交通運輸系統(tǒng)仿真課程設(shè)計報告書

1、淮陰工學院交通運輸系統(tǒng)仿真課程設(shè)計小組成員：組長：周業(yè)凱 學 號：1101501138 李東亞1101501131楊敏銳1101501115季東升1101501116龐瑞1101501114李鴻霞1101501101系（院）：交通工程學院專 業(yè)：交通運輸班 級：運輸1101第三小組指導老師：陳大山/周桂良2013 年 6 月 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1課程設(shè)計的目的和要求3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1.1課程設(shè)計的目的3 HYPERLINK l boo

2、kmark14 o Current Document 1.2課程設(shè)計的要求3 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 2課程設(shè)計的內(nèi)容4 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 3課程設(shè)計的任務5 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 4課程設(shè)計要求說明5 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 5課程設(shè)計步驟與方法7 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 6課程設(shè)計時間及

3、進度安排8 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 7實地調(diào)查與數(shù)據(jù)收集97.1淮陰工學院南、北園（枚乘路）地理區(qū)位97.2淮陰工學院南、北園（枚乘路）交通量調(diào)查9 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 7.3通過交叉口車輛組成12 HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 7.4交叉口幾何尺寸調(diào)查12 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 8信號配時12 HYPERLINK l bookmark67 o Curren

4、t Document 8.1相位方案設(shè)計的基本事項128.2相位示意圖13 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 8.3信號配時原理14 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 9具體的信號配時16 HYPERLINK l bookmark85 o Current Document 10路網(wǎng)評價17 HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 11數(shù)據(jù)采集仿真結(jié)果分析17 HYPERLINK l bookmark91 o Current Document 12課程小

5、結(jié)18課程設(shè)計的目的和要求1.1課程設(shè)計的目的為了鞏固和進一步掌握在交通運輸系統(tǒng)仿真授課中學到的理論知識 和技術(shù)方法，實現(xiàn)理論和實際相結(jié)合，提高教學質(zhì)量，交通運輸類專業(yè)學生 進行交通運輸仿真課程設(shè)計。通過該環(huán)節(jié)的動手操作，使學生掌握交通仿真 模型分析、各基本模塊的靈活運用、專業(yè)仿真軟件操作，提高分析和解決實 際問題的能力。還使學生的組織能力提高、合作精神培養(yǎng)方面得到鍛煉。課程設(shè)計是對學生學習和運用專業(yè)知識的綜合考核和檢查，使學生接受 工程師基本訓練的重要環(huán)節(jié)，是整個課程學習的重要組成部分，課程設(shè)計的 特點是，內(nèi)容所涉及的知識面較一般習題為光，有較強的系統(tǒng)性和綜合性， 在運算、繪圖、編寫說明書方

6、面也有較高的要求，但份量應適當控制，注意 不使學生負擔過重，因此，可采取通過課外習題分散集中設(shè)計和進行兩種方 式。其基本目的是：培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際思想，訓練學生善于綜合運用課堂所學理論知識 發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。熟悉交通建模技術(shù)、交通數(shù)據(jù)提取技術(shù)、交通系統(tǒng)評價技術(shù)和交通系統(tǒng) 仿真技術(shù)。進行基本技能訓練，對現(xiàn)有資料進行整理、計算和分析，對計劃進行評 估等。(4 )培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。1.2課程設(shè)計的要求熟練掌握系統(tǒng)仿真的基本原理；熟練掌握交通運輸系統(tǒng)仿真模型的構(gòu)建；熟練掌握交通運輸系統(tǒng)仿真軟件的選擇和使用；能對數(shù)據(jù)進行輸入分析，能利用仿真得到的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)優(yōu)化和改進。課程設(shè)計內(nèi)容根據(jù)教學內(nèi)

7、容的典型性和綜合性特點，進行相應課程設(shè)計。認真研究設(shè)計任 務書，明確設(shè)計要求、條件、內(nèi)容和步驟：通過閱讀有關(guān)資料等，復習課程有關(guān) 內(nèi)容，交通運輸系統(tǒng)仿真課程設(shè)計要求掌握運輸系統(tǒng)仿真的基本方法和步驟。具 體內(nèi)容如下：內(nèi)容描述與定義首先要在分析、調(diào)查的基礎(chǔ)上，明確要解決的問題及實際的目標，確定 描述這些目標的主要參數(shù)以及評價準則。根據(jù)目標，清晰地定義系統(tǒng)邊界， 辨識主要狀態(tài)變量和主要影響因素，定義環(huán)境及控制變量。同時，給定仿真 的初始條件，并充分估計初始條件對系統(tǒng)主要參數(shù)的影響。建立仿真模型在交通系統(tǒng)仿真模型中，主要應根據(jù)交通實際數(shù)據(jù)狀況，系統(tǒng)中的建模 以及時間推進機制，按交通規(guī)律系統(tǒng)建立模型。數(shù)

8、據(jù)采集對于原始數(shù)據(jù)，除了必要的仿真輸入數(shù)據(jù)以外，還必須收集與仿真初始 條件及系統(tǒng)內(nèi)部變量有關(guān)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)往往是某種概率分布的隨機變量 的抽樣結(jié)果，因此要對這些參數(shù)做必要的統(tǒng)計調(diào)查分析、通過分布擬合，參 數(shù)估計以及假設(shè)檢驗等步驟，確定這些隨機變量的概率函數(shù)，以便輸入仿真 模型，實施仿真運行。模型的確認目前模型的確認常用是三步法確認，第一步由熟知該系統(tǒng)的專家對模型 作直觀和有內(nèi)涵的分析評價；第二步是對模型的假設(shè)、輸入數(shù)據(jù)的分布進行 必要的統(tǒng)計檢驗；第三步是對模型作試運行，觀察初步仿真結(jié)果與實際系統(tǒng) 估計的結(jié)果是否相近，以及改變主要輸入變量的數(shù)值時仿真輸出的變化趨勢 是否合理。模型的編程實現(xiàn)與驗

9、證在建立仿真模型后，就需要編制相應的仿真程序，以便在計算機上作仿 真運行實驗，仿真程序的驗證主要采用分塊調(diào)試和整體程序運行的方法。仿真試驗設(shè)計在進行正式仿真運行之前，均應進行仿真試驗框架設(shè)計，也就是確定仿 真試驗的方案。仿真試驗設(shè)計包括仿真時間區(qū)間、精度要求、輸入輸出方式、 控制參數(shù)的方案及變化范圍等。模型的仿真運行經(jīng)過確認和驗證的模型，就可以在試驗框架指導下在計算機上進行運行 計算；在運行過程中，可以了解模型對各種不同輸入及各種不同仿真方案的 輸出響應情況，通過獲得的所需實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)，掌握系統(tǒng)的變化規(guī)律。仿真結(jié)果的輸出與分析對仿真模型進行多次獨立重復運行可以得到一系列的輸出響應和系統(tǒng) 性能

10、參數(shù)的均值等，并對結(jié)果進行詳細分析。課程設(shè)計任務淮陰工學院大學城南北校區(qū)行人過街信控仿真設(shè)計：為解決淮陰工學院 南北校區(qū)行人過街交通問題，建立南北校區(qū)行人過街信控解決方案。包括： 道路的交通參數(shù)調(diào)查，機動車、非機動車及行人的交通特性調(diào)研，設(shè)計平峰 與高峰兩組信號配時方案，三維錄像，并對仿真的交通流數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。課程設(shè)計要求說明課程設(shè)計要求：本次課程設(shè)計分小組進行，每個小組根據(jù)不同的選題， 各成員進行合理分工，每個人先獨立完成自己負責的方案部分，再統(tǒng)一協(xié)調(diào) 最后提交一份由小組共同完成的設(shè)計成果，并由組長進行10分鐘的課程設(shè) 計內(nèi)容PPT匯報；設(shè)計過程中，根據(jù)合理的進度安排，按照交通系統(tǒng)仿真建

11、 模與仿真的流程及方法，認真地開展課程設(shè)計活動；最后設(shè)計出交通仿真方 案；設(shè)計文檔用A4紙打印，字跡清晰，頁面整潔，并按任務書要求裝訂成 rm /冊O(shè)課程設(shè)計紀律要求：本次課程設(shè)計集中在指定地點（交通工程學院計算 機機房或教室）進行，設(shè)計期間嚴格考勤，按時作息，一般不允許請假，如 遇特殊情況，需寫請假條報院領(lǐng)導批準，否則按曠課處理，如果請假或曠課 總時數(shù)累計達全部設(shè)計時間的三分之一以上，該課程設(shè)計成績按零分計；此 夕卜，不得以任何理由請人代交作業(yè)，否則本次課程同樣以零分計。課程設(shè)計時間安排：一周設(shè)計時間，第16周。周一至周二：確定選題； 構(gòu)建交通仿真方案的整體框架；進行方案的背景、條件及可行性

12、研究；周三 至周五：對具體仿真方案進行設(shè)計；并對方案進行仿真數(shù)據(jù)分析；最后整理 提交文檔。課程設(shè)計步驟與方法按照課程設(shè)計的內(nèi)容要求，統(tǒng)一的步驟如下：打開VISSIM并新建文件設(shè)置仿真參數(shù)創(chuàng)建編輯速度曲線檢查和編輯車輛類型特征新建交通構(gòu)成調(diào)查得到研究路段背景圖片,打開、縮放、存儲背景圖片,繪制車行道和人行橫道的路段與連接器在路網(wǎng)的端點和人行橫道分別輸入交通流量和行人流量輸入路徑?jīng)Q策點和相關(guān)路徑輸入速度變化,創(chuàng)建信號控制的信號燈組，輸入定周期的時間。,在路網(wǎng)中輸入信號燈頭輸入專用左轉(zhuǎn)、紅燈右轉(zhuǎn)、人行橫道的優(yōu)先規(guī)則設(shè)置輸出文件，例如行程時間、延誤時間、排隊計數(shù)器、數(shù)據(jù)采集點等運行仿真，對多次仿真結(jié)果

13、進行處理課程設(shè)計時間及進度安排課程設(shè)計時間：6月8日一一6月9日，6月13日一一6月14日進度安排情況：進度安排表序號內(nèi)容時間（天）1設(shè)計準備、下發(fā)任務書0.52數(shù)據(jù)采集0.53數(shù)據(jù)整理、系統(tǒng)仿真24編寫設(shè)計說明書、PPT0.55答辯0.57實地調(diào)查與數(shù)據(jù)收集7.1交叉口地理區(qū)位根據(jù)實地觀察測量和分析討論，本組對整個交叉口形狀、車道劃分與交通流 運行軌跡進行了繪制，如下圖所示。枚乘路是連接淮安市大學城的主要交通動脈，西連淮安市主干道淮海南路。 東西向為主干道，機動車道為雙向4車道，東進口道為1條直行車道（可右轉(zhuǎn)）、 一條左轉(zhuǎn)車道，西進口道為1條直行車道（可右轉(zhuǎn)）、一條左轉(zhuǎn)車道。公交車站 設(shè)置在

14、東進口以及西進口的右轉(zhuǎn)車道右邊，公共汽車主要進行直行。南北向為連 接淮陰工學院南、北園的人行道。7.2交叉口交通量調(diào)查本組通過實際觀測的方法測得了道路交叉口的交通流量等信息。主要調(diào)查 方法為，對各車道分配人員進行定時調(diào)查車種及車輛流向數(shù)量以獲得交通流量。具體觀測時間為晚高峰下午2點到5點，交叉路口的機動車交通流量較為穩(wěn) 定，交通流量通過每隔10分鐘記錄一次，整理后的平峰小時人流量與高峰小時 交通量、人流量見下表。表1東進口小時交通流量時間段 （東進口）小汽車貨車公交車總計左行右行直行左行右行直行左行右行直行14.00-15.00373383110910918315.00-16.00402772

15、2141000817316.00-17.00282474211130113166表2東進口小時交通流量時間段（西進口）小汽車貨車公交車總計左行直行左行直行左行右行直行14.00-15.0033367607800816815.00-16.003926694129001017916.00-17.0027257235141011158從調(diào)查的數(shù)據(jù)可以得到，枚乘路與淮陰工學院南、北園交叉口的主要流量分 布在東西兩個進口道，平均流量超過了 172pcu/h。pcu/h是：每小時當量小客車 通行數(shù)。表3南行小時行人流量時間段（南行）人流量非機動車14.00-15.0019715915.00-16.0040

16、918616.00-17.00192174表4北行小時行人流量時間段（北行）人流量非機動車14.00-15.0018314715.00-16.0039117616.00-17.00190160從調(diào)查的數(shù)據(jù)可以得到，枚乘路淮陰工學院南、北園交叉口的主要人流量和 非機動車流量高峰期小時交通量，出現(xiàn)在15.00-16.00時間段內(nèi)，非機動車換 算成行人，按1： 1，則高峰小時交通量為581人/小時，平峰小時交通量為351 人/小時。此外行人平均速度1.15m/s ；非機動車的平均速度3.47m/s。機動車的平峰 速度25km/h；高峰時速度為18km/h。7.3通過交叉口車輛組成表5通過交叉口車輛組

17、成流向小型車貨車公交車東進口4188132西進口40362297.4交叉口幾何尺寸調(diào)查表6交叉口幾何尺寸調(diào)查表進口道 方向車道數(shù)（單向）直行 車道數(shù)右轉(zhuǎn) 車道數(shù)左轉(zhuǎn) 車道數(shù)車道寬度（m）車頭時距東進口21113.52.12西進口21113.52.248、信號配時在平面交叉口設(shè)置信號控制的目的，是通過為不同流向、不同種類交通流提 供通過路口的時間路權(quán)，從時間上消除路口內(nèi)交通流的沖突點。優(yōu)化信號配時可 減小城市道路網(wǎng)絡(luò)上的車輛延遲、降低交通事故、減小環(huán)境污染和燃油消耗，從 而可有效利用道路設(shè)施。在還不具備條件實現(xiàn)自適應的面控系統(tǒng)的情況下，可在 單個交叉口進行優(yōu)化配時。8.1相位方案設(shè)計的基本事項一

18、般來說，交叉口形狀越復雜，相位方案也越復雜。相位數(shù)增加，相應的會 引起相位改變時損失增加，因此交叉口處理交通的能力將會下降，但是交叉口交 通流之間的沖突卻會減少。合理的相位和相序助于提高通行能力和道路利用率。相位方案的設(shè)計應先充分考慮交叉口的構(gòu)造（各進口道及出口道的寬度、車 道數(shù)等），交通條件（交通量、左右轉(zhuǎn)率、直行交通量、車頭時距等）以及交叉 口的布局（附近與交通相關(guān)的設(shè)施、視覺的良好與否等），同時要考慮以下使用 信號控制相位的基本注意事項：應確保同一交通流線上相位的連續(xù)性。對同一個交通流設(shè)置兩種以上相位 時，這些相位在時間上要保證連續(xù)性。本設(shè)計針對枚乘路交通流特性，根據(jù)所提供數(shù)據(jù)分析，結(jié)合

19、機動車的通行特 性，得到了多相位信號控制條件，采用三相位進行配時設(shè)計。相位38.3信號配時原理首先計算每車道的飽和流量S,使用下式進行計算：S = 3600/h式中：h飽和車頭時距流量比計算，求出y :maxy. = q. / s.式中：qi 第i個實際到達流量（調(diào)查得到）；S第i相位流向的飽和流量（調(diào)查得到）yF max（y. y.,） i=1式中：y.第i個相位的最大流量比我們國內(nèi)一般采用“韋伯斯特”信號配時優(yōu)化公式，得到信號最佳周期為：八 1.5 L + 5C。=式中：C。一信號最佳周期，s；L 表示每個周期的各相位總損失時間，s,其計算如下式：L = Y （l +1 - A ）.=0式

20、中：l 一車輛啟動損失時間，應實測，無時間數(shù)據(jù)可取3秒；I 一綠燈間隔時間，即黃燈時間加全紅燈清路口時間，一般黃燈為3s，全紅燈為24s；A一黃燈時間，有一般為3s；n 一所設(shè)相位數(shù)；確定完最佳周期后，再計算總有效綠燈時間G:eG = C。- L各相位有效綠燈時間由下式確定：各相位的綠信比，按下式計算:各相位實際顯示綠燈時間:9具體的信號配時平峰信號配時高峰信號配時10路網(wǎng)評價平峰時信號燈設(shè)置前后路網(wǎng)評價（所有的車輛類型）平均每車的延遲時間:1.187（S）;22.861（s）平均每輛車停止次數(shù)：0.057（次）；0.692（次）平均速度:25.870（km/h）； 16.218（km/h）平

21、均每輛車停車延遲:0.139（s）;20.389（s）高峰時信號燈設(shè)置前后路網(wǎng)評價（所有的車輛類型）平均每車的延遲時間：1.583（s）;32.832（s）平均每輛車停止次數(shù):0.096（次）；0.622（次）平均速度:18.512（km/h）;10.897（km/h）平均每輛車停車延遲：0.460（s）;30.653（s）11數(shù)據(jù)采集仿真結(jié)果經(jīng)過仿真和數(shù)據(jù)處理可以得出，在紅色區(qū)域的平均車速為22.7KM/H，綠色區(qū)域平 均車速為13.6KM/H,，雙向四車道車輛總數(shù)為373輛，與真實情況相符。11課程小結(jié)季東升通過為期一周的課程設(shè)計，我更加扎實的掌握了有關(guān)交通系統(tǒng)仿真方面的知 識，在設(shè)計過程

22、中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過大家一次又一次的思考和相互討 論，一遍又一遍的檢查終于順利地解決問題了，能夠很好的完成此次任務我感慨 頗多，受益匪淺。這主要是我們組一起努力的結(jié)果，尤其是周業(yè)凱和李東亞不僅 個人能力突出，而且有很好的團隊意識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識 是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論于 此同時也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且 學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。使我們掌握的知識不再是紙上談兵。 學到很多很多的東西。李東亞這次

23、課程設(shè)計將路況模擬到軟件上，前期通過實地調(diào)查取得真實數(shù)據(jù)，后期 通過軟件制作來實現(xiàn)仿真，并得出實際意義的結(jié)果。這次仿真實驗，我主要負責vissim的制作，雖然原來學習過一段時間的 vissim但是這次實驗依然充滿挑戰(zhàn)，最困難的一部分是信號燈配時，因為原來 課程學習的時候，對這一方面要求的不是很高，所以原來就有些似懂非懂。但是 這次要自己通過計算來設(shè)置信號燈配時，所以要自己找資料，計算等等。雖然過程很艱難，但是看到運行的軟件依然充滿欣慰。我們小組分工明確， 合作緊密有序，圓滿的完成了這次課程設(shè)計的任務。最后感謝陳大山老師的悉心 指導。龐瑞通過一周的課程設(shè)計，每位組員都很辛苦也很盡責，由組長分配任

24、務，一起 討論一起出去到校門口實地計數(shù)，相互配合相互照應共同測量了一個下午的數(shù) 據(jù)，我和季東升負責數(shù)進入北苑大門的行人和非機動車，細致而又真實的記錄下 了南北苑之間出入大門的行人和非機動車人數(shù)和校門之間枚乘路路過校門口的 行車速度。組員用測量出的數(shù)據(jù)制作了仿真，接下來就是我和季東升在做出結(jié)果 的基礎(chǔ)上制作PPT，全組人員分工細致，團結(jié)互助，共同完成了這一課題。在陳大山老師和周業(yè)凱組長的指導和幫助下，我對系統(tǒng)仿真軟件的認知有了 很大的提升，此次課程設(shè)計幫助我們增加了團隊凝聚力，每個人的思考能力和動 手能力都有了進一步的提升，這幫助我們在今后的學習與工作中遇到類似問題時 擁有參考的價值。楊敏銳為期一周的交通系統(tǒng)仿真課程設(shè)計快要結(jié)束了，在這一周中，通過一開 始對數(shù)據(jù)的測量調(diào)查，使得我對南北園的人員流向與非