平面交叉口信号配时仿真实验.docx
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平面交叉口信号配时仿真实验
平面交叉口信号配时仿真实验
第一部分VISSIM实验系统与功能操作
一、Vissim软件功能简介
Vissim是一种微观、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具，用以建模和分析各种交通条件下（车道设置、交通构成、交通信号、公交站点等），城市交通和公共交通的运行状况，是评价交通工程设计和城市规划方案的有效工具。
●Vissim是解决各种交通问题的有力工具，主要应用包括：
1．公交优先信号控制逻辑的设计、评价和调整。
2．对于有协调和感应信号控制的路网交通控制的评价和优化（Signal97接口）。
3．城市道路网中轻轨建设项目的可行性及其影响评价。
4．分析慢速交通交织区。
5．对比分析交通设计方案，包括信号控制交叉口和停车标志控制交叉口、环交、和立交的设计。
6．轻轨和公共汽车系统的综合站点布局的容量评价和管理评价。
7．通过Vissim评价公共汽车优先解决方案，如插队、港湾停靠站和公交专用车道。
8．使用嵌入式动态交通分配模型，解决行驶路径选择的相关问题，如不确定信号的影响、对于中等城市而言，交通流分向路网邻近区域的可能性。
●Vissim软件是交通仿真软件，具体的模拟仿真功能为：
1．模拟交通渠化方案、公交枢纽组织、停车场设置、收费站车流量等各种交通现象。
2．提供一个虚拟平台，在计算机上模拟不同方案的运行结果，提供定量分析指标。
3．提供2D和3D的方案运行动画文件。
4．测试所设计的信号灯情况，给出相关的评价指标，可在线显示信号灯的变化情况。
5．感应模块可以通过检测量的设置，根据流量的不同，来设置感应式的信号灯或交通控制，实现逻辑控制信号等或交通流。
6．Vissim本身带有一套3D模型的数据库，含有各种车辆模型和部分树木房屋等文件。
二、Vissim操作界面简介
打开Vissim软件，界面主要包括标题栏、菜单栏、工具栏和编辑区。
●标题栏
显示仿真程序的名称，版本和输入文件名称；如果是DEMO文件，“Demo”的字样会添加在版本号后面。
●菜单栏
Ø文件——生成文件管理和打印命令
选项
功能
快捷键
新建
初始化系统（关闭路网文件而不保存，创建新路网文件）
打开
打开路网文件
附加读取
打开现有路网文件之外的路网文件
CTRL+S
保存
保存路网到当前*.INP文件
另存为…
保存路网到选定的路径和文件名
输入
从文件读取SYNCHRO数据
输出
数据输出到SYNCHRO或VISUM
页面设置
设置打印输出资料的参数
打印预览
打印前预览屏幕
打印
打印输出资料到文件/设备
退出
终止，关闭VISSIM
Ø编辑——路网编辑命令
选项
功能
快捷键
删除
删除选定路段、编辑器、节点
DEL
打断路段
打断选定路段
F8
合并路径
结合静态线路
3D信号灯
只在信号灯模式下处于活动状态，可编辑3D信号灯模式
CTRL+H
选择模式
选择标准（单选），多选或标签模式，编辑路网
选择列表
当前活动路网编辑模式的路网元素列表
通路选择
只在节点模式下处于活动状态，打开所有动态交通分配通路列表
自动选择路径
只在行车路径决策或停车场模式下激活，打开所有动态交通分配路径
旋转路网
围绕（0,0）旋转整个路网
平移路网
沿x,y,z方向移动整个路网
Ø查看——屏幕显示命令和选项
选项
功能
快捷键
选项…
设置一般显示选项
中心线
显示/关闭中心线
CTRL+A
3D模式
2D/3D模式
CTRL+D
路网元素…
多个路网元素显示配置
显示路网元素
显示/关闭多个路网元素
CTRL+N
背景…
加载并配置背景图片文件
显示背景
显示背景图片
CTRL+B
状态栏
选择仿真时间显示格式
加载设置…
打开VISSIM设置文件*.INI
保存设置…
保存VISSIM设置文件*.INI
Ø基础数据——用户自定义仿真基础数据
选项
功能
快捷键
功能
设置不同类型车辆的加速度/减速度参数特性
分布
设置车辆模型、行驶时间、功率、颜色、速度等参数
排放
ColdEmission模块的参数
车辆类型
编辑、新建或复制车辆类型参数如长度、宽度和占有率等
车辆类别
编辑车辆种类
驾驶行为
设置驾驶行为参数如视距、安全距离、驾驶员特性等
路段类型
设置不同类型、等级的道路
Ø交通——用户自定义车流量数据
选项
功能
快捷键
交通构成
设置车辆类型、比例、车速分布等参数
外部车辆
显示外部创建车辆数据，路径文件
动态交通分配
动态交通分配数据
Ø信号控制——信号控制数据输入
选项
功能
快捷键
编辑控制机
创建/编辑/删除信号控制机
通信
路段/非路段信号控制机
Ø评价——选择评价类型，设置评价参数
选项
功能
快捷键
窗口
在线评价配置
文件
离线评价配置
数据库
评价的配置数据库
Ø仿真——仿真参数和运行控制
选项
功能
快捷键
参数…
设置仿真参数
连续
连续运行仿真
F5
单步
仿真以单步运行
F6
停止
终止仿真运行
ESC
多运行
设置参数，开始多运行仿真
加载快照…
加载仿真快照文件
保存快照…
保存当前仿真状态作为快照文件
Ø演示——创建和控制仿真演示
选项
功能
快捷键
3D视频
只在3D模式下，设置视频录像参数
记录AVI文件
只在3D模式下，进行*.AVI录像
动画参数…
设置动画文件录像参数
ANI录像
进行*.ANI文件录像
连续
运行连续动画
F5
单步
单步运行动画
F6
停止
终止动画运行
ESC
单步向后
动画运行倒退一步
连续向后
动画运行连续倒退
Ø测试——测试无交通仿真的信号控制
选项
功能
快捷键
连续
运行连续动画
F5
单步
单步运行动画
F6
停止
终止动画运行
ESC
宏
定义/编辑测试运行宏
循环
测试运行管理模式
记录
测试运行宏记录
Ø？
——当前VISSIM版本、服务和联系的信息
选项
功能
快捷键
帮助
打开在线帮助
F1
版本
当前版本信息
关于
关于VISSIM和联系信息
●工具栏
Ø文件——文件管理和打印命令
选项
功能
快捷键
新建路网文件
打开已有的VISSIM路网文件
保存VISSIM路网文件到指定路径和文件名称
CTRL+S
打印预览
Ø选择——定义与选定的路网元素相结合的编辑模式
选项
功能
快捷键
单选模式（标准模式）
多选模式
标识位置模式。
当某种路网元素处于编辑状态时，它的标识（如信号灯的名称）可以被重新定位
鼠标点击位置如果存在多个路段/连接器，使用该按钮可以逐个浏览
TAB
Ø仿真——仿真的工具栏是显示出来的。
默认情况下，所有的专用工具栏都处于隐藏状态，只有常用运行模式的工具栏为可见状态
选项
功能
快捷键
连续仿真
F5
单步仿真
F6
停止仿真
ESC
Ø导航——改变路网观察位置的命令
选项
功能
快捷键
显示整个路网
动态缩放（鼠标左击），前一视图（鼠标右击）
PAGEUP,PAGEDOWN
按指定比例缩放
移动路网（3D模式，快捷键用于2D模式）
旋转路网（3D模式）
从路网上空飞过（3D模式）
Ø路网元素——按下下列按钮时，将新建相应类型的路网元素，或编辑已有元素
选项
功能
路段和连接器
车道功能标志（图形）
输入交通流量
静态路径（指定路网中的交通流向）
期望车速决策点（永久改变车辆速度）
减速区域（临时改变车辆速度）
优先规则（如：
无信号控制交叉口）
停车标志
信号灯
信号检测器
公交站点
公交线路
数据采集点
行程时间和延误测量
排队计数器
停车场/小区连接器
节点（某些VISSIM用户可以独立于动态交通分配进行节点评价）
第二部分信号控制交叉口设计与仿真实验
一、实验容
本实验进行独立交叉口的信号配时方案设计与模拟仿真，主要容为：
导入背景图片（对象交叉口渠化图）——设置渠化图大小——建立基础路网（分别设置各进口道路段，再通过连接器设置车辆在路段间的行驶路径）——调整参数——输入车辆类型和比例——输入流量（各进口道输入流量和各流向流量）——信号配时方案设计——减速让行规则设置——设置检测器——仿真——结果输出。
二、实验步骤
步骤1：
启动Vissim软件
单击start→所有程序→PTV_Vison→Vissim4.3（或者直接双击桌面上的Vissim4.3）。
步骤2：
导入背景图片
1）选择对象交叉口背景图
在菜单栏依次选择：
“查看（View）”→“背景（Background）”→“编辑（Edit…）”，点击“Load…”，从Vissim文件夹→example文件夹→demo文件夹→UrbanIntersection_B文件夹选择导入Vissim的目标图片文件SG_lare1.jpg，如图1-1图所示。
图1-1导入底图操作示意图
关闭背景选择窗口，在巡航工具栏中点击，显示整个地图。
请注意，即使导入的图片本身具有与实际相同的比例，此时的地图也不是按比例显示的。
一个精确的比例对于建立一个精确的模型是非常必要的。
为了统一地图和VISSIM的单位制，用户必须事先知道两个缩放目标点间的实际距离，在VISSIM中把这两个目标的距离设置为该实际距离。
比如，可以是地图的比例尺，或者两个建筑边界线之间或者两个地理点之间的距离。
3）设置对象交叉口尺寸。
再次打开背景选择窗口，选择待缩放的文件，点击Scale，图1-2。
此时，鼠标指针变成一把尺，尺的左上角为“热点”—〉按住并沿着标距拖动鼠标左键—〉释放鼠标，根据导入底图的实际尺寸，输入两点间的实际距离，点击OK。
图1-2导入底图的实际尺寸
VISSIM路网的比例一经确定就无法改变，建议在背景图片的缩放操作过程中尽量做到精确。
4）移动背景图片。
在Background选择窗口中点击Origin，可以将背景图片移动到目标位置。
此时，鼠标指针变成手掌形状，大拇指为“热点”。
按住鼠标左键，可以把背景图片拖到一个新的位置。
一般情况下，只要导入的第一位图不是必须与已有的VISSIM路网重合，就不需要对其进行移动。
5）保存背景图片基本信息。
依次选择：
View菜单—〉Background—〉Parameters…，见图1-3，点击Save。
永久保存背景图片的当前比例和原始信息。
图1-3保存背景图片选择菜单
如果图片文件很大，导入时间较长。
VISSIM能显示众多的图片格式，包括位图和矢量图：
*.BMP；*.DWG；*.JPG；*.DXF；*.PNG；*.EMF；*.TGA；*.WMF；*.TIF；*.SHP；*.SID。
步骤3：
建立基础路网
根据背景图片显示的对象交叉口的渠化图，建立基础路网。
首先要建立各个进口道的路段，编辑路段信息，再通过连接器连接不同进口道的车道，以定义车辆行驶路径。
1）建立路段
选择工具栏中的模式，在路段中线的起始位置点击鼠标右键，沿着交通流运行方向将其拖至终点位置，释放鼠标，并在路段属性对话框中编辑各路段信息，见图1-4。
图1-4建立路段示意图
2）连接路段
VISSIM路网是由相互连接的路段组成的，路段之间需要通过连接器实现连接。
没有连接器的话，车辆是不能从一条路段换到另一条路段。
此外，连接器也可以模拟交叉口处的转向关系。
选择工具栏中的模式，在第一个路段的指定位置（连接器起点）右击并沿着交通流方向拖动鼠标到第二条路段的指定位置（连接器终点），然后释放鼠标，并在连接器对话框里编辑连接器数据。
这里需要注意的是，连接的点数为2时，表示为直线，点数大于2时，为曲线，点数越大，曲线越光滑，软件中最大可设置的点数为15。
如图1-5所示。
图1-5建立连接器
建立完所有的路段与连接后形成的基础路网如图1-6所示：
图1-6基础路网建立
步骤4：
调整参数
在菜单栏中的“基础数据”中可以根据实际情况调整车辆行驶速度分布/加减速特性、车种/车型、驾驶行为/跟车模型参数标定等参数，本实验中采用系统默认值。
步骤5：
输入路网基本特征变量
路网的基本特征变量主要包括：
车种构成、车型比例、流量、行驶路径。
1）设置车种构成和车型比例数据
这一步通过“交通构成”功能实现，交通构成是VISSIM输入交通流量的一个组成部分，需要在输入交通流量之前根据实际情况定义不同车道的车种构成和车型比例，行人流量也可以定义为一种交通构成。
注意：
公交线路上的交通构成需要单独定义。
在菜单栏中选择“交通”→“交通构成”，定义输入交通流量的交通构成，可对列表进行新建、编辑和删除。
图1-7设置交通构成
2）输入交通流量
用户可以定义不同时间进入路网的交通流量。
每个路段定义有交通流量，单位为车辆/小时，时间间隔不一定以小时为计。
在某一时间间隔，车辆进入路段的规律服从泊松分布。
该实验中对象交叉口的流量图按图1-8所示。
图1-8交叉口交通流量
在工具栏中选择车辆输入模式，按照以上交叉口流量图设置各个路段的流量。
要打开流量输入窗口，进行如下操作：
某个路段的流量输入:
双击此路段
路网的所有流量输入:
在VISSIM路网外点击鼠标右键（如图所示）。
需要注意的是，路网中的流量是各个进口道的流量。
现实中，某路段或某进口道的流量、交通构成通常是动态变化的。
因此需要对不同时间段的流量和交通构成根据实际情况分别设置。
此实验中为了简化操作，认为每小时的流量和交通构成固定不变。
时间间隔编辑：
①在此部分点击鼠标右键，从弹出的菜单中选择新建。
列表末端将添加新栏。
②输入新的时间间隔阈值。
该值必须与其它值不同，可小于最后时间间隔值。
这样，已存在时间间隔在新输入时间处打断。
流量更改：
①选择目标更改单元。
②键入新的流量并按回车键确认。
交通构成更改：
①选择要更改的单元。
②点击鼠标右键，打开下拉菜单。
③从列表中选择新的交通构成。
3）行驶路径决策
车辆的行驶路径由一个固定的路段和连接器序列组成。
从路径决策起点（红线）到路径决策终点（绿线）。
在工具栏中选择行驶路径决策模式，启动该程序。
单击目标路段，在目标路段的指定位置（路径决策起点）右击（显示红线），到另一个路段的指定位置（路径决策终点）右击显示（绿线）。
此时路径显示为黄色带（如下图所示）。
重复此操作分别设置不同流向的行驶路径。
在路网外任意处右击，显示路径窗口，设置各路径的流量。
步骤6：
设置信号控制方案
该步骤主要设置信号控制机和信号配时方案，首先定义信号控制机，然后分配信号灯组。
需要注意的是Vissim不具备设计和优化信号配时方案的功能，在这一步骤中，需要操作者自行根据基础数据提前设计好交叉口信号配时方案。
本例子采用实际情况（周期为130秒），每个车道分别配置信号灯组，分配信号灯组情况如下所示：
进口
方向
信号灯组
时间（s）
东进口
右转
8
35
直行
7
25
左转
6
10
西进口
右转
3
35
直行
2
25
左转
1
13
南进口
右转
11
41
直行
5
42
左转
4
35
北进口
右转
12
40
直行
10
42
左转
9
35
注意：
此例子中固定红灯/黄灯为1秒，黄灯为3秒。
练习：
可以通过配置四个信号灯组来实现（本实验只是为了模拟现实情况），可以通过如下信号灯组配置实现：
进口
方向
信号灯组
时间（s）
东、西进口
直右
1
35
左转
2
13
南、北进口
直右
3
42
左转
4
35
要设置信号灯，先要定义信号控制机和信号灯组。
●设置信号控制机及信号配时方案
要定义一个新的信号控制机，依次选择“信号控制”-“编辑信号控制机…”进入信号控制机窗口。
通过在列表上点击右键，选择“新建”（或者复制，如果选中了一个信号控制机），定义一个信号控制机。
然后在信号灯组的列表中点击右键，选择“新建”，建立信号灯组的配时方案，重复此操作，分别建立12个信号灯组的配时方案（如下图所示）。
对每个信号控制器，可设置下列主要属性：
编号：
信号控制机的唯一编号。
名称：
标识或注释。
周期：
固定周期长度或可变周期长度（可变），单位：
秒。
相位差：
单位：
秒。
类型：
信号控制机类型和控制策略。
其它的选项被激活与否依据此设置。
●设置信号灯组
1）选择信号灯模式。
2）选择信号灯的目标放置路段。
3）点击右键，确定信号灯所在路段的位置。
4）编辑信号灯属性（如图所示）。
编号：
信号灯的唯一编号。
名称：
可选的标识或注释。
信号控制机：
选择信号控制器。
信号灯组：
选择信号灯组。
标识：
显示所有信号灯标签，见查看－路网元素…。
该选项允许单独关闭任一标签。
5）点击“确定”。
步骤7：
建立检测器
检测器中主要包括行程时间、数据采集点和排队计数器等的设置。
●定义行程时间检测区段的步骤如下：
1）选择行程时间测量模式。
2）点击鼠标左键选择需要设置行程时间检测区段起点的路段。
3）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，在状态栏中可以查看该点的坐标。
4）如有必要的话使用缩放或滚动条选择需要设置行程时间检测区段终点的路段。
5）单击鼠标左键选择设置行程时间检测区段终点的路段
6）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，同时打开创建出行时间测量窗口。
7）设置相关属性（如下）并点击确定。
●定义数据采集点的步骤如下：
1）选择数据采集点模式。
2）点击鼠标左键选择需要设置数据采集点的路段。
3）在目标位置点点击鼠标右键，设置数据采集点。
4）在弹出的窗口输入编号、名称、位置等信息，点击确定（如图所示）。
●定义排队计数器的步骤如下：
1）选择排队计数器模式。
2）左击选择需要设计排队计数器的路段。
3）在目标位置点右击，设置排队计数器。
排队将从设置位置起往上游方向计算。
4）在弹出的窗口中输入编号和位置，点击确定（如图所示）。
VISSIM的排队计数器可以提供以下输出：
平均排队长度；最大排队长度；排队车辆的停车次数。
排队是从上游路段/连接器的排队计数器的设置位置开始计数，直至排队状态下的最后一辆车。
如果排队计数器设置在多车道路段上，它将记录所有车辆的排队信息，并报告最大排队长度。
排队长度的单位是距离而不是车辆数。
排队计数器可以设置在路段/连接器上的任何位置。
但是最合适的位置是信号控制交叉口的停车线。
步骤8：
仿真结果输出
●二维仿真
1）在菜单栏中选择“评价”→“文件”→“配置”（根据仿真目的选择自己想要输出的数据，例如：
行程时间，数据采集点，延误，排队长度等等）→确定。
如下图所示：
2）单击连续动画按钮，开始仿真。
3）输出检测器数据报表的原始数据（一般情况下与目标路径是一致的，本实验的原始数据在vissim文件夹→example文件夹→demo文件夹→UrbanIntersection_B。
）。
●三维仿真
1）首先切换到3D模式（Ctrl+D）,同样在菜单栏中选择“评价”→“文件”→“配置”（选择自己想要输出的数据，例如：
行程时间，数据采集点，延误，排队长度等等）→确定。
2）在菜单栏中点击“演示”→“动画参数”，弹出动画参数对话窗口，从新建中设置演示的时间间隔，如本例中设置为1-1500S，最后点击“确定”。
如图所示。
3）在菜单栏中选择“演示”→“记录AVI文件”→点击“连续仿真”→保存仿真文件（不允许改变路径）→格式选取：
MicrosoftVideo1（如图所示）。
4）输出检测器数据报表的原始数据（一般情况下与目标路径是一致的，本实验的原始数据在vissim文件夹→example文件夹→demo文件夹→UrbanIntersection_B。
）。
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