基于交通仿真的道路交通控制技术理论与实验教学融合探析

摘要 为适应交通行业的智能化发展，满足企业对应用型人才的需求，道路交通控制技术课程建设需要引入交通仿真技术，促进理论教学和实验教学融合。文章以交通仿真为基点，以“认识-实践”为教学主线，通过对教学内容、实验项目、课堂教学互动及教学安排进行分析，挖掘理论与实验教学的融合点，促进理论与实践不断交互融合，从而探析理论教学和实验教学融合的新模式。

关键词 交通仿真；理实融合；道路交通控制；交通管理

中图分类号 U491 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2025）02-0183-03

0 引言

道路交通控制是维持正常交通秩序，保证交通安全和提高通行效率的重要手段，是交通系统发展需要及控制理论和技术在交通系统中的应用结果[1]。我国道路交通控制可以分为机械化、电气化、信息化和智能化等发展阶段[2]。早期的道路交通控制通过切换交通信号灯对交通流进行控制，从而保证交通安全，提高通行效率。随着智能交通技术的发展和广泛应用，我国城市道路交通控制已进入以智能化为核心的控制阶段，逐渐强调人、车、路三者之间的协同，当前道路交通控制不仅要保障安全和效率，也要提高出行舒适度。面对增加的交通需求、复杂的交通流及转变的被控主体，交通管理部门和智能交通行业对具有丰富理论知识、扎实操作技能的复合型人才的需求日益迫切。

1 道路交通控制技术教学的现状

1.1 传统教学的问题

道路交通控制技术是交通管理专业本科教育的核心课程，具有政策性强、技术性强、实践性强、综合性强等特点。在传统的教学中，道路交通控制技术课程主要以理论教学为主，实验教学为辅，通常只通过课内实验环节，安排少量简单的实验项目与理论教学关联，由于实验项目较少，且与知识点联系不紧密，导致理论教学与实验教学融合度较低，学生无法通过实验应用交通组织优化和道路交通信号控制等理论知识。在线下教学中，由于受教学场地、课程学时、控制设备等条件的限制，道路交通控制技术课程很难在实地进行，教师往往选择在室内开展教学活动，由于课程具有较强的专业性和应用性，学生仅靠课堂理论学习无法对交通控制相关的理论知识和技术有深刻的认识和理解。道路交通控制技术课程涉及交通管理、交通控制、交通设计、交通组织等专业内容，虽然知识点繁多，但不同知识点之间关联性较强。在传统教学中，教师往往无法有效地将各知识点串联起来进行讲解，导致学生学习兴趣下降，课堂参与度较低，师生无法形成良好互动，最终使课堂教学效果达不到预期目标。

1.2 交通仿真的应用优势

交通仿真是采用计算机数字模型反映复杂交通现象的交通分析技术和方法，能够直观地展现交通流在时间和空间的变化[3]。2020年，公安部交管局发布《公安交通管理科技发展规划（2021—2023年）》，提出要探索使用在线交通仿真技术，评价和预测道路点段实时的交通运行状态，因地制宜科学优化信号配时、交通组织方案，缓解城市交通拥堵。针对道路交通控制技术课程教学，交通仿真因其经济、安全、可重复、开放等特点，具备连接理论教学和实验教学之间的优势。

仿真软件是进行交通仿真的系统，能够通过计算机对交通系统中的人、车、路等因素进行模拟，并使其与实际相符。当前，常用的交通仿真软件包括VISSIM、AIMSUN、DynaCHINA、Synchro等[4]，道路交通控制技术课程教学主要应用的是VISSIM仿真软件。利用交通仿真软件，学生能够在课堂上和课后对道路、行人、车辆进行建模仿真，并通过交通仿真对交通组织优化、交通信号配时设计、冲突点等知识进行分析和应用；教师也可以利用交通仿真软件丰富教学内容，通过交通仿真的演示，激发学生的学习兴趣，提升实验教学的训练强度。通过引入交通仿真，能够促进理论知识和实践技能的融合，提升学生的创新能力和实践能力，进一步推进道路交通控制技术应用型课程的建设。

2 理论教学与实验教学融合的模式

2.1 交通仿真与理论知识点对点融合

学生在课堂上学习知识的过程，就是对专业知识认知的过程。认知过程包括感觉、知觉、记忆、想象、思维等。通过对课程中交通控制的基础原理和问题进行整理，根据认知过程，将理论知识点与交通仿真相融合，丰富知识的表现形式，从而提高学生对基础原理的掌握，强化对理论知识和交通现象之间关系的认识。课程理论知识点与交通仿真对应如表1所示。交通控制的基本原理所对应的知识点包括交叉口范围及形式、交通冲突和视距三角形、交叉口交通控制原理和方法等。在交叉口范围及形式方面，通过建立不同形式的交叉口模型，并通过仿真展示，提高学生对交叉口分类和定义的认识；在交通冲突方面，通过建立无信号交通控制交叉口，强调冲突区域的设置，让学生通过观察认识交叉冲突点、合流冲突点和分流冲突点的特点，加深对交通冲突的理解；在视距三角形方面，通过建立单向交通交叉口和双向交通交叉口两种模型，结合车流运行特点，通过仿真介绍视距的组成和视距三角形的绘制过程；在交叉口交通控制原理和方法方面，通过对比交通标线标志控制、交通信号灯控制的评估数据，结合冲突点从安全、高效等角度对其进行定性和定量评价，加深学生对交通控制原理的认识和理解。交通控制的基础问题可以分为静态交通控制和动态交通控制两种基础问题。在静态交通控制的基础问题方面，通过VISSIM中多车道的建立，强调白色实线和虚线在约束车辆移动范围的作用，从而突出交通标志标线在交通控制中的作用和特点；在动态交通控制的基础问题方面，围绕交通信号控制的重要参数，通过信号控制仿真对交通信号的相位、相序、阶段及配时进行演示，结合参数定义直观展示不同参数在交通信号控制中的作用。

2.2 交通仿真实验项目与多元知识融合

交通管理是以交通发展理念为指引，掌握道路交通系统内部的基本关系与规律，采用科学理论和方法，实施3E（Enforcement、Education、Engineering）策略，对构成道路交通系统的人、车、路、环境等要素进行管理，达到维护道路交通秩序、安全与畅通及可持续发展的目的[5]。交通管理是交通工程学知识的综合应用，包含交通控制、交通规划、交通设计、交通组织等知识。交通控制作为交通管理中具有“工程”属性的手段，其目的和对象与交通管理保持一致，所以学生需要有较强的专业素养，通过综合运用不同知识从而达到交通控制的目的。在交叉口定时信号控制设计方面，依据设计流程，组织学生开展交通调查，观察现实中信号灯控制交叉口的交通运行状态，通过交通调查增加学生对交通管理和控制的理解和认识，并为之后的配时设计奠定基础。交叉口仿真分析分为单信号交叉口交通仿真分析和干道协调交通仿真分析两部分内容，通过VISSIM仿真模型对其进行优化，分析不同控制方案下交叉口的各项评估指标，从而训练学生掌握知识的综合应用能力。在实验教学中，利用交通仿真的优点，结合现行国家标准、行业标准及政策法规，通过具体项目任务，以“实践-理论-实践”的认知规律，培养学生分析问题和解决问题的能力。部分实验内容如表2所示：

2.3 利用交通仿真促进课堂教学互动

课堂教学互动是教学环境中活动主体间有意识相互作用的教学过程[6]。教师在课程教学中讲授时间越长，则师生互动时间越少，往往导致学生学习兴趣下降、抬头率低、教学效果差。道路交通控制技术是一门应用性较强的课程，利用交通仿真构建不同类型的任务情景，通过设置任务目标，能够有效增加师生互动和生生互动，从而激发学生的认知兴趣，提高学生自主思考和团队协作能力。在理论教学中，根据理论知识的难易和重要度，创设具有关联性的问题和不同任务情景，通过仿真进行展示，由教师引导学生通过仿真进行讨论和分析，为课堂教学互动创造条件。在实验教学中，利用交通仿真增加探索性实验环节，以学生自主动手学习为主，教师指导为辅，构建“互动式”教学情景。教师将所需要的理论知识与建模操作相结合，逐步进行讲解，并根据学生在操作和建模时的反馈，掌握学生的学习情况，便于及时调整教学内容和进度；学生需要亲自进行操作，主动完成建模前、初始建模、仿真模型检验、仿真模型应用等多个环节内容，利用每个环节之间的关联性和复杂性，促使学生进行团队协作，并在仿真模型应用中增加模型展示和结论汇报环节，增加学生之间的交流和讨论。此外，筛选与交通控制相关的热点事件，建立道路交通控制典型案例库，例如新疆伊利州特克斯县八卦城、济南联动式掉头等，结合课程内容不断引导学生课后组队进行建模仿真，针对热点事件进行讨论和分析，鼓励学生在课堂上发表自己的看法和观点。

2.4 理论教学与实验教学课程进度交叉融合

道路交通控制技术课程由理论和实验两部分组成。在传统教学中，往往在理论课程结束后，集中安排实验教学，容易使学生在上课过程中产生负面情绪，发挥不出实验教学的过程体验优势。为了使理论教学和实验教学相辅相成，首先教师需要对课程理论教学和实验教学进度统一安排，保证其能够在两种教学活动中随时衔接和切换；其次，针对课程内容和学生学习情况，利用交通仿真，围绕“实践—认识—实践”“认识—实践—认识”优化教学计划，合理安排教学进度；最后，在授课教师方面，保证理论教学和实验教学的授课教师一致，使教师能够准确了解不同教学环节的教学效果，并掌握学生的学习情况，从而对理论教学和实验教学的整体性有一定把控。对于应用性较强的内容，在理论课程周次之前，安排实验教学，使学生在实验项目中通过所提供的交通仿真模型，发现交通系统中存在的问题；在理论课程周次之后，再次安排实验教学，使学生通过理论学习后，能够针对问题提出对应的优化方案，回归应用实践，解决问题；对于理论性较强的内容，在实验课程周次之前，安排理论教学，使学生在初步学习理论知识后，具有一定的理论基础和专业认识；在实验课程周次之后，根据实验内容，再次安排理论教学，使学生带着问题和观点，通过理论学习查缺补漏，不断巩固理论知识。利用交通仿真，通过理论教学与实验教学的交叉安排，能够提高学生的学习兴趣，促使学生在学习中发现问题，在问题中强化应用，使学生能够在理论教学和实验教学中不断提高对专业知识的理解和认识。

3 结语

随着交通仿真技术在精细化交通管理中的不断应用，在道路交通控制技术课程建设中，以“认识—实践—再认识—再实践”为教学主线，将交通仿真应用到各个教学环节中，加强理论和实验之间的联系，可以有效地将课程内容与交通管理市场需求相结合，为培养高素质的应用型人才创造条件。同时，通过交通仿真，打破理论教学与实验教学之间的壁垒，将两者融合，能够激发学生学习兴趣，使学生在不断的实践中掌握必要的理论知识和扎实的应用技能，进一步提高学生的就业能力和综合素质。

参考文献

[1]刘进，倪春明.《道路交通控制》实践教学研究[J].云南警官学院学报， 2005（3）：7-10.

[2]张立立，王力，张玲玉.城市道路交通控制概述与展望[J].科学技术与工程， 2020（16）：6322-6329.

[3]张国强.微观交通仿真基础[M].北京：人民交通出版社， 2017.

[4]郭伟.仿真软件在“交通管理与控制”实验教学中的应用[J].交通科技与管理， 2023（15）：177-179.

[5]刘广萍.道路交通控制理论体系研究[M].北京：中国人民公安大学出版社， 2021.

[6]吴华君，潘云.课堂革命背景下高职课堂教学互动行为研究[J].职教通讯， 2024（4）：62-72.