探讨基于仿真模拟技术的航展交通智能化管控——以珠海第十二届国际航展为例

王 惠

（江苏智通交通科技有限公司，江苏 南京 210000）

珠海航展，1996 年成功举办首届航展，现已发展成为集贸易性、专业性、观赏性为一体的，代表当今国际航空航天业先进科技主流，展示当今世界航空航天业发展水平的盛会，是世界五大最具国际影响力的航展之一［1］。

2016 年珠海第十一届国际航展吸引观众总量达到23 万人次。每日观众参观需求量大，交通管理任务压力重，交通组织活动可预见性要求高，同时由于展会具有临时性，周边常态化交通设施无法应对复杂多变的航展交通空间活动。

为保障2018 年珠海第十二届国际航展顺利举办，在活动规划和设计阶段，通过构建航展核心区及重要节点仿真模型，基于仿真软件，模拟再现航展活动范围内的交通状况，对航展的各类交通管理措施进行评估，保障航展交通顺畅。

1 珠海第十二届国际航展交通仿真服务实践

以航展活动区域内现有交通保障方案和交通流检测器采集的动态交通流数据为基础，依托交通仿真软件，搭建本届航展的交通仿真模型，打造“航展智慧交通3.0”模式。

1.1 交通数据采集

对航展活动范围内的珠海城市路网信息、道路静态信息进行采集，结合历史信号配时方案和交通运行数据进行路网仿真。

1）城市路网信息。

基于珠海市已有的城市交通现状，建立区域路网，包括活动范围内核心管控的路段及主要节点分布、接驳停车场资源、换乘点信息，根据此方案对活动范围内的交通小区进行划分。

2）道路静态信息。

基于珠海城市路网信息，包括路段特征信息、路口特征信息、灯组信息，建立道路基础信息电子档案，根据道路静态信息进行仿真路网模型的绘制。

3）信号配时方案。

对灯控路口的历史和预案信号配时方案进行整合，包括方案调度计划、方案日计划、时段信号方案、方案阶段绿时等信息，以满足仿真需求。

4）交通运行信息。

对航展活动的历史交通流数据进行梳理，包括路口过车数据、活动范围人流数据、停车场数据、公共交通换乘数据。

1.2 仿真基础模型创建

搭建毗邻航展区域的金湾区及连接金湾区、香洲区、斗门区的主干道组成的路网宏观模型；同时，搭建主要路口、重要节点、桥梁、高速公路连接线、停车场的中微观模型。

1）路网宏观模型搭建。

因航展活动覆盖范围广，需先在VISUM 中建立路网，然后导出至VISSIM。VISUM 预测的路网模型可导出为ANM 文件，进而输入VISSIM 得到对应的路网VISSIM 模型，根据实际情况对路网进行微调［2］。

2）重要节点和路口微观模型搭建。

在使用VISSIM 对重要节点和路口建模时，结合珠海当地的交通环境和出行规律，根据实际场景中的交通控制设施和管理措施，利用VISSIM 建立具有高可信度的交叉口仿真模型。

3）航展专用车道及潮汐车道模型搭建。

在搭建的路网模型中设置航展专用车道，并结合道路交通条件对参展交通中潮汐现象突出的重要路段设置潮汐车道，以保障航展有证车辆和公共交通车辆的正常通行并优先进入展区。同时，根据上届航展专用车道上行驶车辆的类别及各项参数，在仿真软件中设置相应车辆模型，以达到准确展现设置航展专用道后相应道路提升通行效率的效果。

4）停车场及换乘点模型搭建。

在搭建好的路网中，根据航展停车场的具体位置、占地规模及出入口位置建立仿真模型，在动态交通分配模块中借助车辆路径以停车场和换乘点为研究对象进行路径的选择。

5）交通元素3D 建模。

完成珠海市主要路段附属设施、树木绿化等内容建立三维模型，将其与仿真路网结合应用展现。

1.3 仿真模型数据校正

VISSIM 模型建立后需进行模型校正，通过校准和验证之后，输出的结果变为可信，最终用于仿真评价分析。校正数据分为校准数据和验证数据。

1）校准数据。

用于完成模型校正中的校准步骤，包括通行能力、行程时间、排队长度、延误等系统指标，通过比较仿真测试输出值和校准数据标准值判定仿真参数值是否符合现实的情况。

2）验证数据。

验证数据是独立于校准数据之外的另一组数据，包括交通量、行程时间、速度等，是评价仿真模型可信度及可转移性的数据，若在验证数据下模型能在若干选定指标上代表现实世界交通运行特征，则判定模型校正成功。

1.4 航展各类交通组织、重要管控措施的有效性验证及评价

在采用仿真软件对路段交通流真实状况及交通组织管理措施进行模拟时，考虑车辆、道路、驾驶行为、环境、交通管制措施等影响因素，根据航展活动的方案、组织、预案等情况进行有效性验证及评价［3］。

1）接驳停车场管控预案验证及评价。

为平衡停车需求与停车供给的关系，引导观展车流快速、有序进入指定停车场并有效组织公交接驳，对公众日展区外围的P5、P6、P7 三个接驳停车场的组织方案进行仿真。初步确定的交通组织方案如下：

首先开通P5，当通过机场高速驶往P5 的车流量达到P5 自身容量的70% 时，将疏导车流经由三灶互通+珠海大道、小林互通+滨湖路进入P6和P7；

而当驶入P6 的车流量达到其自身的70%时，将后续驶向P6 的车辆疏导分流至P7；

最后当P6、P7 都达到其容量的70%时，将会引导后续参展车辆通过乾务互通、金台寺互通驶入P8 和P9。

（1）接驳停车场P5 管控预案评价。

P5 中航通用西侧停车场拥有4 900 个停车位，结合上届航展交通流量，预测驶向P5 的参展车流量为：6～8 点参展车辆为800 辆；8～9 点为1 100 辆；9～10 点为1 400 辆。

通过仿真得到，驶向P5 的车辆数在10 点左右达到其容量的70%；期间考虑到机场西路所设航展专用道的影响，将会造成P5 入口的外围路段（机场西路）产生约1 km 的排队长度；且排队长度的消散时间约为25～30 min。

表1 航展接驳停车场P5 仿真结果

（2）接驳停车场P6 管控预案评价。

P6 银隆公司停车场拥有9 500 个停车位，结合上届航展交通流量，预测驶向P6 的参展车流量为：6～8点 为1 200 辆；8～9 点1500 辆；9～10 点2 400 辆；10～11 点1 900 辆。

通过仿真得到，驶向P6 的车辆数在11 点左右达到其容量的70%。其中若珠海大道&机场北路交叉口信号配时保持现状方案不变，会造成驶来的车辆在东进口累积约3 km 的排队，且延误时间超过1 h，故必须对路口信号配时进行优化；若给与东口左转车辆足够的通行时间，其在东进口排队将保持在200～300 m，但会造成后期在P6 入口处有车辆排队，队长达1 km，消散时间约25～30 min。

表2 航展接驳停车场P6 仿真结果

（3）接驳停车场P7 管控预案评价。

P7 中铁建停车场拥有3 200 个停车位，结合上届航展流量，预测出P5 在10 点左右达到驶其容量70%，此时将机场高速上由北向南驶向小林互通的参展车辆引入P7。预计参展车流量为：10～11 点 1600 辆，11～12 点650 辆。

表3 航展接驳停车场P7 仿真结果

通过仿真得到，驶向P7 的车辆数在12 点左右达到其容量的70%。由于是通过珠海大道&机场北路的右转专用道驶向P7，其只会在西进口驶入右转车道时产生较短排队（小于150 m），且在P7 的两个入口处基本都不会有排队产生。

（4）接驳停车场管控预案小结。

通过对P5、P6、P7 三个停车场的仿真，可以初步得出，P5 停车场将在10 点左右达到其容量的70%；P6 会在11 点左右达到其容量的70%；P7 会在12 点达到70%。需要注意的是，本次仿真采取的数据只是上届航展期间通过相应道路的流量，并不是车流实际进入停车场的流量；同时，随着本届航展期间采用了单双号限行的措施，可能从珠海大道的车流会相对减少很多，但经西部沿海高速从机场高速驶来的车流会急剧增加。

一方面，需要注意珠海大道&机场北路的东进口左转绿灯配时的合理应用，另一方面，要做好小林互通（北往南方向，北往东方向）、金湾互通（北往西方向）、湖心路北往南、金台互通、江珠高速&西部沿海高速交通压力会剧增的准备。

2）重要节点管控预案验证及评价。

对小林互通在公众日三天的交通运行情况（图1、2）进行仿真评价。通过仿真对观众日三天小林互通北往南和南往北两个方向车流的统计，可以看出北往南的车流高峰期集中在7～9 点，而南往北的车流高峰主要集中在15～17 点。

1.5 仿真成果输出

针对活动涉及的不同类型调优预案，输出仿真结果评估报告，形成总结分析成果的报告；根据不同预设方案及其交通场景，通过仿真软件对方案重要节点的运行状况进行视频输出，借助3D 画面，使预案效果更加直观化。

图1 小林互通北往南车流量的仿真结果

图2 小林互通南往北车流量的仿真结果

2 珠海第十二届国际航展交通仿真服务成果总结

珠海第十二届航展交通仿真服务，利用大数据支持指挥决策，推演多项航展配套政策与交通组织方案。

据统计，航展期间共有234 万辆车进出珠海，33.9 万辆车进出展区，虽然本届航展车流量很大，但违反单双号限行、占用航展公交专用道的车辆却并不多，6 天不足1 000 宗，交通事故不升反降。

航展主要交通节点，珠海大桥、前山大桥、金湾立交除了航展开幕式当天外，其他时间段车流量均没有突破最大承载负荷，且整个航展期间也没有发生较大的拥堵。

11 月9 日是航展首个公众日，同时又是工作日，面临着多股车流叠加的问题，但作为交通瓶颈的珠海大桥因单双号限行的有力措施，车流量自早上7时开始持续下降，最高峰时7 时30 分至7 时45 分，环比下降26%，桥上车速高达69 km/h。

11 月10 日，虽然没有早晚高峰的叠加，但因为恰逢周末，外地看展人数比周五有大幅上升，在观展交通最高峰的上午9 时，珠海大桥的车流量逼近 4 100 辆/小时，但依然没有突破4 500 辆/小时的承载极限负荷，平均车速仍然在55 km/h 以上。

3 结语

交通仿真模拟技术是再现交通流运行规律，对交通系统进行管理、控制和优化的重要实验手段和工具。对真实世界中尚未得到实施的技术进行细致的分析，对已实施的技术提出优化建议，引导更有效的系统实施。珠海第十二届国际航展交通仿真服务，利用交通大数据为航展交通组织和管控措施的研判、决策提供有力支撑，真正体现出交通管理数据“存以智用、融以致远”。