BIM软件与VISSIM交通仿真方法对比研究-以北郊农场为例

高梓雅

摘 要：交通仿真是对交通状况进行还原的重要手段，交通仿真技术不仅能对现状交通状况进行仿真、模拟及评价，也用于对道路基础设施的改善或交通管控措施在实施前进行方案比选，从而确定最优方案。

关键词：交通仿真;VISSIM;BIM;三维建模

本论文从现阶段我国主要使用的交通仿真软件VISSIM和AUTODESK公司新开发的BIM框架软件INFRAWORKS着手，研究两款软件交通仿真的异同、优劣、仿真过程中各自的特点及适用范围。论文以北京市昌平区回龙观北郊农场桥改扩建项目为依托，研究两款软件在实际项目交通仿真中的建模流程及特点，探索BIM软件在三维交通仿真中的应用。主要研究内容：（1）系统梳理了不同层次交通仿真的定义、内容、方法、模型，并对不同层次交通仿真软件进行了分类介绍。（2）参与北京市昌平区回龙观北郊农场桥改扩建项目，介绍BIM技术在城市道路概念设计阶段的应用。（3）以回龙观北郊农场桥项目为例，分别使用传统交通仿真软件VISSIM与BIM框架软件INFRAWORKS进行三维交通仿真方法研究。

本文研究得出结论，INFRAWORKS软件建模过程更加快捷准确，两款软件仿真结果基本相同，INFRAWORKS软件仿真结果包含评价指标更丰富，且INFRAWORKS可视化程度高，协调性好。因其属于BIM框架软件，支持与Revit、Civil 3d等软件协同设计，INFRAWORKS模型可集道路设计、施工、运维各阶段信息于一体，实现“建筑信息一体化”，进而推动BIM技术在道路工程中的应用。

0 前言

交通仿真在道路改扩建、优化信号控制、新建道路设计中起着重要的作用，精准的交通仿真结果有助于工程师实现最优的解决方案。本文依托实际工程项目，通过研究BIM软件和传统交通仿真软件的优劣，完善BIM技术在道路工程中的应用，进而推动BIM技术在交通领域的发展，并且希望能够为未来相似项目提供借鉴。 本论文从传统交通仿真软件VISSIM和AUTODESK公司新开发BIM框架软件INFRAWORKS着手进行三维交通仿真方法研究，研究两者在仿真过程中的特点、异同、优劣，以回龙观北郊农场桥改扩建项目为依托，进行交通仿真对实际项目的应用研究。并在此基础上，研究BIM技术在交通仿真中的应用。

1 交通仿真定义及模型

1.1 交通仿真定义

交通仿真指基于计算机和仿真模型支持的仿真技术来研究交通行为，是一种跟踪、模拟交通主体，即车辆、行人等时空运动的技术。其含有随机特性，交通仿真包括宏观、中观、微观三个仿真层次，其用来描述道路交通系统中交通要素，如机动车、人、非机动车的运动模型，以及交通要素之间的影响作用。

1.2 交通仿真模型

（1）宏观交通仿真模型。宏观交通仿真是对交通系统要素描述最为粗糙的交通仿真方法，其对道路环境要素、车辆实体、行为及车辆间的相互作用的描述都处于较低的程度。宏观仿真注重从全局的角度把握交通系统的特性，在宏观模型中，交通流被看作是一个流体，不考虑交通流中单个车辆的驾驶行为。宏观仿真模型的重要参数包括交通流的速度、密度和流量。

（2）微观交通仿真模型。微观交通仿真是对车辆行为描述最细致的模型，它的目标是每个车辆在道路上的运动，描述的是车辆于其所在空间环境的交互，即考虑交通环境影响驾驶员行为的前提下，研究单个车辆在交通流中的行为。其中，交通环境包括目标车辆所在的气候和自然环境、道路设施的基本情况、交通控制管理措施、周围车辆的行为等。

微观交通仿真的研究对象是某一确定车辆，是根据驾驶员在特定的交通环境中所可能采取的驾驶方式，描述单一车辆的行为。

2 数据采集和结果误差分析

2.1 VISSIM微观交通仿真数据采集

调查范围东起回龙观西大街北辅路东尽头，西至北郊农场桥，南起京藏高速东辅路与北郊农场桥连接处，北至京藏高速西辅路与回龙观西大街连接处。

2.2 仿真结果误差分析

INFRAWORKS其车辆生成模型为随机过程，故每次仿真结果并不完全相同。INFRAWORKS软件支持模型参数的校准和验证，通过确定最小仿真次数并在系统内进行验证迭代，软件經过反复执行“检查模型输出结果与实际观测值比较”的过程，避免仿真结果的对比过度拟合到一个结果数值中。仿真结果的误差分析INFRAWORKS软件会自动输出GEH值，即模型仿真结果与实际观测值的比值。

2.3 小结

本论文研究传统交通仿真软件VISSIM和BIM框架软件INFRAWORKS在三维交通仿真上的异同及优劣，通过控制建模参数相同，分析两款软件输出结果的异同。除此之外，本论文还对两款软件的仿真原理、仿真模型进行了学习，对两款软件不同的仿真结果进行了合理的分析。最后总结出VISSIM和INFRAWORKS交通三维仿真的异同、优劣及适用范围。

3 结语

（1）交通仿真模型研究。通过对交通仿真国内外研究现状的分析，将仿真模型进行分类，总结各类模型的特点及应用条件，选取 VISSIM 和INFRAWORKS仿真软件进行研究，找出其模型建立的机理及模型所使用的理论，并对交通仿真模型中的各个要素进行分析。（2）建模方法。在学习交通仿真原理的基础上，对北京市回龙观北郊农场桥进行仿真建模，结合北郊农场桥的改扩建项目，通过VISSIM与INFRAWORKS两款软件对改善前后的北郊农场桥早高峰、晚高峰交通状况进行仿真建模，本论文共建立8个仿真模型，从横向、纵向两个角度对比总结了VISSIM与INFRAWORKS两款软件的建模方法。（3）仿真结果分析。输出两种软件的仿真结果，对其仿真结果的评价指标进行对比分析，并找出产生差异的原因。

参考文献：

[1]王丽，刘小明，任福田，全永燊.利用交通仿真方法进行交通影响分析[J].北京工业大学学报，2004（04）.

[2]邹智军，杨东援.动态交通状态微观仿真技术初探[J].同济大学学报，1999.6.

[3]张奇，商蕾.面向微观交通仿真的路网建模模块实现方法[J].交通信息与安全，2010，28（03）：112-115.

[4]雷鹏.微观交通仿真中的路网构建与车辆行为建模[D].长安大学，2014.