城市立交三维动态交通仿真平台构建

乔文

合肥工业大学设计院（集团）有限公司 安徽 合肥 230009

引言

城市立交是城市交通组织的重要节点，交通流态势较为复杂。当前城市立交的新改建方案设计主要依靠现状交通流量调查和设计人员的经验判断，缺乏科学量化的交通流参数分析。在方案可视化展示方面，多通过三维建模软件或BIM信息模型简单模拟车流路径，不具备交通参数评价功能，难以支撑城市立交方案评估选型。

微观交通仿真是20世纪60年代以来，采用计算机数字模型来反映复杂交通现象的交通分析方法，是评价城市立交方案是否合理的有力工具。但主流的微观交通仿真软件如Vissim、Synchro等，仅集成简单的三维模块，难以精细化展示复杂的城市和道路环境，在三维可视化效果方面距离目前主流的三维建模软件或BIM信息模型具有较大差距[1]。本文提出一种“Vissim+3dmax”耦合的城市立交三维动态交通仿真平台构建方法，解决城市立交复杂交通流模拟评估和三维可视化展示的问题。

1 交通仿真软件建模

微观仿真模型Vissim建模基于路网、车道规则、交通量等模型输入数据和跟驰模型、换道模型等模型校准数据。

表1 Vissim模型数据基础

车辆及驾驶员参数等数据难以通过实测获取，可以通过无人机航拍或其他视频调查手段获取校准与验证数据，然后调整Vissm模型中车辆及驾驶员参数数据的默认值进行模型校准来标定得到[2]。

城市立交Vissim交通仿真的一般步骤如下：

步骤1：明确交通仿真研究对象和目标；

步骤2：进行现状调查，获取校准与验证数据；

步骤3：根据现状调查的路网模型、车道规则和信号配时，参考《高可信度Vissim模型建模手册》建立高可信度Vissim现状模型；

步骤4：根据校准与验证数据，在建立好的Vissim模型中输入现状交通量、转向比例、信号配时等模型输入数据，进行参数标定[3]，直到模型输出的数据与校准验证数据的误差在一定范围内；

步骤5：进行建立区域宏观交通模型，对城市立交的交通量、转向比例进行预测；

步骤6：根据城市立交设计方案，合理计算及假设信号配时、交通管理设施设置，参考《高可信度Vissim模型建模手册》建立高可信度Vissim模型，根据步骤4和步骤5得到的模型校准与验证数据和交通流量数据进行交通仿真，得到设计方案的交通流评估参数；

步骤7：根据步骤6得到的交通流参数评估结果，合理优化调整城市立交设计方案，重复步骤6和步骤7，直到得到较为合理的城市立交设计方案。

2 城市立交三维动态交通仿真平台构建

目前城市立交在设计阶段多需要渲染效果图或效果动画进行可视化展示，可视化建模软件主要有BIM信息模型软件、3dsmax三维建模软件、SketchUp三维建模软件及其他三维建模软件等。3dsmax软件是目前应用最广的动画渲染与制作软件之一，在城市规划及立交设计上的应用较为广泛，与上述其他三维建模软件交互性较好。本文选择3dsmax软件作为城市立交三维交通仿真的平台，可以利用设计阶段建立的可视化展示三维模型，减少建模工作量。

利用标定好的城市立交设计方案Vissim仿真模型输出格式为ani.txt的车辆轨迹文件[4]，利用3dsmax插件将车辆轨迹数据导入3dsmax，可以生成车辆轨迹动画。对于3dsmax中没有的三维车辆模型，需参考Vissim的v3d文件，构建与之匹配的三维车辆模型。将设计阶段建立的三维展示模型转换为3dsmax格式，与导入后的车辆轨迹进行合并，进行渲染即可得到与真实路网运行状况接近的三维仿真动画。

3 结束语

本文提出了一种“Vissim+3dmax”耦合的城市立交三维动态交通仿真平台构建方法，将VISSIM仿真得到的车流轨迹数据提取到三维仿真模型中实现可视化展示，构建城市立交动态三维交通仿真平台，量化评估未来城市立交交通流运行特性，在设计阶段实现“所见即所得”的模拟展示，还原城市立交真实运行情景。