地设置一些VISSIM路段。提示：当加载了一张或多张的背景图片时，依次选择：View菜单—〉ShowBackground，或默认快捷键Ctrl+B，设置背景图片的可见性。2.1.2添加路段（Links）定义好比例尺后，下一步就可以开始画Link线了。VISSIM路网编码的第一步工作是描绘路段轨迹：寻找进出交叉口的所有道路，确定道路上的车道数。每条道路表示为一个路段。选中快捷工具栏上的，在路段的起始位置点击鼠标右键，沿着交通流运行方向将其拖动至终点位置，释放鼠标，会出现图2.7所示界面，创建一路段(Link)。Number——路段（Link）的编号：路段的唯一编号（仅能在创建路段时编辑）；LinkLength——路段（Link）的长度；Type——路段类型：它控制了诸如路段颜色、驾驶行为等特征量；LanesWidth——车道宽度；定义路段上每条车道的宽度；VariousLandWidths——不同车道宽度：分别定义每条车道的宽度；LandClosure——车道限制：车道限制：针对选定的车辆类别关闭路段的一条或多条车道，实时禁行管理。车道关闭对车辆运行的影响如下：–禁行车辆不能在禁行车道上行驶。–禁行车辆不能进入禁行车道（从交通量输入开始），除非所有车道全都禁行该类车辆。图2.7创建路段输入界面Display：显示，见图2.8。图2.8创建路段显示输入界面Height(3D)——高程（3D）：路段起点和终点的高程（用于3D模式）。它对驾驶行为没有任何影响。RecalculateSplinePiontHeight——重新计算化分点高度：根据路段起点和终点的高程，重新计算中间点的高程。Visualization——可视化：不选择该项，则仿真运行期间不显示车辆。它可用于建模2D模式下的隧道和高架下面的道路（3D模式下，最好采用设置高程的方法）。Label——标识：单独设置路段标识的显示与否。Other：其他，见图2.9。图2.9创建路段其它输入界面Gradient——路段（Link）的坡度：它能够改变车辆的加减速能力：+1%的坡度值相当于加速度降低0.1m/s2，-1%的坡度值相当于加速度增加0.1m/s2。3D模式下无法体现道路坡度的视觉效果（可以使用高程（3D）的属性建模3D模式下不同的道路高程）。Generateoppositedirection——生成相反方向：同时生成一条与待定义路段具有相同曲率和车道数的反向路段。新生成的反向路段与待定义路段紧邻。No.ofLanes——对向路段（Link）的车道数；ChangeDirection.——改变车道行驶的方向；Cost…——费用：打开路段窗口，设置路段的费用和额外费用。动态交通分配中，这些数值用作评价路段上的车辆行驶费用。Evaluation——评估路段长度：激活区段评价功能，定义区段长度。该功能与交通流显示、统计数据选项、路段评价等功能有关。注意：路段上的车道数始终保持恒定，若车道数发生变化，必须重新建立一个路段。如果要改变已有路段上的车道数，依次选择：Edit→SplitLink，在车道数变化位置打断路段（默认快捷键为F8）。对于画好的路段（Link），用鼠标左键选中，双击左键同样可以出现图2.7所示界面。注意：路段（Link）是有向线段，方向与车辆行驶方向一致。编辑线段曲率：先选中欲编辑的路段，插入中间点的位置点击鼠标右键，即可插入一个节点；用鼠标左键按住节点拖动，即可调整Link形状。�删除：将欲删除的中间点移动到其它中间点上。如果要删除一组中间点，则将该组的最后点移动到最前点上。2.1.3连接器1.用鼠标左键单击快捷工具栏上的连接按钮——；2.用鼠标左键单击作起点的路段；3.将鼠标指向第一个节点，按住鼠标右键拖动到期望的终点位置（另一个路段），松开鼠标，将会出现图2.10所示对话框：4.选择要相互连接的车道，即可。注意：Lane1代表最右边的车道，依次类推连接的车道数要匹配Emerg.Stop和Lanechange用于表示驾驶员行为；Lanechange定义车辆变车道的位置；Emerg.Stop定义车辆最后可能变车道的位置；Gradient用于定义连接段坡度；Spline可以使得曲线圆滑；图2.10车道连接器对话框2.2定义交通属性2.2.1定义分布VISSIM中的许多参数是以分布的形式定义的（非固定值），这样能够真实地反映出交通的随机性本质。大多数的分布采用经验或随机数据进行定义。依次选择：BaseData→Distribution，如图2.11，访问所有的分布。图2.11数据定义窗口1．目标车速分布交通构成中，每种车辆类型都可以定义目标车速的随机分布。依次选择：BaseData→Distribution→DesiredSpeed…，打开期望车速分布窗口。如图2.12。图2.12期望车速分布窗口通过Edit…键可以编辑VISSIM软件提供的缺省速度分布特性通过New…键可以自己定义新的速度分布特性选择Edit键，将弹出图2.13所示的对话框：图2.13期望车度分布特性用户需要在图表上方的两个文本框内输入目标车速分布的两个最值（左侧为最小值，右侧为最大值）。在空白处输入最小速度和最大速度后，下面区域会出现一条直线。在这条直线上单击鼠标右键，直线上会增加一个节点，将鼠标指针移到节点上，按住鼠标左键，可以拖动节点来完成速度分布情况。2．车辆重量分布HGV的重量定义为重量分布，它与功率分布共同作用，影响斜坡行驶车辆的驾驶行为。依次选择：BaseData→Distribution→Weight，打开车辆重量窗口，在此可对重量分布进行相关的操作。3．车辆功率分布HGV的功率定义为功率分布，它与重量分布共同作用，影响斜坡行驶车辆的驾驶行为。依次选择：BaseData→Distribution→Power，打开功率分布窗口，在此对功率分布进行相关的操作。4．车辆颜色分布颜色分布只用于图形显示，对仿真结果没有影响。依次选择：BaseData→Distribution→Color…，打开颜色分布窗口.VISSIM使用颜色分布替代车辆类型与其颜色的一一对应功能。即使要求只使用一种颜色表示一种车辆类型，仍然需要定义一种颜色分布。2.2.2目标车速变化当VISSIM路网的自由流车速发生变化时，需要定义一个车速分布变化。定义车速分布变化的方法有两种：暂时性车速变化（如：车辆转向），使用减速区定义永久性车速变化，使用目标车速决策定义这两种方法的主要差别在于：使用减速区定义时，车辆在接近减速区时自动开始减速，并在刚刚到达减速区时正好达到设定的车速，通过减速区后，车辆自动加速到原有车速；使用目标车速决策定义时，只能改变通过目标车速决策断面的车辆的车速。1.减速区选择减速区模式。选择需要设置减速区的路段或连接器。在路段/连接器上减速区的起点，点击鼠标右键，沿着路段/连接器将其拖动到目标位置。减速区的长度同时被定义。释放鼠标，打开创建减速区窗口,如图2.14。针对通过该路段/连接器的每一车辆类型定义合适的车速和加速度。点击确定。对于多车道路段，需要为每一条车道分别定义减速区。图2.14创建减速区窗口注意：车辆通过减速区的起点后，减速区才能起到减速效果。减速区只能用于降低车速，不能增加车速。不能跨路段建立减速区。2.目标车