基于交通仿真软件的交通组织方案评价研究

王霄维

(长春师范大学，长春 130032)

道路交通主体是人、车、路，要研究它们之间的关系。把交通路网看作一个计算机网络，交叉口是节点，路段用连线表示，然后利用OD矩阵原理进行分析研究，把时间空间概念用矩阵的形式表述出来，进行方向性和差异化研究。

1 研究现状

1.1 国外研究现状

与一些国外发达国家相比较，我国的交通业起步较晚，在科技领域和管理技术领域还有较大的差距。国外发达国家的交通系统较为完善，在组织管理和行车人员安全方面都有较大的保障。国外相关学者持之以恒地进行研究，不断使交通更加优化，这为减少安全事故发生、增强通行能力都奠定了坚实的基础。

在道路行驶的过程中，为了最大程度地减少安全事故的发生、帮助行车人员脱离危险，欧美国家的相关工作者早在上世纪就开始着手于对道路的管理，为了更好地提升交通运输效率。加大对交通道路的优化和交通管制能够使交通更加顺畅。美国研究团队在上世纪八十年代对交通优化进行了大量的调查和研究，在实施具体的政策时，虽然每个地区都没有太大差异，不过因为各地区地理、政治等原因的限制出现了不同的结果，一些州抓住了自身的特点研究出了一套属于自己的方案，从而更好地保障交通。

1.2 国内研究现状

我国相关研究的现阶段甚至未来很长时间都会将更多的精力致力于交通组织研究领域。这不仅取决于技术，也取决于观念上传统保守的状态。许多领导者在交通管理的过程中仅仅靠自己的经验来进行决断，并没有形成较为科学的管理体系，这就会给未来的规划带来很大的隐患。

在国内研究的过程中，研究者们主要对道路的风险进行评估，对造成风险的因素也作了大致的总结，并依据提供的数据对造成风险的原因进行分析，使得交通组织方案的研究有了新进展。为了能够最大程度上保障道路通畅和行车人的安全，北京工业大学很早就对这些问题进行深入讨论，为更好地优化交通做足准备，并且研制出仿真系统，更好地观察和决断交通规划。国内还有更多的研究持续开展，但是其根本问题是没有形成较为完善的体系，所研究的内容不够深入，对交通组织方案的优化还需要随着社会发展状况进行不断地调整。要不断根据已经发生的事故吸取经验教训，减少交通事故的发生频率，选择和构造更适合我国交通发展的体系。我国加大对交通组织方案的研究是十分有必要的。

2 基于TCAD规划软件的OD矩阵技术

为了推出OD的分布量,采取反推路段观测流量的方法即OD反推法。在OD反推时要设立目标函数，并推算出OD的最好估计值，根据不同的目标函数计算出不同的OD矩阵模型。道路的交通数据可以采用交通部门的数据，不用开展OD调查会，从而节约资金。

OD的反推程序是TCAD的一个迭代过程，它可以在矩阵和交通分配阶段进行换算，这个程序需要一个原始OD矩阵。它的优点是有一个随机的基数变量，可以应用于很多交通分配，也可以用于用户平衡分配法。

3 基于交通仿真软件的交通分配流程

迭代仿真的方法可以实现VISSIM的动态分配，驾驶员可以选择驾驶路径进行一次仿真实验。交叉路口用节点表示，节点间的连线是交叉口的道路，在路网中小区被设置成了停车场，这种设置会影响交通仿真结果。迭代仿真的结果是要达到一个稳定的交通状态，交通预测是研究动态交通仿真过程中比较重要的过程，为了研究要给出各自的动态OD矩阵。在分配交通流的时候，把OD分配给可选的路径，在每个仿真迭代开始的时候，对路段和交叉口进行扫描，输入到仿真数据库中，可以得到交叉口的拥堵情况。每一次仿真试验结束后，要为下一次驾驶员的选择做好准备，直到实验得出了正确结果。

为了进行动态的交通仿真实验，就要进行交通预测研究。进行交通预测研究必须给出一定时间内的各种交通方式的OD矩阵。在分配交通流的时候，要根据最小的道路数值找到所有选项，然后在可选路口进行OD分布研究。交叉口进行状态扫描并调取仿真数据库中的文件，以此判断交叉口的拥堵状况。在仿真结束后要进行道路阻抗更新，重新计算驾驶员的路径选择，再进行下一个迭代计算。

4 城市路网动态仿真交通流程

为了设计城市路网的动态仿真流程，就要借用TCAD的OD反推功能和仿真软件的动态交通分配功能。具体的城市路网仿真流程是：通过对调查对象的周边环境和交通流量、车速、驾驶时间、经济情况的分析，进行合理的小区规划，利用TCAD反推OD矩阵，得到各个时段的交通方式分布图，然后导入仿真软件进行动态交通模块分配，把相同时段的交通数据分配到不同的路网或者改建路网当中。通过交通仿真和软件的特殊功能进行图形输出和路网交通参数设定，为交通治理提供方案，为智慧交通建设提供数据支持。

5 城市路网动态仿真实际应用

以一个真实的案例为例，这是一个南平交通枢纽工程，该工程位于一个大城市的中心地带，是一个城市主城区的交通枢纽。通过对交通枢纽周边交通情况的调查，在TCAD上进行了模拟网络建设，输入了路网的基本数据，包括运营能力、拥堵路段、通行能力等各种指标，然后根据行政规划区开始划分区域，利用道路、河流的天然分界分成了5个小区，并进行OD矩阵反推，计算出交通高峰的机动车OD矩阵。经过水道路条件的变化，这个交通枢纽的交通状况突然恶化，出现的拥堵问题比较严重，造成大量的人车滞留现象，给人们带来很大的出行压力。为了彻底解决这个交通难题，决定对这个交通枢纽进行重建，由于该枢纽位于城市中央，给枢纽的改扩建工程造成了很大的麻烦。为了解决这个问题，对周边的路网进行了疏散，具体的方案是规划两条单行线，这样可以有机地进行交通分流，解决路段拥堵的问题。另外还有一个方案是双向分流，为了对这两个方案进行研究，于是开展了路网交通仿真研究。

在仿真软件中建立了路网，根据TCAD的小区划分把停车位分配给每个小区，然后进行矩阵推导，设置计算推导条件，并利用动态数据进行模块分配，采用1h仿真运行得出了仿真结果。通过对仿真结果的分析，决定对该路段实施单向通行的限流方式来解决道路拥堵问题，从而更好地解决交通问题、减少交通风险。

6 结语

随着人们生活水平的提高，家庭汽车已经进入了寻常百姓家，车辆的剧增引起了交通拥堵现象，并给人们的日常生活带来了很大的安全隐患。为了疏通城市交通，就要进行城市路网通行研究，交通仿真软件对于城市交通的仿真效果可以实现从宏观到微观的管理，对解决城市交通问题有很大帮助。仿真软件无论在时间还是空间上都可以减缓交通带来的压力，从而更好地提升通行效率。