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VISSIM仿真技术在交通领域中的应用
1 引言
随着计算机信息、网络和仿真技术的飞速发展,国内外各行各业越来越多地通过计算机硬件和软件为载体的仿真工具,利用系统建立模型的方式对实际的或是构思设计的系统进行验证试验,及时发现问题和解决问题,以提高工作效率和减少成本的投入,在这样的背景下诞生了一个个应用于不同专业领域的仿真技术产物.本文基于VISSIM 仿真软件在工程领域和实践教学领域方面的应用,强调利用VISSIM 仿真技术,以促进现代化交通管理与控制技术水平的提升.
2 VISSIM 仿真软件概述
2.1 VISSIM 简介
交通仿真技术的发展源于20 世纪60 年代,发展至今,其国内外的品牌和版本也是百花齐放.相比之下,德国霹图卫（PTV）公司推出的VISSIM 仿真软件的应用最为广泛.
VISSIM 是针对微观交通流（通常指交叉口/路段的车辆和行人等）的仿真系统软件,可用于交通系统中各种运行状态的分析,包括车道类型、交通组成、交通信号控制、停让控制、冲突区域等众多条件下的交通运行状态[1].
VISSIM 能够直观形象地模拟出车辆（机动车和非机动车）、行人、道路、交叉口、信号灯等随时间变化的二维和三维动画状态,能够真实精确地重现交通系统中的交通运行状况,避免了在拟定交通控制方案及对方案进行评价时因无法直观观测车辆在道路及交叉口的运行状况而引起方案规划设计的缺陷和冲突.
将VISSIM 应用于交通领域中,在城市道路交叉口及区域交通组织等方案必选、评定和优化上提供了一条切实可行的新思路和新方法,具有良好的操作性.
2.2 VISSIM 主要特点
淤便捷路网编辑功能.VISSIM 可以方便地将JPG、BMP、PNG 及DWG 等格式的文件作为VISSIM 的底图（背景文件）,并在导入的底图基础上通过简便直观的路网编辑指令快速创建编辑路网.于丰富的三维动画效果.VISSIM 可以将所创建的交通模型进行二维和三维两种不同模式的编辑和显示切换,为用户提供直观、逼真的交通仿真效果.例如：道路周边的建筑物、树木、隔离带、安全岛及信号灯等.同时VISSIM 还可以借助强大的3DM 模块,将3DS 的车辆和建筑物等文件导入VISSIM 交通模型中,以达到三维动态的虚拟现实的视觉效果.盂详尽的效果评价方法和结果分析.VISSIM 提供了对车辆、信号控制和行人三大类型指标评价和结果分析.该功能大大地满足了用户在进行指标分析和方案比选时对数据分析的需求.例如,在车辆评价类型中,可以通过设置检测器评价车辆行程时间、车辆排队长度、平均车速及延误等.此外,VISSIM 还可以通过设置评价信号控制参数,每个信号组的最小/最大/平均绿灯时间,车辆检测上有车辆驶过以后的等候时间,动态的信号时间表以及用户定义参数的显示等.
2.3 VISSIM 采用的核心模型
VISSIM 采用的核心模型是Wiedemann 于1974 年建立的生理—心理驾驶行为模型.该模型的基本思路是：一旦后车驾驶员认为他与前车之间的距离小于其心理（安全）距离时,后车驾驶员开始减速.由于后车驾驶员无法准确判断前车车速,后车车速会在一段时间内低于前车车速,直到前后车间的距离达到另一个心理（安全）距离时,后车驾驶员开始缓慢地加速,由此周而复始,形成一个加速、减速的迭代过程.
2.4 VISSIM 主要系统模块构成
淤车辆定义模块.该模块主要用于对仿真车辆的各种参数进行详细设置,包括车辆类别和车辆类型（车辆的长宽以及前后车轮之间的轴距等）等.于速度定义模块.该模块主要用于对各种车型车辆的期望车速分布进行定义.在VISSIM 中,该速度是以区间的形式来表示.盂交通量定义模块.该模块主要用于对车辆构成及其每种车辆的相对流量和期望速度进行定义.榆路径决策模块.VISSIM 提供了动态和静态两种汽车行驶路径的建模方法,即使用行驶路径决策点或行驶方向决策点的静态路径和使用OD 矩阵的动态交通分配路径.虞评价分析模块.该模块可帮助用户实现对方案模型中的指标进行分析,用户并可以轻松地将所评价的数据从系统中以电子数据表（如：记事本和Excel 表格等）形式导出,最终进行方案评价、比选和优化.愚信号控制模块.对于有信号控制的交叉口仿真,该模块提供了内建的固定配时信号控制和可选的外部信号状态发生器建模信号控制路口.VISSIM 也可以与其他的信号控制逻辑设计软件一起使用,如VS-PLUS、TRENDS、VOS、Type2070 VS-PLUS 等.舆其他模块.除以上主要的几个系统模块外,VISSIM 系统模块还包括用于3D 建模的模块、基于生理—心理驾驶行为模型的车辆跟驰模块和车道变换模块等.
3 VISSIM 仿真技术的应用
3.1 在交通工程领域方面的应用
在交通工程领域方面,VISSIM 具体应用主要体现在以下几个方面：淤工程建设设计方案比选.通常在交通工程中,如道路路口/路段的交通改造工程、公交站点设置工程、停车场、地下通道工程、道路收费系统工程及道路路径诱导系统工程等,对于一个项目的规划设计方案并不是唯一的,即使这些方案都是合理的,但又如何优中取优呢？那么交通工程项目完全可以利用VISSIM 实现微观上的方案效果模拟,继而为各种交通规划设计和改造方案提供决策支持.于设计方案碰撞试验.利用VISSIM 仿真软件按道路交通的设计方案进行交通建模,可以直观、形象地模拟呈现实施后的效果,并可以通过VISSIM 评价功能对方案效益的合理性及有效性等数据进行确切的分析,及时发现设计方案中存在的问题,并不断地进行优化并反复地模拟仿真,以达到最优的方案和效果.盂工程项目投标阶段效果演示.随着信息技术地推陈出新,在工程招投标方面,如何能够在众多的投标候选单位中脱颖而出,在一定程度上还要取决于在投标文件等材料准备方面的创新.
利用VISSIM 仿真软件,可以将停留在纸面上的文字表达方式转变为直观、生动、形象的三维实体展现方式,让评标委员会成员更能身临其境地体验到实施方案的成效,这势必更能打动评委,从而更有助于项目的中标.
3.2 在实践教学方面的应用
目前很多设立了智能交通技术应用专业的高校已开设了道路交通控制技术等相关课程,而在课程配套实训设备的投入上,公办和民办的差距尤其凸显.一些民办高职院校在专业实训建设方面,由于资金压力而无法组建配套的实训室满足专业课程开设需求.
对于这种情况,基于VISSIM 仿真软件就可以很好地解决实训设备与课程教学之间的矛盾.在教学环节中,学生通过交通控制技术课程的学习,提高对控制模型和控制效果的理解,需对多种信号控制的类型及其信号配时参数等进行验证分析,而这些教学需求恰恰是VISSIM 所能实现的功能[2].
如利用VISSIM 仿真软件可以进行交叉口定时、感应、干道信号协调、区域信号协调和高速公路等控制设计与仿真等.
4 VISSIM 仿真流程
VISSIM 提供了清晰的模拟仿真操作流程,整个流程具体包括以下几个关键性操作步骤:淤导入底图；于路网创建；盂交通量输入；榆路径决策（流量流向输入）；虞信号灯设置（优先规则设置）；愚添加3D 模型；舆运行仿真.
5 结语
VISSIM 仿真技术极具模拟仿真方案实施效果的特性,是方案比选、试验和演示强有力的辅助决策手段,能弥补实践教学中实训设备的不足而使得学生更深入地理解掌握课程相关机理,VISSIM 仿真技术在交通领域里已越来越受到重视和利用.本文对VISSIM 仿真技术进行了系统地介绍,以期为从事交通领域的人能够很好地应用VISSIM 仿真技术提供参考性意见.
仿真技术论文范文结:
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