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交通仿真

本科上机报告

课程名称：

交通仿真

学院（系）：

交通运输工程学院

专业：

交通工程

学号：

20110698

姓名：

指导老师：

李顺

（一）上机性质与目的：

本实验属于计算机仿真实验，借助仿真系统模拟平面信号交叉口场景，学生将完成从道路条件设计到信号相位配置等一系列仿真实验。

实验目的：

了解平面信号交叉口在城市交通中的地位；

了解平面信号交叉口的主要形式、规模等基本情况；

了解交叉口信号相位配时及对交叉口通行能力的影响；

掌握使用微观交通仿真系统VISSIM构造城市道路网络，特别是信号信号交叉口的方法；

分析改变道路条件、配时条件从而影响交叉口通行能力及车辆延误的方法；

掌握机动车流、机非混合交通流在交叉口仿真参数的设定方法，并分析机非交通流相互影响的基本原因。

通过本上机使学生认识和了解微观交通仿真软件Vissim，并掌握基本的使用和操作方法与步骤。

（二）上机内容：

VISSIMA交通仿真系统的基本使用方法学习；

道路条件、信号配时参数和交通流状态的设置方法；

改变信号配时和交通流量及其构成情况下的仿真分析；

可设置如下不同的实验条件进行实验分析：

交通流负荷不变仅改变信号配时的实验分析；

信号配时不变仅改变交通流量的实验分析；

保持信号配时和交通流量不变，改变交叉口出入车道几何条件的实验分析；

改变机非交通流比例而其他条件不变的实验分析；

机动车流量不变时，改变非机动车流量对交叉口能力影响的实验分析；

非机动车流不变时，改变机动车流量对交叉口能力影响的实验分析；

在上述实验基础上，可组合实验条件，进行仿真系统的拓展实验，供部分学生深入学习。

（三）上机要求：

一.预备工作

学生实验前的准备工作主要有复习交通专业导论、道路工程、道路交通管理与控制、道路交通设计、交通规划等课程的基本概念及相关内容，并且认真阅读vissim使用手册，了解本实验的基本内容和过程。

1．课程相关内容：

交叉口相关基本概念，包括交叉口形状（十字型交叉、T型交叉、Y型交叉及不规则交叉）、机动车道、非机动车车道、专用车道、共享车道、隔离设施等。

信号配时理论基本概念：

周期、绿灯时间、红灯时间、绿灯间隔时间、绿信比、相位、全红时间、转向专用信号、保护相位、许可相位等。

交通流理论基本概念：

机动车流、非机动车流、行人流、饱和流率、车头时距、饱和时距、停车延误、控制延误等。

2.数据设计及相关准备

本实验针对实验课程的内容和VISSIM软件的数据要求，需要进行相关的数据设计和准备工作。

数据设计和准备的内容主要包括以下三方面：

道路几何尺寸、信号配时现状及交通流量数据。

（一）道路几何尺寸数据：

交叉口形状，包括T型、Y型、十字型或不规则型等。

路段状况，包括车道类型、车道宽度、车道数目、车道流向、有无分隔设施、渠化状况、行人过街横道、停车带、公交专用道、公交停靠站、自行车道等。

交叉口处的进口道、出口道数据，特别注意左转、右转专用车道和调头车道状况；交叉口内导流线、导流岛等。

（二）信号配时数据：

信号类型（固定周期信号、自适应信号、半自适应信号）、信号周期、绿灯时间、红灯时间、绿灯间隔时间、有效绿灯时间、全红时间、绿信比、信号相位、信号相序等。

（三）交通流数据：

各方向进口的机动车、非机动车的时段（例如15分钟）流量、流向数据，高峰期流量、流向数据，交通组成状况（重型车比例、公交车线路），过街行人数据，饱和车头时距、平均延误时间、排队长度等。

二．实验作业及考核内容

本实验作业要求学生完成一个典型平面信号交叉口的仿真建模工作，需要完成车道设计、信号配时和交通流量输入工作，并且可以通过动画演示。

鼓励学生针对信号交叉口进行实地调查后建立模型，如果条件有限，可参照“实验案例数据”来完成。

考核内容为学生向实验教师提交实验报告书和由VISSIM构建仿真案例成果，教师根据实验报告书和仿真案例完成状况给出学生实验课成绩。

注：

每个学生需递交上机实验报告和仿真案例成果的电子版。

1.实验作业报告书内容：

1．交叉口几何条件、信号配时和交通流数据描述；

2．案例的模拟结果，可以通过VISSIM输出文件中获得；建议学生改变仿真条件来获得多组模拟结果；

3．分析所模拟的信号交叉口存在的交通问题，提出改进措施并建立相应的仿真模型验证方案的技术可行性；

4．提出试验系统的不足之处和改进完善意见。

2.实验仿真案例内容：

1．完整交叉口几何设计方案；

2．正确的信号配时方案设置；

3．正确加载混合交通流量，包括机动车、非机动车和行人流量；

4．正确运行VISSIM软件进行交通现状仿真；

5．鼓励学生进行优化改进方案设计并对仿真结果进行分析。

三．参考资料

Vissim用户手册；

《平面信号交叉口交通仿真实验指导手册》；

附：

实验案例数据（《平面信号交叉口交通仿真实验指导手册》中有3份案例数据供参考）

四、实验案例数据

1.交叉口几何数据

2.交叉口信号配时数据

四道口交叉口信号配时表

项目

方向

红灯时间（s）

绿灯时间（s）

黄灯时间（s）

全红时间（s）

南北方向

2*2

东西方向

2*2

四道口信号时间参数表

项目

方向

信号相位

周期时长

（s）

有效绿灯时间

（s）

绿信比

南北方向

两相位

0.35

东西方向

0.57

3.交叉口交通流数据

交通组成：

●机动车：

小汽车、中小型货车、公交车、长途客运车、大型货车；

●非机动车：

自行车、人力三轮车、电动三轮车；行人。

个方向重型车比例表

方向

项目

东进口

西进口

南进口

北进口

重型车比例

交通流量流向汇总表

　　　流量组成

时间方向

机动车（辆）

非机动车（辆）

行人（人）

左转

直行

右转

总计

左转

直行

右转

总计

早　高　峰

东进口

330

612

116

1058

1874

173

西进口

551

300

918

1227

188

南进口

162

343

586

892

140

北进口

225

269

156

650

605

203

晚　高　峰

东进口

301

638

111

1050

1803

196

西进口

543

379

1003

1022

196

南进口

171

152

338

661

851

140

北进口

232

181

256

669

541

149

五、上机步骤

5.1建立路网。

利用已有交通仿真资料，在vissim软件中打开背景地图，然后运用路网快捷键。

1）导入底图：

选中“查看”菜单—背景—编辑；加载底图背景。

2）设置图形比例

再次打开背景选择窗口，选择待缩放的文件，点击Scale，输入两点间的实际距离。

3）添加路段

选中快捷工具栏上的

，在路段的起始位置点击鼠标右键，沿着交通流运行方向将其拖动至终点位置，设置车道宽度。

画出一段路线

4）利用连接器创建路网

（1）用鼠标左键单击快捷工具栏上的连接按钮——

；

（2）用鼠标左键单击作起点的路段；

（3）将鼠标指向第一个节点，按住鼠标右键拖动到期望的终点位置，松开鼠标

（4）选择要相互连接的车道

按照以上步骤建立路段模型如下

5.2定义交通构成和交通流量的输入

1）设置交通构成：

点击“交通”菜单-“车辆构成”，设置各个进口的车辆构成

（2）单击

，选择需要定义输入交通流量的路段。

（3）鼠标左键双击该路段，打开车辆输入窗口。

（4）点击新建，创建一个新的输入交通流量；点击编辑，打开编辑车辆输入窗口，根据交通流量流向汇总表编辑各个进口的交通流量。

3）路线转向与选择

车辆的行驶路径由从路径决策起点（红线）到路径决策终点（绿线）的一个固定的路段和连接器序列组成。

（1）用鼠标左键选中—按钮

；

（2）用鼠标左键单击某一条道路，选中这条道路；

（3）在希望选择路线的地方单击鼠标右键，路段上会出现条红色的短线

5.3设置信号灯。

Ø选择菜单信号控制，单击编辑信号控制机，弹出“信号控制”桌面；

Ø在“信号控制”左边界面中，单击右键出现菜单，单击新建；

Ø在“信号控制”右边界面中，单击编辑信号控制；

Ø在“信号控制”界面中，单击按钮“SignalGroups”，在右边空白处单

Ø击右键出现菜单，新建南北、东西两个信号组；

Ø在“信号控制”界面中，单击“SignalPrograms”在右边空白处新建一个，并打开，设置南北、东西方向绿灯时间；

Ø信号灯编辑完后，单击

，选择路段，单击鼠标右键则可以进行信号灯的安置。

信号灯的放置

设置南北、东西方向的红绿灯

设置信号控制

5.4设置车辆减速区

1．选择减速区模式

；

2．选择需要设置减速区的路段或连接器；

3．在路段/连接器上减速区的起点，点击鼠标右键，沿着路段/连接器将其拖动到目标位置。

减速区的长度同时被定义；

4．释放鼠标，打开创建减速区窗口；

5．点击确定；

6．对于多车道路段，需要为每一条车道分别定义减速区。

5.5根据红绿灯的运行情况，在冲入区域设置优先权。

设置冲突优先区域是为了不让车辆在交叉口有碰撞。

点击

，在交叉口设置冲突区域集。

5.6仿真

在设置完仿真参数后，选择菜单“Simulation—>Continuous”，程序开始进行仿真，可以点击

，可以对仿真进行中断、停止以及继续。

5.7评价

行程时间

Ø选择行程时间检测模式

；

Ø在选定路段上，点击鼠标右键，设置检测区段的起点。

设置成功后显示为红线；

Ø选择需要设置行程时间检测区段终点的路段；

Ø在选定路段上，点击鼠标右键，设置检测区段的终点。

设置成功后显示为绿线，同时打开创建行程时间检测窗口；

依次选择：

评价→文件→行程时间→配置，配置行程时间的相关参数。

排队长度

Ø选择排队计数器模式

；

Ø选择需要设置排队计数器的路段；

Ø在目标位置点击鼠标右键，设置排队计数器，点击确定；

在评价-文件中配置排队长度的参数，点击确定后运行。

5.8问题分析

通过对仿真动画运行情况的观察及对评价结果数据的分析可知该交叉口存在以下问题：

Ø该交叉口的的交通量比较大，车辆的延误比较大，排队长度也比较大。

Ø该交叉口的东西进口车道设置为直左、直右两种情况，南进口的左转与右转流量相对进口道的总流量比例也相对较大，交叉口车道设置不合理，影响交叉口的通行能力。

Ø该交叉口信号控制采用二相位信号控制，针对该交叉口各进口道左转车比例相对较大，这种信号控制方案不合理，另外，信号配时种清尾时间较短，易造成车流冲突。

5.9改善方案

1）拓宽交叉口宽度

可以通过拓宽交叉口宽度，设置专用右转车道来提高交叉口通行能力。

也可在拓宽交叉口车道后，设置专用左转车道并在信号控制中设置专用相位来提高交叉口的通行能力。

这里将东进口、西进口、北进口的进口道加宽一车道，分别采用设置专用左转车道、专用右转车道的三相位信号控制方案与设置专用左转车道、不设专用右转车道的三相位信号控制。

2）优化信号配时

原信号控制采用二相位制，由于三相位、四相位信号控制需要设置专用左转车道，所以可以在加宽交叉口后改用三相位设置专用的左转车道。

然后重新优化配时，改用三相位的信号方案。

3）适当的改变在交叉口处的车道宽度或者采用减少非机动车道的宽度以此达到增加车道数的目的，用来减小排队长度，小小延误时间。

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