2 2 仿真技术在交通影响分析中的应用研究 裴玉龙　王晓宁 (哈尔滨工业大学　哈尔滨 150090) 2 2 95 仿真技术在交通影响分析中的应用研究——裴玉龙　王晓宁 摘　要　利用仿真技术具有的直观、准确、灵活、可重复试验的特点, 研究了仿真技术在交通 影响分析中的应用, 给出了具体方法和步骤, 并利用V issim 仿真软件对哈尔滨市国际会展体育中 心建成前后周围路网的运行状况进行了仿真分析, 定量确定了其建成后对周围路网产生的交通影 响。 结果表明, 利用仿真技术进行交通影响分析是一种切实可行、方便直观的方法, 既可以满足交 通影响分析工作的需要, 又可以最大限度地节约资源。 关键词　交通仿真; 交通影响分析; V issim 仿真软件; 仿真分析 中图分类号: U 491　　文献标识码: A Abstract: O n the basis of the characteristic of traffic sim u lation techn ique, w h ich is in tu ition istic, exact, agile and can be tested rep etitively, th is p ap er deals w ith the app lication of sim u lation techn ique to traffic im p act analysis and p resen ts a m ethod and its step s. U sing softw are of V issim , w h ich is develop ed by PTV in Germ any, the p ap er also sim u lates the runn ing su rrounding road netw o rk s and in tersection s befo re and after bu ilding the condition s of Gym nasium Cen ter of H arb in In ternational Conference Exh ib ition, and confirm s the traffic influence quan titatively. T he resu lt show s that the traffic im p act analysis u sing the softw are of V issim is a feasib le and conven ien t m ethod. It can no t on ly satisfy the need of traffic im p act analysis, bu t also save the resou rces to the m ax im um. Key words: traffic sim u lation; traffic im p act analysis; sim u lation softw are of V issim ; sim u lation analysis 0　引　言 对大型建设项目进行交通影响分析 ( traffic im p act analysis, T IA ) 越来越受到交通工程专家 和规划管理部门的重视 1 。如何定量、直观地分析 项 目建成前后周围路网的交通运行情况是 T IA 中的核心问题, 本文利用交通仿真技术能够再现 复杂的交通现象、并能直观、准确、灵活、重复地进 行比较和分析等特点 2～ 4 , 提出了利用交通仿真 技术进行 T IA 的主要思想、方法和步骤, 以一个 仿真实例说明此方法的实际应用效果。 1　仿真技术用于 T IA 的主要思想 T IA 是为了正确评价建设项目对周围路网 所产生的影响而采用的系统分析方法, 其分析结 果和数据可以为规划管理决策提供科学依据。 目 前 T IA 的通常做法是, 采用系统分析的方法, 利 用交通规划软件定量分析各种土地使用及开发强 收稿日期: 2004 11 22 度与交通量生成和吸引之间的关系, 以及这些交 通量对城市路网负荷的叠加效应。 将项目产生的 交通总量分配到项目建成前的路网上, 模拟所产 生的效果, 计算出相应的服务水平, 再将预测的项 目、非项目交通进行流量合计, 将预测的交通出行 矩阵分配到项目建成后的路网上, 模拟所产生的 效果。通过对项目建成前后效果的对比, 可得出项 目建设对周边路网的影响。 通过上述分析可以看 出, T IA 的核心就是将项目产生的交通量分配到 周边的路网上, 并与项目建成前周边路网的交通 量对比, 即可得到项目建设对周边路网的影响。 目 前利用交通规划软件进行 T IA 存在的主 要问题有: ① 输出结果不够直观, 对软件的使用 不熟悉的人员, 要想迅速直观地得到项目建设前 后的交通影响尤其困难。况且, 大多数的交通规划 软件都需要O D 数据, 而对于 T IA 来讲, 尤其是 微 观层次上的 T IA , 由于按交通规划方法进行的 交通分区较大, 单个建设项目的O D 数据很难得 到。 ② 利用交通规划软件进行 T IA , 尚可对宏观 和中观区域进行 T IA , 对于微观层次的 T IA , 尤其 

Ù 交通与计算机　2005 年第 3 期　第 23 卷 (总第 124 期) 技术进行 T IA 时, 公交车一般要特殊设定。 在利 用V issim 软件进行T IA 时, 必须给出研究路网内 每一条公交线路的发车间隔、行车路线以及公交 停靠站的型式等。 2. 2　确定所选用的仿真模型或软件 利 用交通仿真技术进行 T IA 时可以建立数 学模型、编制仿真程序进行仿真, 也可以利用合适 的交通仿真软件进行仿真分析。 对交通仿真技术 不熟悉的人而言, 前者较困难, 后者则相对容易, 但也存在软件的开发和利用问题。 通过笔者的研 究和探索, 发现德国 PTV 公司的微观交通仿真软 件V issim 适合进行 T IA , 通过此软件能够非常直 观的反映出项目建成前后对周围路网的交通影 响。 2. 3　数据的收集和处理 数据的收集和处理主要是指对上述的资料进 行收集和处理。 这些基本资料的来源主要有: ① 从各城市的规划和管理部门获得; ② 通过交通调 查得到。但无论通过哪种途径得到, 都需要按照仿 真和 T IA 的要求进行数据处理。 2. 4　运用仿真模型或软件进行仿真 编制或者选用合适的仿真模型或软件进行交 通仿 真, 本 文 选 用 的 是 德 国 PTV 公 司 生 产 的 V issim 软件。 2. 5　仿真结果分析 利用仿真程序或者应用软件分别对项目建成 前后周围路网的交通运行状况进行仿真, 分别得 到项目建成前后周围路网中各路段的饱和度、信 号交叉口的排队长度、平均行程时间和路段平均 延误等。上述指标有的可以从输出的数据中得到, 有的可以从输出的图像中得到, 有的既可以从输 出的数据中得到, 也可以从输出的图像中直观得 到, 非常方便。 尤其适用于项目的汇报和演示。 3　哈尔滨国际会展体育中心交通仿 真分析 　　以哈尔滨国际会展体育中心 (简称会展中心) T IA 为例, 利用德国PTV 公司生产的交通仿真软 件V issim 对其进行仿真分析。本次T IA 的预测年 限为 2005 年, 研究范围按文献 5, 6 中的方法确 定, 具体为会展中心周边华山路、淮河路、南直路、 闽江路围合的区域。 3. 1　V issim 仿真模型简介 V issim 是一个离散的、随机的、以 1 10 s 为 06 是项目的交通发生量在交通分区中所占比例较小 时, 则不适用。 2　仿真技术用于 T IA 的方法和步骤 2. 1　确定仿真所需的基本资料 1) 路网平面图及道路交通基础数据。利用仿 真技术进行 T IA 的实质是将项目建成前后路网 中的交通状况通过仿真进行对比, 直观地确定项 目建设对周围路网产生的交通影响。因此, 需要反 映道路交通状况的基础数据, 需有建设项目周围 路网的平面图, 且能够导入仿真程序或应用软件。 根据各仿真程序设计和应用软件要求的不同, 一 般需对项目周围区域的电子地图进行处理, 如本 文 所采用的V issim 软件, 需要根据城市的电子地 图按照软件本身的要求重新建立路网。 2) 车流量数据。在T IA 中, 仿真所需的车流 量数据包括路段交通量和交叉口各入口的交通 量, 在微观交通仿真中则对数据要求更细。路段交 通量要求分方向、分车道、分车型提供, 各交叉口 处的交通量, 要求按左转、直行和右转比例提供。 在本文采用的V issim 软件中, 对数据要求较特 殊, 需提供路网中各个入口的车流量数据和各出 口车流量在整个路网车流量中的百分比; 需提供 各入口和出口的各种交通工具组成情况, 即大客 车、小客车、大货车和小货车在总车辆中的百分比。 3) 交叉口信号配时。建设项目诱增交通量对 周围道路交通状况的影响可归纳为 3 类: 建设项 目周围的信号交叉口、建设项目进出口和建设项 目的相邻路段。 在进行 T IA 时, 不能将建设项目 的交通影响仅仅限制在进出口这个点上, 对于大 型建设项目尤其如此。在城市道路系统中, 交叉口 的交通状况比路段更重要, 这是因为交叉口作为 城市路网的节点, 汇集了不同方向的交通流, 加上 绿灯时间的损失、机非混合等因素, 使交叉口的通 行能力远远低于路段, 所以交叉口是整个路网中 通行能力的瓶颈, 也是城市路网中最常见、最普 遍、最直接的交通拥堵发生源。 因此, 在利用交通 仿真技术进行 T IA 时, 一般需要信号交叉口的详 细数据, 对无信号交叉口则可视情况进行分析。仿 真所需的交叉口信号配时情况包括信号周期、相 位, 红灯及绿灯时间, 有的仿真程序或应用软件还 需要黄灯时间。 4) 公交车情况统计。公交车有其固定的线路 和时间, 其出行具有特殊性, 因此在利用交通仿真 

仿真技术在交通影响分析中的应用研究——裴玉龙　王晓宁 16 时间步长的微观仿真模型。 车辆的纵向运动采用 生理跟车模型, 横向运动 (车道变换) 采用 了心理 了基于规则 (ru le based) 的算法。不同驾驶员行为 模拟分为保守型和冒险型, 车辆沿用户定义的或 从V issim 输入的数据移动。V issim 提供了图形化 的界面, 用 2D 或 3D 动画向用户直观显示车辆运 动, 运用动态交通分配进行路径选择。 3. 2　仿真需要的基本资料 为了保证仿真的准确性, 笔者于2002 年11 月 对仿真用到的关键数据通过交通调查的方式进行 了核对, 收集得到了会展中心周边研究区域的路 网电子地图、研究区域内 8 条城市主要道路的车 道数、车道功能划分等道路基础数据, 路网中各入 口的交通量和各入口到出口分配的交通量数据, 研究区域内 11 个主要交叉口的信号配时情况和 16 条公交线路的行车路线、发车间隔等数据。 3. 3　仿真过程 准 备 好 仿 真 所 需 要 的 基 本 资 料 后, 利 用 V issim 软件进行仿真, 主要经历 5 个步骤。 1) 根据 T IA 所确定的交通影响范围内的路 网平面图, 按照软件的要求绘制路网, 并设置车道 数、车道宽度、车道功能划分、分隔带情况、非机动 车道宽以及人行道宽度数据等。 2) 根据车流量数据输入路网各入口的小时 交通量和交通组成情况, 并根据交通调查结果进 行各入口到各出口的交通量分配。 3) 根据调查数据对信号交叉口的信号配时 情况进行设置, 对无信号交叉口的停止让行情况 进行设置。 4) 根据调查数据在路网内对公交车站的位 置、形式、长度和公交车的发车频率以及行车路线 情况进行设置。 5) 利用软件进行仿真运行, 输出仿真结果。 3. 4　仿真结果分析 通过仿真可以看出, 会展中心建成前后路网 中大部分路段和交叉口的饱和度均有所增加。 其 中长江路—嵩山路交叉口运行状况变化较明显, 如图1 所示。各路段平均行程时间和路段平均延误 如表1 所列; 信号交叉口的排队长度如表 2 所列。 　　由表 1、2 中的仿真结果可以看出: (1) 从表 1 中平均行程时间和路段平均延误 的比较可以看出, 这两项指标均有不同程度的增 加, 变化较明显的是长江路 (红旗—嵩山段)、黄河 路 (红旗—嵩山段)、嵩山路 (长江—黄河段)、淮河 路 (红旗—南直段) 以及汉水路 (红旗—嵩山段) 等 路段。 (2) 从表 2 会展中心建成前后信号交叉口的 平均排队长度和最大排队长度可以看出, 中心建 成后, 交叉口排队长度均有增加。红旗大街—淮河 路交叉口、长江路—华山路交叉口、汉水路—嵩山 路交叉口、红旗大街—汉水路交叉口、黄河路—嵩 山路交叉口以及嵩山路—闽江路交叉口的变化较 明显。 4　结束语 本 文讨论了将仿真技术用于 T IA 的主要思 想、方法和步骤, 并利用德国 PTV 公司生产的微 观交通仿真软件V issim 对哈尔滨国际会展体育 中心建成前后的交通影响进行了仿真分析, 定量 确定了会展中心建设对周围路段和交叉口产生的 交通影响。通过本文的研究可以看出, 仿真技术完 全 可以应用于大型建设项目 T IA , 这种方法具有 直观、灵活、可重复进行等特点, 能够最大限度的 减少 T IA 工作的人力、物力、财力, 但为了保证仿 真结果的准确性, 必须保证仿真所需基本数据和 资料的准确性。 图 1　建成前后长江路—嵩山路交叉口状况 

26 交通与计算机　2005 年第 3 期　第 23 卷 (总第 124 期) 表 1　路段平均行程时间和路段平均延误 s 　　　平均行程时间　　　 　　　　平均延误　　　　 中心建成前 中心建成后 中心建成前 中心建成后 路段名称 黄河路 (红旗—嵩山) 　　54. 4 嵩山路 (长江—黄河) 55. 6 长江路 (红旗—嵩山) 54. 3 闽江路 (红旗—嵩山) 31. 7 淮河路 (红旗—南直) 79. 8 淮河路 (红旗—嵩山) 54. 3 华山路 (长江—黄河) 53. 6 华山路 (长江—汉水) 29. 0 汉水路 (嵩山—华山) 38. 4 汉水路 (红旗—嵩山) 57. 6 汉水路 (红旗—南直) 72. 3 　　72. 4 75. 4 80. 3 42. 1 106. 4 55. 6 56. 2 41. 6 43. 0 63. 2 73. 0 　　16. 4 17. 6 15. 2 2. 7 18. 3 18. 4 16. 0 8. 3 6. 6 17. 2 1. 7 　　18. 7 18. 0 23. 1 14. 5 21. 2 19. 8 18. 2 20. 2 11. 1 32. 9 2. 2 表 2　会展中心建成前信号交叉口排队长度 m 　　北进口　　 　　南进口　　 　　西进口　　 　　东进口　　 平均 最大 平均 最大 平均 最大 平均 最大 47 48 35 70 50 31 26 28 27 124 129 65 33 83 3 5 19 24 4 4 7 2 7 4 12 5 6 2 4 6 4 18 2 2 5 38 48 44 85 77 27 36 36 30 105 96 2 9 16 16 35 86 2 6 表 3　会展中心建成后信号交叉口排队长度 m 　　北进口　　 　　南进口　　 　　西进口　　 　　东进口　　 平均 最大 平均 最大 平均 最大 平均 最大 21 54 148 119 97 61 55 37 48 137 109 111 36 36 45 56 79 101 70 81 25 5 9 29 28 15 4 8 2 13 36 34 25 16 13 8 11 16 24 9 4 3 89 86 134 129 21 23 28 28 16 12 66 58 交叉口名称 红旗—闽江 红旗—汉水 黄河—嵩山 长江—嵩山 黄河—华山 汉水—华山 汉水—嵩山 交叉口名称 红旗—闽江 红旗—汉水 黄河—嵩山 长江—嵩山 黄河—华山 汉水—华山 汉水—嵩山 参考文献 1　王　丽, 刘小明, 任福田. 大城市交通影响分析体系研 究. 中 国 城 市 交 通 规 划 学 术 委 员 会 论 文 集, 1999. 271～ 279 2　陆化普. 智能运输系统. 北京: 人民交通出版社, 2002. 240～ 247 3　胡明伟, 史其信. 微观交通仿真模型的现状和展望. 中 国交通研究与探索. 2001. 1 007～ 1 012 4　张国华. 交通流微观仿真系统研究及在我国的应用. 城市交通, 2000 (4) : 8～ 13 5　王晓宁. 交通影响范围确定及交通影响费取值的研 究: 学位论文. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2002 6　裴玉龙, 王晓宁. 基于B P 神经网络的交通影响预测模 型. 哈尔滨工业大学学报, 2004, 36 (8) : 1 034～ 1 037