交通仿真技术在道路交通工程中的应用

2017-04-06范春香

山西建筑 2017年36期

关键词：交通量交通流仿真技术

范春香

(山西省交通建设工程监理有限责任公司，山西太原 030012)

0 引言

交通仿真属于新兴的交通技术，在道路交通工程建设期间占据十分重要的作用，可以更好的解决交通堵塞问题，降低事故的发生几率。据此，国家应高度重视交通运输业，采用交通仿真技术，促使交通运输业的快速发展。

1 交通仿真分类及功能

1.1 宏观层面交通仿真

交通系统较为复杂，且其属于连续流而非支流，对个体车辆并不单独进行标识。相较其他行业，交通流对计算机资源没有太多限制要求，但却具备较快的仿真速度，在基础设施建设过程中占据十分重要的作用。当前我国科学技术正处于不断发展过程中，但目前的计算机水平完全可以大规模采用交通宏观仿真技术，且宏观技术更多注重交通密度与速度，因此其精确度较低，应用范围较小。

1.2 中观层面交通仿真

中观层面的交通仿真主要在宏观仿真的基础上，在宏观交通系统中引入单个车辆，标识单个车辆的行驶速度、属性以及具体位置等。中观交通仿真技术具备更为广泛的应用范围，且可以有效控制交通流。

1.3 微观层面交通仿真

在交通信息流中，每个独立的车辆均可以被看做研究对象，因此，微观层面的交通仿真技术可以标识个体车辆。在扫描每段交通道路时，微观仿真系统可以在短时间内记录车辆的速度与特性，有效模拟了交通流的波动情况。不同于宏观与中观仿真系统，微观仿真系统对计算机资源的要求更高，且其仿真速度更慢，可以研究小部分道路设施，并准确测量每辆车的速度、位置等参数信息。

2 交通仿真系统的工作程序

2.1 提取储存交通数据信息

交通仿真系统可以利用自身的数据提取技术有效提取交通运输过程中的数据信息，并利用自身的储存技术，将这些数据转化为固定格式，以留作储备。由当前交通运输现状可以看出，此种系统已经被广泛应用至各大城市的交通枢纽系统中，且其还可以实时显示、评价交通实际情况，促使了交通流计算监督工作的顺利进行。

2.2 做好预测分析

由大量的实践可以看到，将历史交通量、历史数据发展趋势以及历史数据相似性作为参照标准，可以在短时间内预测交通事件的发生，且期间最为关键的便是交通黑点的分析工作。整个分析过程中，工作人员主要以交通事故数据与拥堵数据为基础，制作类比分布图，在分析其发生原因的基础上提出针对性的解决措施。同时，仿真系统还可以建立三维的城市环境，并引入了多种多媒体技术，3D化了交通路网与车辆。除此之外，使用交通仿真系统还可以增强预测结果的准确性与仿真效果的逼真性，而这也增大了工作量，需要投入更多的时间。

2.3 制定相应的决策支持

在仿真系统制定决策支持时应做好以下三方面工作，首先是交通渠化的决策支持，分析系统收集的路段交通数据，针对性的制定解决措施。其次是配时的决策支持，收集分析交通流速数据，并利用配时算法针对性的解决路网的配时问题。最后是交通规划的决策支持，系统需要大范围的收集路段的交通流量数据，并在利用交通配置理论的基础上全面分析支持决策。在此过程中，系统可以在遵循交通规划理论的基础上，结合路网信息，直接显示交通结果，并准确预测。

3 交通仿真技术在道路交通工程中的应用

本文以某城市的道路为例，分析了交通仿真技术的具体应用，预测了此道路段的交通需求、项目交通量、非项目交通量等信息，且针对交通问题提出了针对性的解决措施，指出了交通仿真技术的实际应用效果。

3.1 预测交通需求

交通需求预测属于城市交通规划过程中最为关键的环节，主要判断道路的趋势交通量、转移交通量以及诱增交通量等项目。

3.2 预测项目交通量

在仿真系统的应用过程中，主要以某城市的综合交通规划文件为基础，统计分析了居民的出行方式及各种用地产生率与吸引率，调查了区域范围建筑物吸引及发生的人流量数据，认为在2018年，此路段高峰时期将会产生530 pcu/h的交通量，其中吸引量为270 pcu/h，产生量为260 pcu/h。同时，在此基础上，将预测项目交通量叠加至交通小区，利用弹性系数法与约束重力模型，预测2018年完成开发项目后，交通道路高峰期内机动车的OD矩阵。

3.3 预测非项目交通量

过境交通与区内出行交通均属于非项目交通量预测的组成部分，在本次研究中主要预测交通小区间的出行交通量。工作人员对此段道路的交通流量进行实地调查分析，并划分虚拟小区，在反推OD矩阵时采用Trans CAD方法，推算种子OD矩阵，得出各小区间的OD交通量，且交通区间内的阻抗越大，代表出行量越低。同时在结合此城市综合交通规划政策文件的基础上，统计道路高峰期的交通出行率，计算交通现状的发生量与吸引量，在校准种子OD矩阵时采用反推OD矩阵方法，确定相关的交通数据参数。除此之外，在未来非项目交通量的预测方面还采用了原单位法，得到了2018年不开发项目时交通小区间高峰机动车的OD矩阵。

3.4 交通问题改善措施

针对上述数据分析，在结合城市土地利用情况以及路网规划现状的基础上，提出了以下三种改善措施。首先是采用单向交通，利用东西分路的方法将需要采用单向交通的路段分为两条路，确保来往车辆分开运行。同时，在此公路的北西交叉口处设置禁左行驶标志，南西交叉口处设置禁右转标志。其次应采用协调限制方法，在所管理的范围内，协调控制道路的绿波带，并设置渠化路口。比如可以将左转车道设置为鱼肚皮模式，并在两条道路的交叉口设置导流岛，在遵照路权分配原则的基础上提高道路交叉口的交通水准。最后应将交通仿真技术应用至城市交通信号的控制过程中，在城市交通研究过程中，人们往往会探讨分析交通信号控制系统中参数设置的合理性及道路交通需求的合理性，但实际工作中却很难获得这些数据信息。而采用交通仿真系统可以有效模拟道路运行情况，并不断提升系统的设置参数，有效避免了不确定性因素导致的道路交通偏差问题，提高了交通信号的控制效果。

3.5 交通仿真结果

在此城市道路交通工程中采用交通仿真技术明显改善了各路段的交通情况，缩短了交叉口处人们的等待时间与车辆排队时间，降低了路网饱和度，切实减少了汽车尾气的排放量，有效保护了环境。根据上述改善方案可以看出，在组织协调单向交通流方面，主要将行驶车辆流转变为单一方向，此种方法可以最大程度的调动现有的道路资源，充分挖掘了道路交通潜力。且控制某段道路还可以实现全路段的通畅性，有效均衡了周围路段的交通流。但此种方法也存在一定缺陷，其提升了行人过马路的几率，影响了路段中公交车辆的出行情况，延长了部分车辆行程。除此之外，为了有效降低交叉路口交通事故问题的发生几率，还应采用协调控制与限制方案，在缩短车辆排队时间、运行时间以及停车时间的基础上，降低汽车尾气的排放量，由根本上提高交通路网运输效果，确保人们安全出行。