vissim仿真軟件參數(shù)校核

目前，關(guān)于道路交通事故中交通能力的研究很少。交通事故的發(fā)生改變了高速公路路段的道路條件,而這種改變只發(fā)生在某一斷面處,它對交通流的影響并沒有涉及到整個路段。這種情況下,無論用產(chǎn)生“瓶頸”斷面處的最大通行能力,還是未受到影響處的最大通行能力,其對路段服務(wù)水平的評價結(jié)果都不能真實地反映整個路段車流的運行質(zhì)量。因此,在分析高速公路交通事故條件下的通行能力時,使用傳統(tǒng)的道路通行能力是不合適的。交通事故發(fā)生后,需要采取改善措施對事故點上游行駛的車輛進行臨時組織。在實施改善措施時,對事故點上游不同區(qū)域應(yīng)采取不同的策略和方法,以使改善方案能發(fā)揮最大效益。根據(jù)交通事故影響范圍的不同,可將交通事故影響區(qū)域劃分為事故直接影響路段和事故間接影響路段,直接影響路段主要由事故現(xiàn)場區(qū)域和車輛進入事故現(xiàn)場前的過渡區(qū)域兩部分構(gòu)成,間接影響路段是指從交通事故發(fā)生點所在的事故直接影響路段到事故發(fā)生后道路上游可分流點之間的區(qū)域。該文主要討論事故間接影響路段通行能力改善措施,為事故下的交通研究提供理論依據(jù)。1仿真建模工具該文運用德國交通仿真軟件PTV-VISSIM進行仿真驗證。VISSIM是一種微觀的、時間驅(qū)動的、基于駕駛行為的仿真建模工具,用于在各種交通條件下分析道路交通的運行狀況,是評價交通工程設(shè)計和交通組織方案的有效工具。進行仿真驗證前,有必要對仿真參數(shù)進行校核,以適應(yīng)中國的實際情況,通過VISSIM軟件的二次開發(fā),實現(xiàn)高速公路交通事故下通行能力改善措施的效果驗證。1.1混合交通系統(tǒng)德國交通微觀仿真軟件VISSIM是針對其本國以機動車為主的交通系統(tǒng)開發(fā)的,并不完全適合于中國的混合交通系統(tǒng)。交通微觀仿真模型運用大量獨立參數(shù)來描述交通系統(tǒng),參數(shù)的取值對仿真結(jié)果有很大的影響。該仿真模型的大部分參數(shù)均有缺省值,允許用戶進行修正,這些缺省值是由模型開發(fā)國根據(jù)其交通情況確定的,并不一定符合中國的實際情況。因此,運用該軟件時,必須根據(jù)具體仿真對象對仿真參數(shù)進行校核。1.2模型參數(shù)標(biāo)定在開始進行仿真分析評價前,以西寶(西安—寶雞)高速公路為實例,對仿真模型參數(shù)進行校驗,使仿真輸出結(jié)果與實際測量數(shù)據(jù)的差異最小。結(jié)合交通現(xiàn)狀分析和VISSIM模型的特點,模型校驗的可控參數(shù)選取如下:(1)車輛分布模型。對陜西省西寶高速公路三橋—咸陽、楊凌—絳帳、虢鎮(zhèn)—寶雞3個觀測站進行調(diào)研分析,得出相應(yīng)的車輛分布,小汽車、大型客車與重型汽車的比值為0.56∶0.18∶0.26。(2)機動車期望速度。期望車速不同的車輛越多,車輛排隊越長。為了得到精準(zhǔn)、能反映真實情況的期望車速,對觀測站的數(shù)據(jù)進行篩選,得到機動車期望速度為100km/h。(3)最小車頭間距。仿真模型中最小車頭間距的缺省值是0.5m,按照中國的國情,此值偏小,將其取值范圍定為0.5～4m。根據(jù)西寶高速公路交通運行的實際情況,通過軟件仿真運行,選擇更貼近實際道路交通運行狀況的值,為1、1.5、2、2.5m。(4)平均停車距離。平均停車距離定義為車輛停車時與前方車輛或與停車線之間的距離。根據(jù)西寶高速公路交通運行的實際情況,通過軟件仿真運行,選擇最貼近實際道路交通運行情況的值,為1、1.5、2、2.5m。(5)等待換道時間。VISSIM中有兩種車道變換類型:1)強制車道變換。減速度的范圍由最大減速度和可接受減速度來定義,最大減速度的缺省值為-4m/s2,可接受減速度的缺省值為-1m/s2。2)自由車道變換。根據(jù)西寶高速公路交通運行的實際情況,通過運行仿真軟件,確定更貼近實際道路交通運行情況的值,為50、60、70s。在模型參數(shù)校驗過程中,對于關(guān)鍵影響因素(最小車頭間距和平均停車距離)進行交叉試驗。根據(jù)實際交通情況,結(jié)合VISSIM微觀仿真的特點,對于上述4組參數(shù)共進行16次全面試驗;然后對安排因素(等待換道時間)進行正交試驗。以模型結(jié)果與實際測量結(jié)果近似或相等為判定標(biāo)準(zhǔn),得出幾組參數(shù)組合,從中選出最佳參數(shù)組合,完成模型參數(shù)標(biāo)定。模型參數(shù)校驗最終選取的仿真參數(shù)為:機動車期望速度100km/h;最小車頭間距2m;平均停車距離1.5m;等待換道時間60s。2為提高事故影響范圍的可訪問能力采取的措施事故間接影響路段內(nèi)可采取的通行能力改善措施主要有交通誘導(dǎo)、利用對向車道通行等。2.1駕駛?cè)诵旭?建議行駛路線,建議駕駛?cè)寺肪€以路線為依據(jù)交通誘導(dǎo)為駕駛?cè)颂峁┏鲂行畔⒑徒ㄗh,它通過在各出入口及重要節(jié)點處發(fā)布前方事故信息,提示駕駛?cè)死@行,并盡可能提供建議繞行路線,使駕駛?cè)烁鶕?jù)駕駛經(jīng)驗和對路網(wǎng)的熟悉程度作出抉擇。交通誘導(dǎo)的關(guān)鍵是能否實時、準(zhǔn)確地向駕駛?cè)颂峁┯行Ш涂煽康穆窙r信息及最新的動態(tài)交通信息,同時提出合理、可行的建議,以便由駕駛?cè)俗灾鞑扇∵m當(dāng)?shù)男袆印?.2現(xiàn)狀道路的區(qū)域根據(jù)對向車道的交通流狀況,決定能否利用對向車道通行。當(dāng)主線高速公路某半幅發(fā)生交通事故導(dǎo)致交通擁擠或堵塞,而另外半幅有足夠的通行能力剩余時,可以考慮采用部分對向車道來疏導(dǎo)受阻的交通。3改進措施的模擬分析對VISSIM進行二次開發(fā),對通行能力改善措施進行仿真,驗證其實施有效性。3.1交通仿真相關(guān)參數(shù)在VISSIM中建立西寶高速公路網(wǎng)(見圖1),輸入路網(wǎng)基本信息、道路檢測信息、事故現(xiàn)場信息等相關(guān)參數(shù)。由于交通仿真軟件VISSIM并沒有交通事故仿真模塊,需對軟件進行二次開發(fā)。當(dāng)事故發(fā)生后,假定是高速公路某車道或某幾個車道設(shè)置了紅燈,事故結(jié)束后,將紅燈轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈,采用這種等效的方法對交通事故進行仿真。圖2、圖3分別為事故發(fā)生和結(jié)束仿真圖。3.2改進措施的模擬效果的比較3.2.1如果沒有采取具體措施3.2.1.未采取措施時道路通行狀況文獻中根據(jù)流體力學(xué)車流波理論,提出在線性模型下高速公路交通事故所引起的沖擊波及干涉作用所引起的沖擊波及它們相互作用的一系列車流波公式,為了解排隊的形成、最大排隊長度和時間及排隊的消散找到了理論依據(jù)。該文以此為依據(jù),分析未采取改善措施時道路通行狀況。假設(shè)西寶高速公路在三橋—咸陽段發(fā)生交通事故,造成一條車道發(fā)生阻塞,該路段自由車速v0=105km/h,最大通行能力Qx=4000輛/h,阻塞密度Kj=160輛/km,上游車流到達率Qa=2200輛/h,事故持續(xù)時間t0=30min。根據(jù)車流波理論,分析得出最大排隊長度Xbmax=2.25km,最大排隊長度對應(yīng)時刻tbmax=37.1min,擁擠消散最小時間tcmin=43min。3.2.1.仿真結(jié)果分析根據(jù)輸入的相應(yīng)數(shù)據(jù)信息,打開已建立的道路仿真路網(wǎng),仿真軟件運行300s后進行事故仿真。通過對VISSIM軟件的二次開發(fā),經(jīng)過多次仿真,得到排隊長度和平均延誤等多組仿真數(shù)據(jù)(見表1)。從表1可知:仿真得到的最大排隊長度的平均值與車流波推算的2.25km的偏差為5.83%;最大排隊長度對應(yīng)時刻平均值與車流波推算的37.1min的偏差較小,最大偏差為3.1%;排隊消散最小時間的平均值與車流波推算的43min的偏差為5.58%。可能是因為仿真軟件考慮了駕駛?cè)诵袨?與中觀的車流波模型有一定的偏差,但總體水平相近,仿真參數(shù)校核較為有效。3.2.2采取糾正措施3.2.2.分流方案仿真仿真軟件運行300s后進行事故仿真,在600和900s分別在事故點上游6.1km處采取分流措施,分流比例為20%,經(jīng)過多次仿真,得到排隊長度和平均延誤等多組仿真數(shù)據(jù)(見表2)。從表2可知:無論是最大排隊長度、最大排隊長度對應(yīng)時刻,還是平均延誤與排隊消散最小時間,5min后采取措施的實施效果均優(yōu)于事故后10min采取措施,說明改善措施的時效性非常重要。3.2.2.道路通行能力仿真結(jié)果仿真軟件運行300s后進行事故仿真,在600和900s分別采取利用對向車道通行的措施,利用對向車道的車輛比例為20%,VISSIM中所建立的高速公路事故點上游中央分隔帶開口與事故點距離為1.2km。采取利用對向車道措施后道路通行能力仿真結(jié)果見表3。由表3可知:無論是最大排隊長度、最大排隊長度對應(yīng)時刻,還是平均延誤與排隊消散最小時間,5min后采取利用對向車道措施的實施效果均明顯優(yōu)于事故后10min采取措施,說明改善措施的時效性非常重要。對比表2與表3,利用對向車道措施的實施效果優(yōu)于分流措施。3.2.2.中央分隔帶開口最小間距由表4可以看出:分流+利用對向車道通行措施的實施效果接近于分流措施的實施效果,不及利用對向車道措施的效果。中央分隔帶開口最小間距應(yīng)不小于2km?？梢?對于交通事故下的