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1、8第八章第八章交通规划模型在VISSIM中的应用技术第八章 交通规划模型在VISSIM中的应用技术1 .什么是vissimvissim是一种实时的、建立在微观驾驶行为模型基础上的交通流仿真软件。它可以模拟不同约束条件（车道布设、交通组成、交通信号等等）下的复杂交通 流，并将其直观、形象的显示出来，使之便于分析。因此， vissim适用于交通工 程的规划、设计、交通组织和控制管理的各个方面。具体如下：Vissim可用于交通信号控制程序的设计与优化；Vissim可用于交通信号优先权的评估和优化；Vissim可用于评估城市道路网中轻轨的影响效果及其可行性研究；Vissim可用于交织区域减速方案的分析

2、与研究；Vissim可用于型号控制交叉口多方案比选以及分离立交等级划分；Vissim可用于公交系统复杂站点的运作能力分析；Vissim可用于公交优先权处理方案（如公交转运车道、 queue jumps、curb extensions ）分析Vissim可用于交通量动态分配下的大中型路网方案可行性研究2.交通仿真模型vissim的仿真功能通过它包含的2个不同的核心程序实现，即界面下感应器 和信号灯之间的信息交换。仿真过程可以实时的反映交通流变化情况并以动画形 式显示，同时输出多种统计数据，如行驶时间、排队长度等。交通仿真器（traffic simulator）（包括车辆跟驰模型和换车道模型）是一

3、个微观交通流仿真模块，以实践为参照，对交通流进行离散模拟，其步长为 1/10秒信号发生器是一个单独的控制软件，它通过一个感应器（ detector）获取上一时刻仿真器生成的信息，以此为依据决定下一时刻的信号控制信息并反馈给仿真 器，以达到模拟下一时刻交通流状况的目的。交通仿真器与信号生成器之间的关系Axperception no reaction threshold(Hffarem of velocity /y hcraoslng dtotanosdecfeaalng dtetanca 车辆跟驰模型(Wiedemann 1974交通仿真的精确性依赖于交通流模型建立质量的高低，例如交通量在路网中

4、移动的方式。不同于采用恒定速度和车辆跟驰逻辑的简单交通流模型相比，vissim采用的是心理-生理模型(Wiedemann 1974)。交通系统仿真技术P106第五段。Vissim对交通流的仿真可以微观到路网中的每一辆机动车， 确切的说应该是每一个人-车组合。人-车组合的行驶行为不但取决于车辆的技术特性，而且取决 于驾驶员的生理、心理状况，是人与车共同作用的结果。 vissim通过以下属性最总决定人-车组合的行驶行为：1.车辆的技术特征车长车辆最大速度车辆最大加速度车辆在路网中的实时位置车辆实时速度和加速度2.人-车组合的驾驶行为驾驶员生理、心理极限驾驶员的记忆力当前速度下的加速度以及驾驶员的期

5、望速度3.人-车组合之间的相互作用 本车道和相邻车道的前后车辆 当前路段及下一交叉口 下一交通信号3. Vissim基本操作说明vissim的界面可以分为以下几个区域：1.标题：显示程序标题、版本和所打开的文件名;2.菜单：可通过鼠标选取或快捷健操作；3.工具栏：绘制路网以及仿真操作；4.状态栏：显示编辑指令以及仿真状态；5.滚动条：纵向或横向移动路网现实区域；3.1菜单自定义菜单：可以重新安排，插入和删除菜单中的选项，此外，所有 E姐片的菜单命令都可以放到任何工具条。如果拉出一个子菜单的. Windows .拷贝，按住子菜单顶部（如图所示）将其拖至期望位置。此Files.Database.时

6、子菜单的形式为浮动工具条，用户可以将其并入主菜单的任何一部分。编辑菜单内容：可以按以下步骤进行。右键点击菜单内部，出现一个相关菜单；秤1门屉| | Sebction选中“ Customize”* F.ui Conferul在自定义模式中你可以作如下操作：7 | rJeri*iofkE Pinene添加：从命令列表中添加菜单命令。在AnmsticnTestComma nds表中，选择需要的命令并用鼠标拖:iiiKjIaliu i动它到菜单中的预期位置。LpcktbcTxIbais移动：在任何菜单中都可用鼠拖动来移动。 1CLstomce.删除：用鼠标将命令拖出菜单可以达到删除的目的重启：将VIS

7、SIM菜单重启为默认形式。右键点击菜单，并从相关 菜单中选中Reset项完全重启：将整个菜单结构重启为 VISSIM默认结构。在Toolbars列表中点击RESET并确认弹出的0K。3. 2工具条类似大多数软件，vissim可根据需要随意拖动工具条的位置， 并且可以通过自定义工具栏选择隐藏或显示特定的按钮。 Vissim可根据所选的不同视图模式，自动隐去在该模式下不可用的按钮。自定义工具条：工具条中的按钮可以根据需要重新布置、 插入或移动，生成新的工具条。而且，菜单中的命令也可以被放置在任意工具条中。可以按以下步骤进行。NrtrirkEeiine n 苗Ai iirnatignTestSimu

8、la UrnLjocktlheTMlbaisjj5tarii2e.Sh右键点击菜单内部，出现一个相关菜单；选中“ Customize；在Toolbars对话框中你可以作如下操作选中工具条列表前面的 -，可以使用或停止使用工具条。点击NEW可生成一个新的工具条。然后填入 想要的名字以及新工具条的位置，最后点击OK确认按下相应的按钮（标准 VISSIM工作条不能删除和重命名）可重命 名/删除自定义工作条。按下Reset可以返回VISSIM默认状态，点击 0K确认。在Comma nds对话框中你可以作如下操作添加一个新菜单命令到相应工具条中：选中想要的命令，然后用鼠 标将他拖至工具条预期位置用鼠标拖

9、拽可实现在工具条间移动按钮或者命令。 将按钮或命令拖出工具条可将其删除。以下为默认工具条中所有命令：打开已有的vissim路网文件保存vissim路网文件2 选择工具标准选择模式多选模式标签模式。在被激活的情况下，任何路网元素的标签可以通过此按钮被选择并移动可以通过此按钮在links/connector间切换浏览（Tab）3.运行工具 H 对于所有的运行模式，如仿真、动画演示、测试，运行工具均可以被使用，需要说明的是，这些按钮只控制最近被使用的运 行模式。按钮左侧显示的是当前使用的运行模式。 如果需要更改运行模式，必须 通过菜单选择其他运行模式。.连续进行仿真、动画演示或测试（F5）单步进行仿

10、真、动画演示或测试（F6）.停止仿真、动画演示或测试（Esc） 连续倒退（仅适用于动画演示） 单步倒退（仅适用于动画演示）4.航拍工具/匚动态缩放（左键），前一视图（右键） 要素缩放亠.旋转路网（仅适用于3D模式）A*航拍（仅适用于3D模式）5 路网元素工具通过这些按钮，可以在路网中创建新的元素或对已有元素进行编辑基本道路元素：浒创建新的车道及连接线创建标线、标记（仅显示，不进行仿真控制）车流：车速:优先权控制： 优先规则（例如：针对无信号控制的交叉口）停车标志H信号灯LE信号探测器公共交通:公交车站性能评价：断面测量行程时间和延误测量动态分配（可选模型）：停车场连接线3. 3状态栏状态栏分为

11、三个部分。根据当前的程序模式每个部分都有不同的数据。第一部分 2D模式：当前坐标位置（x,y以米为单位，“国际标准”）3D模式：除了航拍模式外的所有模式：网络中某部分的当前坐标（ x,y,z以米为单位），该值该值在vissim界面左下角的状态栏显示。航拍模式：摄像机的当前坐标（x,y,z以米为单位）。第二部分 路网的编辑:所选Inik/connector的个数和位置（若鼠标位于所选link内）仿真：当前的仿真次数和方针周期时间3D 模式（非仿真过程中的航拍模式）:焦距位置（航测点， x,y,z 以 米为单位） 第三部分 路网的编辑：编辑指示路网的编辑（3D模式下的视角旋转及平移）：当前观测者的

12、位置（d,A,C）:4=水平距离（米）A: X-Z平面同观测者之间的夹角C： X-Y平面同观测者之间的夹角仿真：当前路网中的车辆数速度因子（仿真中的速度同实际速度之间的比值）实际中可被仿真的车辆数（仅在仿真速度设为最大时显示）4 仿真基础数据及模型参数设置交通系统仿真的对象是道路交通系统，由交通工程学的基本原理可以看出， 道路交通系统是一个随机的、动态的、复杂的、开放的系统，这一特性要求仿真 软件也应具备一定的应变功能。在交通微观仿真软件 vissim中，这一功能是通过其核心 Wiedema nn车辆跟驰模型中一些相互关联的参数的设置实现的。本节将就仿真中用到的不同分布和参数的功能以及所需基础

13、数据的处理做一介绍。4. 1车辆加、减速函数对同一驾驶者，vissim并没有对车辆加、减速做单一化处理，而是通过函数 提供对应不同阶段的变化的加、建速值。Vissim为每一种车型提供两种加速函数 和两种减速函数，如下：最大加速度期望加速度最大减速度期望减速度vissim为每一种车型对应的上述4个参 数给出默认值。我们也可以根据实际情况对 其进行修改，通过菜单选择Base Data/Functions打开编辑窗口更改加/减速 度曲线形式。如图所示，为了反映加 /减速 度的随机分布，每个编辑窗口包含三条不同 的曲线，分别代表最小、平均、最大加 /减速度分布曲线，每一条曲线都可以被单独编辑。图中纵坐

14、标代表加/减速度值，横坐标代表相应的速度。两轴所夹操作区域 可以通过更改两轴对应空格中的数字定义。 Best Fit按钮显示最佳操作区域，不影响加/减速度分布曲线。操作区域内，每一条曲线都可以被单独编辑，通过调整曲线形状改变加 /减速度分布的规律。当拖移中间曲线上的红点时，与其临近曲线对应的值也会相应 的被调整。4. 2分布在vissim中，参数多数是通过分布函数定义而不是采用固定值，这样更贴 近交通仿真的随机特性、反映真实情况。大部分分布的处理是类似的，可以采用 合适的经验值或随机数据来定义。通过菜单选择Base Data/Distributions对各类分 布进行定义，以下介绍几种主要的分

15、布。4. 2. 1期望速度分布对于任何车辆类型来讲，速度分布参 数都是至关重要的，它直接影响到仿真中 道路通行能力和车辆的行驶速度。如果没 其他车辆的影响，独立的驾驶员会按其期 望的行驶速度驾驶车辆，车速只在很小的 摆幅内随机变化。车辆间的期望速度差别 越大，与之相对应的车辆间的相对位置的 差异也越大。如果车辆的期望速度高于其 当前行使速度，那么该车辆会在不对其他车辆造成危险的情况下进行超车。一般情况下，应每一种交通组成中的每种车辆类型都要进行期望车速随机分布的定义。可以通过菜单选择 Base Data/Distributio ns/Desired Speed打开对话框 选择或新建一种期望速度

16、进行编辑， 期望速度编辑窗口如上图所示。窗口上方两空格中数字代表最大和最小期望速度（右值必须大于左值），横坐标代表期望速 度，纵坐标代表累计百分比（0.01.0），即以该车速或小于该车速行使的车辆在 整个被仿真车辆中所占的百分比。 鼠标拖移红色节点（左键添加）可以改变分布曲线形式，分布曲线多呈S型，表示该车型中多数车辆采用平均速度行驶， 并在 一定范围内波动。4. 2. 2车辆模型分布在vehicle Type该所占的百分比(percentage=shareshares。每个车辆模型可以分别定义 2D模型数据（2D Model）和3D模型文件（3DModel):2D Model 点选对应2D模

17、型右侧的按钮，打开Vehicle Elements 2D窗口，在此窗口内定义车辆的组成元素以及各元素对应的特征参数。所谓车辆的组成元素，指得是 车辆的组成部分，例如铰接车由卡车和后挂组成、轨道交通工具由数节车厢组成， 构成铰接车和轨道交通工具等类似车辆的卡车、后挂、车厢 在vissim中被称为组车辆的组成元素。车辆组成元素位于对话框左侧，可以通过New添加、Delete 删除，选定后在右侧的Properities中对其特征参数进行编辑。需被定义的元素的 特征参数有6个，通过下图对它们进行解释。3D Model 点选对应3D模型右侧的回按钮，打开3D Model对话框，选择添加3D模型， 这些模

18、型便为3D模式下该Vehicle Type的显示形状。-Add键将当前所选 3D文件添加到 Selected Model Elements Section-如果车辆由多个元素构成（如有轨电车），可以通过多次点击Add键添加 所需的车辆元素-Multiple键可以添加多个相同的元素-在Selected Model Elements Sectio中, 和用来前后移动元素，Delete（All）用来删除所选（全部）元素确认添加3D模型无误后，点击0K,关闭3D Vehicle ElementS对话框，系统会 自动计算车辆的长度（所有元素长度之和）。-3D Model中的改变会影响Vehicle El

19、ements 2中的参数值-Vehicle Elements 2D中的任意变动都会取消其与3D Model的链接，所以在 修改2D Model中内容后，应重新对3D Model进行定义-如果未对Vehicle Type的3D Model进行定义或丢失对其链接，则在3D模式 下，该Vehicle Type将显示成为Vehicle Elements 2D中定义的相应尺寸的彩色六面 体-vissim4.0为每一种Vehicle Type预定义了 3D Mode分布，这些默认值一般 情况下都可以直接被采用，特殊情况下我们可根据实际重新定义， 修改后会得到 完全不同的仿真结果。4. 2. 3延误时间分布

20、在vissim中对延误的模拟是通过定义延误时间分布 （Dwell Time Distribution ）实现的。在以下两种情况下需要进行延误时间分布定义： 第一，由于交叉口的存在并受信号配时和车辆到达率的影响而产生延误时；第二，公交车辆（如巴士、 电车等）在公交车站需要停车载客而产生一定时间的延误。菜单选择 Base Date/Distributions/Dwell Time打15心303Dn 75 0,2 to朋&EIM 3 0)3010hlr3OJ/1DJ0)EQ39NIP0.L2DJ)I Itwell lim Dittrihution |_ 5(Nla. E rkin. - ffiiii

21、fir- Dist开Dwell Time Distribution对话框，如图所示，对已有分布进行编辑或新建分布。新建延误时间分布 时，有以下两种分布可供选择：标准分布：一个标准分布通过两个参数值 定义，一是平均值(mean value)，另一个是标准离差(standard deviation)0如果将标准离差赋以零值，便会产生一个连续的延误时间。如果标准分布产生负的延误时间，系统会自动将其调整为零经验分布：经验分布的定义有点类似速度 分布的定义，通过定义最大延误时间和最小延误时 间，然后在其间绘制分布曲线来描述烟雾事件的分 布状况。如图，横坐标代表延误时间，纵坐标代表 累计百分比，可以右键添

22、加节点、左键拖移节点编 辑不同的分布曲线。4. 3车辆类型、种类和类别vissim利用分级概念定义不同组成等级的车辆，并提供必要的车辆信息。Vissim从不同的角度把车辆的组成分为三个等级：车辆类型( Vehicle Type)、车辆种类(Vehicle Class)和车辆类别(Vehicle Category)。这三个概念贯穿整个应运程序，下面对它们加以解释：车辆类型指得是具有相同或类似技术性能和驾驶行为特征的车辆组(Vehicle Type)成的团组。典型的车辆类别有：小汽车( car)、小型货车(LGV )、大型货车(HGV )、公交(bus)、铰接公交车(articulated bus

23、、有轨电车(tram)、自行车(bike)、行人(pedestrian)。车辆种类车辆种类由一个或多个车辆类型组成。通常，车速、路径(Vehicle Class)选择等其他驾驶行为都是针对车辆种类而言的。默认情况 下，一个车辆种类对应一个车辆类型，它们具有相同的名 字。如果几个车辆类型具有类似驾驶行为而不同于车辆特征（如加减速度、大小形状），它们也可以被归入同一车辆 种类当中。如果车辆只在几何形状上有差别，则它们只需 要归入同一车辆类型即可，之后利用车辆模型分布和颜色 分布区分它们。例1： “ carl”到“car6”指得是六个具有相同驾驶行为但长度不同的小汽车，因此可以把它们定义在同一个车辆

24、类 型中，然后通过车辆模型分布，用六个不同的车辆模型将 它们区分开来。例2：标准公交巴士和铰接公交巴士仅在长度上有差别， 因此可以用两个车辆模型将它们定义在同一车辆类型中；但 是如果这两个公交车辆选用不同的行驶路线的话，则它们 就必须定义成两个单独的车辆类型。车辆类别 根据车辆的某些静态的、不可变的特征，提前定义的一个（Vehicle 范畴。每一个车辆类型都必须被指定一个车辆类别。例如：Category） 交车辆类别“ tram”（有轨电车）不允许车辆变道和多车道连接，并且其速度必须保持某一固定值不变，因此我们可 以把所有具有以上特征的车辆都归入这一车辆类别中。4. 3. 1车辆类型根据前面介

25、绍的，系统有六个默认车辆类型（car、HGV、bus、tram、bike、pedestrian），我们可以直接采用，也可对其加 以编辑修改，除此之外，还可以新建车辆类型， 相 关操作 通过菜单选择Dase Data/VehicleType 主栏No.:车辆类型编号Name：标示名称StaticCategory：为车辆类型选择所属的车辆类别Vehicle Model：通过选择已经在Vehicle Model Destribution中定义好的车辆模 型分布，定义车辆模型分布类型Len gth :只读数据，根据所选择的车辆模型分布类型，显示车辆长度范围Width :定义车辆在2D模式下的显示长度，

26、这一参数的大小直接影响同车道 车辆的超车行为Occupa ncy:车辆所载乘客数，包括驾驶员在内Color :决定当前车辆类型的颜色分布。在 3D模式下，该车辆类型中的所有车辆（包括附加模块“ VISSIM 3D Modeler ”添加的车辆模型）将以此颜色分布 显示车辆的颜色。在特殊情况下，例如车辆类型被分配了特定颜色的交通路线， 该车辆类型的颜色信息会被改变。Functions & DistributionsAcceleration and Deceleration Curves 定义 车辆类型的加/减速行为，根据前面定义的最 大加/减速度分布和期望加/减速度分布，选择 合适的分布曲线。括

27、号外为分不编号，括号内 为最大加速度和最小加速度。Weight and Powe：定义车辆类型的重量分 布和功率分布。仅在车辆类型为HGV或应尽外 部模型时才会被激活Special - Dynamic AssignmentCost Coefficie nts：Equipme nt:如果车辆配有路径引导设备或类似设备，则此项需被定义。动 态分配中的路径选择和行径重选与此选项的设定密切相关。Parki ng Lot Selectio n：动态分配中车辆的路径选择需对此对话框中的参数进 行设置。如右图，对话框中个参数之和决定车辆对停车位的选择结果。例如：如 果参数中停车费用(parking cost

28、ing)的权重较大，那么车辆在选择停车位时会 将较便宜的停车位作为首选。4. 3. 2车辆种类车辆种类，如前面的定义，是一种或多种车辆类型(前面所定义的)的集合，几种车辆种类之间允许出现交集，也就是说， 一种车辆类型可以出现在多种车辆种类中。如图，通过复选对话框中的车辆类型定义车 辆种类。No.:车辆种类编号Name：标示名称勾选可选项则可对每一种Color:定义车辆种类所包含所有类型车辆的颜色,车辆类型进行颜色定义4.4驾驶行为在vissim中，车辆跟驰模型和换车到模型涉及到大量的参数设置问题，其 中大部分的参数是在驾驶行为的丁一种完成的， 并且这些参数的设置会直接反映到交通仿真的结果中去。因此，对驾驶行为的定义工作，使交通仿真中的一个关 键的步骤。通过BASE DATA -DRIVING BEHAVIOR打开驾驶行为对话框，如下图:vissim提供五种驾驶行为（）,并且可对其中每种驾驶行为进行设置。在仿真过程中，根据实际情况，针对每种车辆种类，选择合适的驾驶行为以及设 置恰当的参数，完成驾驶行为的定义4.5路段类型5VISSIM接 口技术6VISSIM规划模型应用举例