交通系统仿真.docx

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交通系统仿真在城市规划交通影响中的应用

【摘要】基于城市规划交通影响评价，对目前国内城市规划中存在的道路交通系统问题进行分析，剖析了目前城市规划中实施交通评价的意义。

对交通系统仿真技术的概念和发展现状作了简单介绍，并就交通系统仿真技术在交通影响中的实际应用，以及交通评价和交通系统仿真的发展前景进行了预测。

【关键词】交通仿真数学模型交通评价城市规划

Abstract：

Basedonanalyzingtheimportanceoftheimplementationoftrafficevaluationincurrenturbanplanning，Authordidtheresearchonthesignificanceoftranspodimpactsystemandmadeabdefintroductionontheconceptofsimulationtechnologyanddevelopmentstatus．Furthermore，thispaperanalgzethepracticalapplicationoftrafficsimulationtechnologyinthetrafficimpact，andmadepredictionofthefuturedevelopmentoftrafficevaluationandtrafficsimulation．

Keywords：

TrafticSimulation，MathematicaIModel，TrafficEvaluation，UrbanPlanning

1、引言

随着我国城市化进程的加快。

许多大城市在发展过程中各种问题逐渐显现出来，其中最为严重的是交通系统的问题：

交通拥堵逐年加剧，交通污染日趋严重，交通效率不断下降。

近几年来，虽然全国各地的城市交通系统方面加大了投资力度和建设速度，但交通问题依然没有明显好转，甚至还有不断恶化的趋势。

造成这种现象的一个重要原因，就是在传统的城市规划和交通管理措施制定时较少考虑交通影响和交通设施的承受能力，在土地的开发和项目的新建、改建、扩建前没有对未来的交通需求和交通量进行认真科学合理的分析，即没有形成对城市土地开发、新建、改建项目进行交通影响评价的运行机制。

更令人担忧的是，目前在我国，交通影响评价机制的重要性还没有受到像环境影响评价那样该有的重视，其执行标准和规范性也亟待改进。

交通影响评价的全过程，从拟开发项目地点的基本条件、交通产生、交通分布、交通分配到局部土地开发对区域交通服务水平下降的评估，乃至提出交通设施改善，恢复到原先交通服务水平的改进建议，其具体步骤都应有章可循，方可成为一个完整的、精细的交通预测。

而交通预测的成败，主要取决于预测结果与真实交通状况的接近程度。

尤其对微观交通状况的预测，由于涉及到交通流的随机因素，传统的数学分析方法往往不能准确地描述实际交通状况，而且由于道路交通通常具有不可再现性和不可实验性，或即使可以再现或实验，却需要付出巨大的代价、承担巨大的风险。

而现代交通仿真技术则可有效地体现交通流的随机因素，可按设想要求预现或复现交通状况，从而大大降低了现场试验要求。

因此，交通仿真技术现已成为交通影响评价中的重要工具。

2、交通影响评价的意义及研究现状

交通影响评价（TrafficImpactAnalysis。

简称TIA）是研究新建项目或城市土地利用变更对交通的影响，如建成区内实施大型项目建设开发时进行交通影响分析的项目占应进行交通影响分析项目的比率。

交通影响评价的目的是：

交通影响分析是保证大型项目开发建设不导致开发对象周边交通服务水平下降的重要措施，是避免土地超强开发的规划控制措施。

分为规划交通影响评价和建设项目交通影响评价。

分析内容

（1）交通影响分析的主要内容至少包括：

分析范围确定；现状交通分析；交通量预测；交通影响评价；改进措施；结论与建议。

（2）分析范围确定：

分析范围应包括拟建项目对道路交通产生显著影响的区域。

一般情况下，应选择拟建项目所在的由城市主干道围合的区域。

对于需在立项阶段进行初步交通影响分析的项目和对交通影响较大的项目，分析范围应适当扩大。

一般来说,交通影响评价的侧重点应放在制定切合实际的改善措施以使建设项目对外部交通所产生的影响尽可能地减小和明确界定开发商对此影响所应承担的市政设施建设义务两个方面。

为使城市建设与交通协调发展，一方面应考虑新建或改建项目在路网交通流量自然增长的情况下对交通设施的影响；另一方面，又应具体分析这种影响在未来路网交通流量中所占的比例，使项目的控制在合理的规模内，做到既能使交通设施承受这种影响，又不妨碍城市的发展和经济的增长。

所以交通影响评价是把交通功能目标和资源利用目标有机的结合在一起，使两者互动的有效手段，既能从微观上认真执行交通影响评价工作，向“环境影响评价”的工作机制看齐；还可从中、远期规划上加强对城市交通系统的宏观控制。

分析对象:

一、非交通设施项目的建设规模和项目开发性质满足下述条件之一，应进行交通影响分析。

（1）非交通设施建设项目的建设规模：

在城市中心区或交通敏感的区域，建筑面积达到一定规模的（标准由各省、自治区、直辖市自定，下同）；在中心区外围的市区或交通相对宽松的地区，建筑面积达到一定规模的。

（2）非交通设施项目的开发性质：

使用性质及开发规模发生变更；小区规划；在城市重要干道两侧的开发和改造；重要的公共建筑；产生交通量变化大的其他或临时用途建设项目等。

二、城市交通设施的建设项目均须进行交通影响分析。

三、交通影响分析应在项目报建审批阶段进行。

但当非交通设施项目的建设规模超过规定标准的8-10倍，或建设项目属于大型交通设施，或政府主管部门指定的其他开发项目，在项目的选址、立项阶段需进行初步的交通影响分析。

3、交通系统仿真简介

交通系统仿真是利用数学模型复现交通流时间空间变化的技术。

从交通系统仿真所采用的技术手段以及所具有的本质特征来看，交通系统仿真是一门在数字计算机上进行交通实验的技术，它含有随机特性。

并且涉及到描述交通运输系统在一定期间实时运动的数学模型。

交通仿真技术是计算机仿真技术在交通工程领域的应用。

目的是建立一种能够虚拟现实交通的计算机模型，从而利用该模型来评价交通控制方案设计的优劣和交通规划设计合理性等。

由于城市交通系统具有不可再现性和不可实验性，或者即使可以再现或实验，却需要巨大的耗费、承担巨大的风险。

而交通系统仿真则是用科技手段真实再现交通流运行规律，对交通系统进行管理、控制和优化的重要实验手段和工具。

它可以对真实世界中尚未得到实施的交通技术进行细致的分析，对已实施的技术提出优化建议，在不对现有交通系统产生任何干扰下进行多种系统方案的检验，引导更有效的系统实施。

仿真模型是交通系统仿真研究的核心内容，其质量非常重要。

根据其对交通系统描述细节程度的不同，交通仿真可分为宏观仿真、中观仿真和微观仿真三种类型。

3.1、宏观交通仿真模型

交通流被看作连续流，个体车辆不单独标识。

一般来讲，其对计算机资源要求较低，仿真速度很快，用于研究基础设施的新建、扩建及宏观管理措施等。

根据目前计算机硬件的发展水平，可以在大规模的路网范围内进行交通宏观仿真。

同微观仿真相比，其精度低，应用范围也小。

宏观仿真模型的重要参数是速度、密度和流量。

3.2、中观交通仿真模型

在宏观交通网络的基础上，将个体车辆放入宏观交通流中进行分析，根据模拟的需要，对特定车辆的速度、位置及其他属性进行标识，或对个体车辆分组，再对每组车辆的速度、位置及其他属性进行标识。

这一仿真系统可以用来拟定、评价在较大范围内进行交通控制和干预的措施和方法，从而对交通流进行最优控制。

其对交通流的描述往往以若干辆车构成的队列为单元，描述队列在路段和节点的流入流出行为，对车辆的车道变换之类的行为也可用简单的方式近似描述。

3.3、微观交通仿真模型

把每辆车作为一个研究对象，对所有个体车辆都进行标识和定位。

在每一扫描时段，车辆的速度、加速度及其他车辆特性被更新。

微观交通仿真能模拟出短时段内交通流的波动情况。

跟驰模型、超车模型及变换车道模型是微观仿真的基本模型。

一般来讲，微观交通仿真对计算机资源要求较高，它的仿真速度慢，用于研究交通流与局部道路设施的相互影响，也用于交通控制仿真。

微观仿真

模型的重要参数是每辆车的速度和位置。

4、交通影响评价的结构体系分析

交通影响评价的评价对象不仅仅局限于城市建设项目，而是应包括城市土地利用规划、城市专项规划和城市建设项目（包括新建、改建、扩建等项目）三大类。

要建立科学的评价指标体系，应遵循以下原则。

首先，评价指标必须具有实用性，能够应用于实际，指导实践，而且应该是定量的（能够通过某些直接或间接方法得到）、可测的。

另外，进行评价时应注意避免片面性，不同的指标进行评价可能产生不一致的结果，根据评价目标的不同，择优选取最关键的指标才能得出更加科学合理的结论。

例如，信号控制交叉口由延长信号周期所提高的通行能力远大于交通需求，即饱和度相当小时，对通车状况并无多大好处，反而会导致车辆延误与油耗的增加。

因此，根据信号控制交叉口的特点和实际操作中实用性、简洁性的需要，可选用通行能力及饱和度、延误和服务水平、停车次数和排队长度等评价指标综合考虑。

根据交通影响评价的过程，交通影响评价所涉及到的理论模型有以下几类：

交通影响范围和评价阈值模型、交通量生成、分布和分配预测模型、道路通行能力模型、交通仿真和分析模型。

本文着重从交通仿真在交通影响评价中的应用人手展开分析讨论。

5、评价指标

根据评价领域和评价对象，评价指标可归为以下几类：

5.1、交通设施类指标

（1）路网总面积

（2）人均道路面积

（3）人均停车面积

（4）道路网密度

（5）交叉口密度吉林大学硕士学位论文微观交通仿真及分析技术在交通影响评价中的应用研究

（6）节点连通度

（7）车道数增加率

（8）停车泊位数增加率（停车需求）

（9）公共交通（行人过街通道的设置、公共交通供给水平、到站台的步行距离、乘客满意度）

5.2、交通特征类指标

（1）速度指标：

如区间平均车速、时间平均车速、地点平均车速等

（2）时间指标：

如路段平均行程时间、小区间平均出行时间等

（3）行程指标：

如单车平均出行距离、平均无效出行距离等

（3）拥挤指标：

如交叉口平均延误、路段平均延误、路口平均等待时间、排队长度等

（4）流量指标：

如交通流密度、流率、路网负荷度

（5）通行能力、饱和度及服务水平

5.3、交通安全类指标

（1）事故率

（2）万车公里死亡率

（3）交通事故死亡率

（4）冲突点减少率

（5）事故反应时间

在进行具体的交通影响评价时，根据相关原则和评价对象选择评价指标集合。

6、交通系统仿真在交通影响评价中的应用

交通系统仿真技术在交通影响评价中的应用主要集中在基础数据和各项相关参数确定后进行交通组织方案设计和比选以及检验和优化道路交通管理措施的工作中。

依照交通影响评价的目标对象，它的应用主要分为以下三部分：

6．1、在城市土地利用规划交通影响评价中的应用

城市土地利用规划主要是确定土地开发的性质和开发强度，而宏观交通仿真则可以在现有道路设施条件下。

对开发地块与周边地块间的交通乃至城市区域间的交通出行进行模拟和分析，从而为城市控规中土地开发性质和强度的确定提供依据。

对于交通影响评价合理的项目，其土地开发性质和强度应严格控制其变更。

而对因土地开发性质和强度的不合理而造成交通影响评价不合理，其应有效变更其。

6．2、在城市各类专项规划交通影响评价中的应用

城市专项规划是指国务院有关部门、设区的市级以上地方人民政府及其有关部门，对其组织编制的工业、农业、畜牧业、林业、能源、水利、交通、城市建设、旅游、自然资源开发的有关专项规划。

专项规划的交通影响评价综合性更强，交通系统仿真在交通影响评价的过程中在宏观和微观方面为影响评价工作提供便捷形象的工具，宏观交通仿真主要可应用于各规划点中的区域交通影响评价，而微观交通仿真则可以对专项规划下属的各规划点的细部交通进行影响评价，最终评价结果则需要结合其他相关分析综合确定。

6．3、在城市建设项目交通影响评价中的应用

城市建设项目交通影响评价是微观交通仿真应用最广泛且最适用的地方，由于微观交通的随机性，传统的数学分析方法往往不能准确地描述项目建成后的实际交通运行状况。

而且对可预见的交通拥堵提不出最有效的解决对策。

微观交通仿真不仅可以再现当前条件下的交通运行状态，而且能够模拟出新的道路基础设施、不同的交通管理和控制方案对交通的影响，从而寻找解决交通问题的最佳对策。

利用微观仿真系统的输出结果还能够对不同项目设计方案进行对比、优选，或保持其他参数不动，仅调节相关参数进行交通模拟，最终获得最优解，为行政管理单位和开发投资方节省大量的时间和经费。

可以对多个方案进行比选确定小区进出口的位置，主要评价指标包括车流平均排队长度、最大排队长度和车均延误时间等，通过对各指标数据的综合考虑，确定最终项目实施方案，尽最大可能减少建设项目对现有交通的影响。

类似居住区建设项目。

微观交通仿真还可用于大型活动和人群集聚场所的人群疏散模拟中。

最新的模型研究是通过对每个单独行人的路径计算，并基于社会力模型，对一定范围内的同一时刻每两个行人的相对运动和作用力进行计算，然后将各时间点的所有个体位置和运动状态进行叠加，形成动态图像，最终模拟出人群在正常状态或紧急状态下疏散时的活动场景，以此来检验大型活动交通组织和活动场所的疏散通道是否满足实际需求，并根据模拟场景提出改善意见并予以验证。

7、结语

随着先进的高质量的城市交通分析评价理论、方法与手段及计算机技术的发展，交通分析和预测手段能力大为增强。

客观上使得进行综合全面的交通评价成为可能，使得目前进行这项工作的基本条件已经具备。

可以预见两点：

（1）交通仿真模型与其他交通分析技术。

如需求分析、通行能力分析、交通流型排队理论等结合在一起，可以用来对多种因素相互作用的交通设施或交通系统进行分析和评价。

相对于其他交通分析技术，交通系统仿真具有许多其他方法所不具备的优点。

但也应指出，交通系统仿真只是为数众多的交通分析工具和方法中的一个，既不是唯一的一个也不是最好的一个。

交通系统仿真技术也存在仿真模型需要大量的输入基础数据以及数据来源真实性等局限性。

（2）交通仿真模型需要不断开发、更新、进步。

目前的不少模型虽基本能满足仿真计算的需要，但是或多或少存在不足。

如大部分的微观交通仿真系统都是西方发达国家业界针对当地交通运输状况而开发的，基本上未考虑我国普遍面临的混合交通模式相互影响问题，如行人、自行车、非机动车和机动车流的相互影响，不可能完全反映中国城市交通现状。

因此，需要研究适合我国混合交通状况的微观交通仿真模型，建立行人、自行车仿真模型，充分考虑大密度的行人、自行车流与机动车流的相互影响，从而建立适合我国国情并具有自主知识产权的交通仿真系统。

参考文献:

【1】王爽．微观交通仿真及分析技术在交通影响评价中的应用研究【D】．吉林大学，2006

【2】商蕾，陆化普．城市微观交通仿真系统及其应用研剐J】．系统仿真学报，2006年1月，第18卷第1期．

【3】臧志刚，陆锋，李海峰，崔海燕．7种微观交通仿真系统的性能评价与比较研究【J】．交通与计算机，2007年第1期，第25卷．

【4】冯允成等.系统仿真及其应用.北京:

机械工业出版社,1992