交通仿真技术在道路交通工程中的运用

张小艳

（兰州现代职业学院，兰州 730100）

交通仿真技术属于一种全新的交通技术，在城市道路的管理、控制实践中起到了十分关键的作用，能够有效降低事故的出现率、处理交通堵塞问题等。同时，还为人们的日常出行提供了大量的选择，确保了人们出行的有序、安全[1]。交通仿真技术拥有各种各样的优势，本文重点分析了其在道路交通工程中的运用策略，希望可以广泛使用此项技术，进而更好地处理交通问题，给人们的现实生活提供更多的便利，将其应有的核心价值全面施展出来。在此基础上，本文首先介绍了交通仿真技术的含义与应用领域、具体分类及其功能，然后从提取及保存交通数据、相关预测研究、制定一些决策支持等方面分析了交通仿真系统工作的主要程序，最后从交通需求的预测、项目交通量的预测、非项目交通量的预测、交通问题的解决策略、交通仿真结果分析等方面重点探究了在道路交通工程中如何运用交通仿真技术，现具体论述如下。

1 概述

1.1 交通仿真技术的含义

交通仿真属于一门涉及若干个学科的综合技术。其借助计算机模型来反映比较复杂的交通情况，跟踪描述及研究交通运动随空间、时间的具体变化，是计算机数字仿真的范畴。交通仿真是交通工程行业中运用计算机仿真技术的一个核心体现。

1.2 主要内容

伴随科学技术的飞速发展，计算机逐渐被人们所熟知，并且在各个行业也获得了普遍的运用。交通仿真技术，主要就是借助计算机平台来深入研究、总结交通情况。经过充分引进及使用交通仿真技术，能够使道路交通的设计及管理愈发明确，也能够更好地描述比较繁琐的交通情况。

相比于以前的交通分析技术，交通仿真技术拥有大量优势，每个行业为了在市场竞争环境中站稳脚跟，创新经营思想是很关键的。随着社会的持续发展，科学技术也在深入发展，牢牢抓住机遇，企业才会实现飞速发展。交通运输行业的深入发展也是这样，交通对人们的日常生活出行是很关键的，因此持续引进全新的技术很有必要。交通仿真技术的核心优点如下：首先，交通仿真技术可以详细探究交通情况发生的整个过程，这类交通模型拥有较强的灵活性，方便技术工作人员操作；其次，交通仿真模型可以将分析结果充分反映出来，拥有开放性、直观性的特征；再次，对于城市交通流很大的路段，也能够全面反映此路段的实际交通情况，拥有较强的随机性，方便梳理整个交通运输网；最后，交通仿真技术拥有很强的安全性，能够更好地保障人们财产、生命安全不遭受损害。

1.3 应用领域

随着计算机等技术的飞速发展，交通仿真技术也获得了创新、优化，不断扩展到了更大的应用领域中，在城市交通管理中获得了广泛运用[2]。于是，交通仿真技术在城市交通的管控工作中逐渐受到重视，将自身的实用性全面施展了出来。此项技术的应用领域包含如下2个方面。

第一，城市交通信号控制系统运行情况方面。这一系统是城市交通中比较普遍的设施，于是，一定要确保其有序、顺利运行。在这一系统中广泛使用仿真技术能够对路口交通需求的适应性与参数设置的科学性进行有效检测，能够在第一时间调控交通信号的相关设置参数，防止由于信号控制的失误而进一步引起交通混乱，进而最大限度地提升控制系统的运行效率、科学性。

第二，城市道路交通规划目标方面。城市道路交通的相关规划涉及了很繁琐的内容，需要开展系统化与全面化的整合，且此项工程能否实现是十分关键的问题之一。其目标不但要确保工程的顺利实现，而且一定要与城市可持续发展的实际要求相符。而交通仿真技术能够对这些比较抽象化的规划实施仿真演示，为交通规划进一步提供客观、有效的设想。

2 交通仿真的具体分类及其功能

交通仿真模型作为交通仿真的核心研究内容，对其品质的要求很严格。由于对交通实际情况了解的程度、细节不一样，于是应该站在各种角度去研究交通仿真。一般来说，交通仿真能够划分成微观仿真、中观仿真和宏观仿真3种类型。

2.1 微观的交通仿真

在各种各样的交通信息流中，各个单独的车辆都能够当作一个研究对象，可以标识全部的个体车辆。在扫描每一路段的过程中，车辆的特性、速度就会被持续更新[3]。微观仿真可以及时模拟交通流的实际波动情况，通常来讲，微观交通仿真对计算机资源的相关要求很严格，仿真速度很慢，如此对于道路设施十分有利，这二者互相作用、影响，相比于宏观仿真，微观仿真的核心参数是每辆车的位置、速度。除此之外，微观仿真还适用于描述动态交通现象，如交织影响分析、可接受空档分析及交通波动分析等，这些分析通常是在非稳定交通情况下实施的，采取宏观仿真不易获取结果。

2.2 中观的交通仿真

中观仿真是在宏观仿真的前提下，将个体车辆进一步放入到宏观交通流中开展研究的，某按照模拟的实际需要，标识特定车辆的位置、速度及其他属性，或对个体车辆进行分组，进而标识每组车辆的位置、速度及其他属性，其更加详细地描述了交通系统的行为、要素。此仿真系统能够主要用来拟定及评价大范围的交通控制及干预方法，优化控制交通流。按照如今计算机硬件的综合发展水平，能够在大规模的路网范围内开展动态与实时的交通中观仿真。

2.3 宏观的交通仿真

交通流是一个比较繁琐的整体，需要将其视为一个连续流，无需对个体的车辆开展单独标识。相比较来说，交通流对计算机资源没有太多的要求、限制，然而仿真的速度很快，有利于实现基础设施建设的深入扩建与研究等。如今，我国科学技术还在持续地优化、发展中，针对如今计算机的整体发展水平，也能够在大范围的路面实施交通宏观仿真。宏观仿真自身拥有一系列的特征，即精度低和应用范围小，这重点是源于密度、速度。相比于微观仿真，宏观仿真所需的计算时间、计算机储存空间很少，仿真结果也更加容易理解。然而，存在以下漏洞：部分情况下，不能清晰地描述道路瓶颈处的动态交通变化；由于宏观仿真中利用平均值对交通流参数进行描述，每个车辆的随机性影响未获得充分考虑；没有精准地计算出各个车辆的交通参数。宏观交通仿真模型重点用于分析道路网交通状态、宏观管理策略、交叉口交通状况及交通基础设施的扩建与新建，在研究交叉口交通状况的过程中，基于排队理论的宏观仿真能够用于研究信号灯前的排队长度。

3 交通仿真系统工作的主要程序

3.1 提取及保存交通数据

交通仿真系统的核心优势就是，能够凭借其自身的数据提取技能，不断提取到交通数据，基于此，借助其本身的存储技术，将交通数据进一步格式化，以方便未来的使用[4]。目前，这一技术已经获得了广泛使用，将其充分融入到交通枢纽系统里面，能够有效显示及评价当前的交通流，进而更好地提升员工的工作效率。

3.2 相关预测研究

经过全面探究我国前几年的交通运输量、数据趋势和数据相似性，能够充分了解到，交通仿真系统可以精准、及时地预测短期交通事件。基于此，分析“交通黑点”就显得很关键，其重点针对的是交通事故数据、拥堵数据，经过统计及研究其数据，研究者能够发现引起其问题出现的具体原因且作出有关类比分布图，进而制定出合理、有效的应对策略[5]。在这一情况下，还应该创建三维的城市环境，因为通过多媒体来充分实现交通仿真的话，车辆、路网都一定要3D化，而且这项技术的广泛使用，不但能够最大限度地提升仿真成效，而且可以确保预测效果的精准率，可也存在一些缺陷，比如，会投入很多时间、扩增员工的工作量。

3.3 制定一些决策支持

在对一些决策支持进行制定的过程中，要深入考虑3个方面，第一，交通渠化方面，将获得的路段交通流量数据开展渠化研究，进而制定出行之有效的解决方案[6]。第二，配时方面，采取配时算法分析获得的交通流速大数据，进而有效解决路口配时的问题。第三，交通规划方面，一定要综合了解其所支持的决策路口，借助交通配置法，深入收集及研究路段交通流量的相关数据，基于此，经过有效使用交通规划理论，充分显示出其研究结果，进而制定出合理的解决方案。

4 在道路交通工程中如何运用交通仿真技术

本文以某城市的道路为例，探究了交通仿真技术的运用策略，对这一路段的非项目交通量、项目交通量及交通需求等信息进行科学预测，且针对交通问题进一步提出了有效的应对策略，明确提出了交通仿真技术的综合运用成效。

4.1 交通需求的预测

交通需求预测在城市交通规划实践中占有主要地位，对道路的诱增交通量、转移交通量和趋势交通量等项目进行重点判断。

4.2 项目交通量的预测

在使用仿真系统的时候，一般以某城市的交通规划文件为核心基础，对各类用地的吸引率和产生率、居民的出行方式进行统计研究，对当地建筑物吸引的人流量数据进行全面调查。如在2018年，某一路段高峰阶段将会进一步产生530 pcu/h的交通量，其中产生量、吸引量分别为260 pcu/h、270 pcu/h。同时，基于此，将预测项目的综合交通量逐渐叠加到交通小区，借助约束重力模型、弹性系数法，预测出2018年开发项目顺利竣工之后道路高峰期间内机动车的OD矩阵。

4.3 非项目交通量的预测

区内出行交通、过境交通都是非项目交通量预测的重要构成部分，在此研究实践中对交通小区之间的出行交通量进行重点预测[7]。员工对这一段道路的具体交通流量开展现场调查研究，且对虚拟小区进行划分，在对OD矩阵进行反推的过程中充分采取Trans CAD方法，对种子OD矩阵进行推算，获得各个小区之间的OD交通量，且区间内部的阻抗愈大，说明出行量愈低。同时在将这一城市的交通规划政策文件有机结合起来的前提下，对道路高峰阶段的相关交通出行率进行统计，对交通现状的吸引量、发生量进行计算，在种子OD矩阵的校准过程中采取反推OD矩阵手段，明确对应的交通数据参数[8]。另外，在后续预测非项目交通量时还广泛使用了原单位法，获得了某一时间段内交通小区之间高峰机动车的OD矩阵。

4.4 交通问题的解决策略

经过研究以上数据，在深入结合路网规划现状、城市土地利用情况的前提下，明确提出了如下3个方面的解决策略。

第一，采取单向交通，按照运行方向将路段划分成2条路，最大限度地保证来来往往车辆的分开运行[9]。同时，在这一公路的交叉口处分别对禁右转、禁左转等标志进行设置。

第二，需采取协调限制手段，在所管理的实际范畴内，对道路的绿波带进行协调及控制，且对渠化路口进行设置[10]。例如，能够将左转车道进一步设置成鱼肚皮模式，且在道路交叉口对导流岛进行设置，在严格遵守路权分配基本原则的前提下最大限度地提升道路交叉口的综合交通水平。

第三，需要在控制城市交通信号时有效使用交通仿真技术，在分析城市交通的时候，人们一般会探究交通信号控制系统里面道路交通需求、参数设置的科学性、合理性，可工作实践中却难以获取这些信息、数据[11]。而借助交通仿真系统能够对道路正常运行情况进行准确模拟，且持续提高系统的设置参数，更好地避免了不明确性因素充分引起的道路交通偏差问题，使交通信号的综合控制成效获得了提升。

4.5 交通仿真结果的研究

将仿真技术深入运用到交通运输管理实践中，有利于促进城市化道路的全面建设，经过充分优化各路段的实际交通情况，不但能够有效减少行驶车辆在交叉路口的等候时间、停车次数，而且能够减少汽车尾气的综合排放量，进而更好地实现保护环境与节能降耗的终极目的[12]。上述内容明确提到的采取交通单向化，是指在某一路段内，全部行进车辆都向着一个方向持续行驶，如此做的核心目的就是为了充分利用当前的道路资源，经过控制最短路段来更好地实现让整段道路保持通畅的主要目的，还能够对周围路段的交通流实现均衡。但是其也存在一些问题，如在全面提升行人通行时间的过程中，极大地影响了公交车的正常运行[13]。采取协调控制、限制策略的应对方案，在对交叉路口的相关交通问题进行深入解决的过程中，不但能够减少行驶车辆在交叉口的停车次数与等待时间，而且充分降低了交通事故在这一路段的出现率，在实现保护环境与节能降耗的同时还最大限度地确保了这一路段的整体通行能力。

5 结束语

总而言之，本文从微观仿真、中观仿真和宏观仿真等方面分析了交通仿真的具体分类及其功能；从提取及保存交通数据、相关预测研究、制定一些决策支持等方面探究了交通仿真系统工作的主要程序；从交通需求的预测、项目交通量的预测、非项目交通量的预测、交通问题的解决策略及交通仿真结果的研究等方面入手，以实现交通仿真技术在道路交通工程中的有效运用。交通仿真技术是经过创建计算机数学模型，对其开展全面探究，进而展现出繁琐的交通问题。其既能够对交通管理系统设计方案与道路几何设计方案开展有关评价，也可以探究交通工程与交通安全理论，除此之外，其还能够对全新的交通技术进行测试，于是其投入使用有利于促进智能交通系统的可持续发展。