基于VISSIM—MATALB的可变车道仿真研究

颜旭伟 胡文飞 徐平贵 陈国梁 朱时方 李跃飞

摘 要：研究可变车道延误时间的变化特性，建立交通流模型，利用VISSIM 软件对此偶数车道数可变车道系统进行仿真训练，结合MATLAB的GUI平台进行数据交互，综合评价分析认为该系统的可变车道系统较变道前更加优化，延误时间变化特性类别可分为梯形波、锯齿波、三角波和三角梯形混合波。

关键词：可变车道；偶数车道数；VISSIM仿真；延误

中图分类号：TB 文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.33.092

1 引言

随着国民经济实力的逐步提升，高峰期的“潮汐式”交通在一线城市及二线城市常常出现，道路资源分配的不均衡，出现严重的拥堵现象。国内外的学者就潮汐车道的交通特性、网络设计、车道变换等方面进行了分析。中国的研究人员结合北京、上海等地区的潮汐交通特点，分析可变车道交通组织形式及可变车道切换算法的可行性。陈绍宽等利用VISSIM在信号交叉口延误方面进行了点样本法、HCM2000法以及SIM Traffic5系统等方法的比较。

VISSIM在断面交通流分析、排队及延误分析等方面应用较广，但在可变车道方面，VISSIM的应用相对较少并很少。本文在VISSIM交通仿真软件的基础之上，建立偶数车道数的可变车道模型，基于布设检测器的可变车道控制方法，针对不同的交通状态，实时改变车道的属性与信号配时方案，研究四车道、六车道以及八车道的变道前和变道后的道路性能。

2 VISSIM仿真方法

在此仿真过程中，以实时的车辆位置、速度及加减速率，在建立的车道上，运行以下的车辆状态：个体运行车辆在无信号控制时以系统设置的理想运行速度行驶于车道上；当个体运行车辆遇到信号控制或车辆排队时系统则会命令车辆减速行驶；当排队消散或为绿灯时，系统会使车辆加速重新正常运行；车辆排队队尾或交叉口停车线前必须停止。VISSIM仿真软件将每一辆车型作为车道上的个体运行单位， 在仿真的车道上对车辆的出行行为进行细致的定义，跟踪并记录此出行行为，准确地计算个体车的辆延误时间和所有车辆的延误总时间。延误时间在VISSIM系统中被定义为：个体运行辆车在定义断面的行驶时间和理想运行速度行驶的时间两者之间的差值。因此， 理想运行速度的定义尤为重要， 如果将理想速度定义较高， 那么车辆控制延误较大。

在VISSIM仿真系统中，表征延误时间的参数包括：每辆车的平均总延误、每辆车的平均停车时间、 队列中车辆状态改变的次数以及总车辆数。

3 基于MATLAB-VISSIM的可变车道系统仿真

为进一步探析设置偶数车道数下实施可变车道的必要性，利用VISSIM软件进行偶数车道数可变车道设置的模型仿真验证，并探讨实施可变车道对延误时间影响。分别设置了四车道、六车道和八车道，垂直车道为四车道时实施可变车道的交通流仿真。为更好表达结果，在同一时间记录仿真的车道情况。重点研究十字交叉路口为重交通流情况如表1。

以MATLAB的GUI平台为基础，利用VISSIM软件获得的仿真数据开发了可变车道设置系统，通过该平台将变换车道后的延误时间可视化，分析变道前后的延误时间随时间的变化趋势。其主界面如图1所示。

综合上图分析，在变道后的道路情况都较变道前的道路情况更佳，能够部分解决缓解道路拥堵的情况，在输出的软件评价数据中都更加优化。从仿真角度说明，在道路拥堵的情况，设置偶数车道数下实施可变车道具有一定的可行性和合理性。由运行结果得到随着变道数的增加，延误时间变化逐渐陡峭。西向东车道数为2、3、4、5对应的延误时间变化趋势分别为梯形波、锯齿波、三角梯形混合波和三角波，延误时间变化越陡峭说明通行能力越大，也说明可变车道的运行是有积极意义的。

4 结语

本文研究智能可变车道延误时间的效果评价，结合VISSIM仿真软件对可变车道运行进行仿真训练，基于MATLAB软件搭建偶数车道数的可变车道系统并设置计算平台，既消除了人为主观因素的影响，又体现了偶数车道数变道的可行性。利用MATLAB软件将数据可视化后，发现随着车道数的增加，延误时间变化趋势逐渐陡峭，变化趋势类别可分为梯形波、锯齿波、三角波和三角梯形混合波。 四车道、六车道及八车道的变道前和变道后的道路性能得到改善，并在车道数较少的情况下更适合变道，确定实施可变车道后是具有积极意义并对变道研究具有指导意义。

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