平面交叉口信號配時仿真實驗

平面交叉口信號配時仿真實驗第一部分VISSIM實驗系統(tǒng)與功能操作一、Vissim軟件功能簡介Vissim是一種微觀、基于時間間隔和駕駛行為的仿真建模工具，用以建模和分析各種交通條件下（車道設置、交通構成、交通信號、公交站點等），城市交通和公共交通的運行狀況，是評價交通工程設計和城市規(guī)劃方案的有效工具。Vissim是解決各種交通問題的有力工具，主要應用包括：公交優(yōu)先信號控制邏輯的設計、評價和調整。對于有協(xié)調和感應信號控制的路網內交通控制的評價和優(yōu)化（Signal97接口）。城市道路網中輕軌建設項目的可行性及其影響評價。分析慢速交通交織區(qū)。對比分析交通設計方案，包括信號控制交叉口和停車標志控制交叉口、環(huán)交、和立交的設計。輕軌和公共汽車系統(tǒng)的綜合站點布局的容量評價和管理評價。通過Vissim評價公共汽車優(yōu)先解決方案，如插隊、港灣?？空竞凸粚Ｓ密嚨馈Ｊ褂们度胧絼討B(tài)交通分配模型，解決行駛路徑選擇的相關問題，如不確定信號的影響、對于中等城市而言，交通流分向路網鄰近區(qū)域的可能性。Vissim軟件是交通仿真軟件，具體的模擬仿真功能為：模擬交通渠化方案、公交樞紐組織、停車場設置、收費站車流量等各種交通現(xiàn)象。提供一個虛擬平臺，在計算機上模擬不同方案的運行結果，提供定量分析指標。提供2D和3D的方案運行動畫文件。測試所設計的信號燈情況，給出相關的評價指標，可在線顯示信號燈的變化情況。感應模塊可以通過檢測量的設置，根據流量的不同，來設置感應式的信號燈或交通控制，實現(xiàn)邏輯控制信號等或交通流。Vissim本身帶有一套3D模型的數據庫，含有各種車輛模型和部分樹木房屋等文件。二、Vissim操作界面簡介打開Vissim軟件，界面主要包括標題欄、菜單欄、工具欄和編輯區(qū)。標題欄顯示仿真程序的名稱，版本和輸入文件名稱；如果是DEMO文件，“Demo”的字樣會添加在版本號后面。菜單欄文件——生成文件管理和打印命令選項功能快捷鍵新建初始化系統(tǒng)（關閉路網文件而不保存，創(chuàng)建新路網文件）打開打開路網文件附加讀取打開現(xiàn)有路網文件之外的路網文件CTRL+S保存保存路網到當前*.INP文件另存為…保存路網到選定的路徑和文件名輸入從文件讀取SYNCHRO數據輸出數據輸出到SYNCHRO或VISUM頁面設置設置打印輸出資料的參數打印預覽打印前預覽屏幕打印打印輸出資料到文件/設備退出終止，關閉VISSIM編輯——路網編輯命令選項功能快捷鍵刪除刪除選定路段、編輯器、節(jié)點DEL打斷路段打斷選定路段F8合并路徑結合靜態(tài)線路3D信號燈只在信號燈模式下處于活動狀態(tài)，可編輯3D信號燈模式CTRL+H選擇模式選擇標準（單選），多選或標簽模式，編輯路網選擇列表當前活動路網編輯模式的路網元素列表通路選擇只在節(jié)點模式下處于活動狀態(tài)，打開所有動態(tài)交通分配通路列表自動選擇路徑只在行車路徑決策或停車場模式下激活，打開所有動態(tài)交通分配路徑旋轉路網圍繞（0,0）旋轉整個路網平移路網沿x,y,z方向移動整個路網查看——屏幕顯示命令和選項選項功能快捷鍵選項…設置一般顯示選項中心線顯示/關閉中心線CTRL+A3D模式2D/3D模式CTRL+D路網元素…多個路網元素顯示配置顯示路網元素顯示/關閉多個路網元素CTRL+N背景…加載并配置背景圖片文件顯示背景顯示背景圖片CTRL+B狀態(tài)欄選擇仿真時間顯示格式加載設置…打開VISSIM設置文件*.INI保存設置…保存VISSIM設置文件*.INI基礎數據——用戶自定義仿真基礎數據選項功能快捷鍵功能設置不同類型車輛的加速度/減速度參數特性分布設置車輛模型、行駛時間、功率、顏色、速度等參數排放ColdEmission模塊的參數車輛類型編輯、新建或復制車輛類型參數如長度、寬度和占有率等車輛類別編輯車輛種類駕駛行為設置駕駛行為參數如視距、安全距離、駕駛員特性等路段類型設置不同類型、等級的道路交通——用戶自定義車流量數據選項功能快捷鍵交通構成設置車輛類型、比例、車速分布等參數外部車輛顯示外部創(chuàng)建車輛數據，路徑文件動態(tài)交通分配動態(tài)交通分配數據信號控制——信號控制數據輸入選項功能快捷鍵編輯控制機創(chuàng)建/編輯/刪除信號控制機通信路段/非路段信號控制機評價——選擇評價類型，設置評價參數選項功能快捷鍵窗口在線評價配置文件離線評價配置數據庫評價的配置數據庫仿真——仿真參數和運行控制選項功能快捷鍵參數…設置仿真參數連續(xù)連續(xù)運行仿真F5單步仿真以單步運行F6停止終止仿真運行ESC多運行設置參數，開始多運行仿真加載快照…加載仿真快照文件保存快照…保存當前仿真狀態(tài)作為快照文件演示——創(chuàng)建和控制仿真演示選項功能快捷鍵3D視頻只在3D模式下，設置視頻錄像參數記錄AVI文件只在3D模式下，進行*.AVI錄像動畫參數…設置動畫文件錄像參數ANI錄像進行*.ANI文件錄像連續(xù)運行連續(xù)動畫F5單步單步運行動畫F6停止終止動畫運行ESC單步向后動畫運行倒退一步連續(xù)向后動畫運行連續(xù)倒退測試——測試無交通仿真的信號控制選項功能快捷鍵連續(xù)運行連續(xù)動畫F5單步單步運行動畫F6停止終止動畫運行ESC宏定義/編輯測試運行宏循環(huán)測試運行管理模式記錄測試運行宏記錄？——當前VISSIM版本、服務和聯(lián)系的信息選項功能快捷鍵幫助打開在線幫助F1版本當前版本信息關于關于VISSIM和聯(lián)系信息工具欄文件——文件管理和打印命令選項功能快捷鍵新建路網文件打開已有的VISSIM路網文件保存VISSIM路網文件到指定路徑和文件名稱CTRL+S打印預覽選擇——定義與選定的路網元素相結合的編輯模式選項功能快捷鍵單選模式（標準模式）多選模式標識位置模式。當某種路網元素處于編輯狀態(tài)時，它的標識（如信號燈的名稱）可以被重新定位鼠標點擊位置如果存在多個路段/連接器，使用該按鈕可以逐個瀏覽TAB仿真——仿真的工具欄是顯示出來的。默認情況下，所有的專用工具欄都處于隱藏狀態(tài)，只有常用運行模式的工具欄為可見狀態(tài)選項功能快捷鍵連續(xù)仿真F5單步仿真F6停止仿真ESC導航——改變路網內觀察位置的命令選項功能快捷鍵顯示整個路網動態(tài)縮放（鼠標左擊），前一視圖（鼠標右擊）圖1-3，點擊Save。永久保存背景圖片的當前比例和原始信息。圖1-SEQ圖1-\*ARABIC3保存背景圖片選擇菜單如果圖片文件很大，導入時間較長。VISSIM能顯示眾多的圖片格式，包括位圖和矢量圖：*.BMP；*.DWG；*.JPG；*.DXF；*.PNG；*.EMF；*.TGA；*.WMF；*.TIF；*.SHP；*.SID。步驟3：建立基礎路網根據背景圖片顯示的對象交叉口的渠化圖，建立基礎路網。首先要建立各個進口道的路段，編輯路段信息，再通過連接器連接不同進口道的車道，以定義車輛行駛路徑。建立路段選擇工具欄中的模式，在路段中線的起始位置點擊鼠標右鍵，沿著交通流運行方向將其拖至終點位置，釋放鼠標，并在路段屬性對話框中編輯各路段信息，見REF_Ref307323820\h圖1-4。圖1-SEQ圖1-\*ARABIC4建立路段示意圖連接路段VISSIM路網是由相互連接的路段組成的，路段之間需要通過連接器實現(xiàn)連接。沒有連接器的話，車輛是不能從一條路段換到另一條路段。此外，連接器也可以模擬交叉口處的轉向關系。選擇工具欄中的模式，在第一個路段的指定位置（連接器起點）右擊并沿著交通流方向拖動鼠標到第二條路段的指定位置（連接器終點），然后釋放鼠標，并在連接器對話框里編輯連接器數據。這里需要注意的是，連接的點數為2時，表示為直線，點數大于2時，為曲線，點數越大，曲線越光滑，軟件中最大可設置的點數為15。如REF_Ref307323935\h圖1-5所示。圖1-SEQ圖1-\*ARABIC5建立連接器建立完所有的路段與連接后形成的基礎路網如REF_Ref307323983\h圖1-6所示：圖1-SEQ圖1-\*ARABIC6基礎路網建立步驟4：調整參數在菜單欄中的“基礎數據”中可以根據實際情況調整車輛行駛速度分布/加減速特性、車種/車型、駕駛行為/跟車模型參數標定等參數，本實驗中采用系統(tǒng)默認值。步驟5：輸入路網基本特征變量路網的基本特征變量主要包括：車種構成、車型比例、流量、行駛路徑。設置車種構成和車型比例數據這一步通過“交通構成”功能實現(xiàn)，交通構成是VISSIM輸入交通流量的一個組成部分，需要在輸入交通流量之前根據實際情況定義不同車道的車種構成和車型比例，行人流量也可以定義為一種交通構成。注意：公交線路上的交通構成需要單獨定義。在菜單欄中選擇“交通”→“交通構成”，定義輸入交通流量的交通構成，可對列表進行新建、編輯和刪除。圖1-SEQ圖1-\*ARABIC7設置交通構成輸入交通流量用戶可以定義不同時間進入路網的交通流量。每個路段定義有交通流量，單位為車輛/小時，時間間隔不一定以小時為計。在某一時間間隔內，車輛進入路段的規(guī)律服從泊松分布。該實驗中對象交叉口的流量圖按REF_Ref307324474\h圖1-8所示。圖1-SEQ圖1-\*ARABIC8交叉口交通流量在工具欄中選擇車輛輸入模式，按照以上交叉口流量圖設置各個路段的流量。要打開流量輸入窗口，進行如下操作：某個路段的流量輸入:雙擊此路段路網的所有流量輸入:在VISSIM路網外點擊鼠標右鍵（如圖所示）。需要注意的是，路網中的流量是各個進口道的流量?，F(xiàn)實中，某路段或某進口道的流量、交通構成通常是動態(tài)變化的。因此需要對不同時間段內的流量和交通構成根據實際情況分別設置。此實驗中為了簡化操作，認為每小時的流量和交通構成固定不變。時間間隔編輯：①在此部分內點擊鼠標右鍵，從彈出的菜單中選擇新建。列表末端將添加新欄。②輸入新的時間間隔閾值。該值必須與其它值不同，可小于最后時間間隔值。這樣，已存在時間間隔在新輸入時間處打斷。流量更改：①選擇目標更改單元。②鍵入新的流量并按回車鍵確認。交通構成更改：①選擇要更改的單元。②點擊鼠標右鍵，打開下拉菜單。③從列表中選擇新的交通構成。行駛路徑決策車輛的行駛路徑由一個固定的路段和連接器序列組成。從路徑決策起點（紅線）到路徑決策終點（綠線）。在工具欄中選擇行駛路徑決策模式，啟動該程序。單擊目標路段，在目標路段的指定位置（路徑決策起點）右擊（顯示紅線），到另一個路段的指定位置（路徑決策終點）右擊顯示（綠線）。此時路徑顯示為黃色帶（如下圖所示）。重復此操作分別設置不同流向的行駛路徑。在路網外任意處右擊，顯示路徑窗口，設置各路徑的流量。步驟6：設置信號控制方案該步驟主要設置信號控制機和信號配時方案，首先定義信號控制機，然后分配信號燈組。需要注意的是Vissim不具備設計和優(yōu)化信號配時方案的功能，在這一步驟中，需要操作者自行根據基礎數據提前設計好交叉口信號配時方案。本例子采用實際情況（周期為130秒），每個車道分別配置信號燈組，分配信號燈組情況如下所示：進口方向信號燈組時間（s）東進口右轉835直行725左轉610西進口右轉335直行225左轉113南進口右轉1141直行542左轉435北進口右轉1240直行1042左轉935注意：此例子中固定紅燈/黃燈為1秒，黃燈為3秒。練習：可以通過配置四個信號燈組來實現(xiàn)（本實驗只是為了模擬現(xiàn)實情況），可以通過如下信號燈組配置實現(xiàn)：進口方向信號燈組時間（s）東、西進口直右135左轉213南、北進口直右342左轉435要設置信號燈，先要定義信號控制機和信號燈組。設置信號控制機及信號配時方案要定義一個新的信號控制機，依次選擇“信號控制”-“編輯信號控制機…”進入信號控制機窗口。通過在列表上點擊右鍵，選擇“新建”（或者復制，如果選中了一個信號控制機），定義一個信號控制機。然后在信號燈組的列表中點擊右鍵，選擇“新建”，建立信號燈組的配時方案，重復此操作，分別建立12個信號燈組的配時方案（如下圖所示）。對每個信號控制器，可設置下列主要屬性：編號：信號控制機的唯一編號。名稱：標識或注釋。周期：固定周期長度或可變周期長度（可變），單位：秒。相位差：單位：秒。類型：信號控制機類型和控制策略。其它的選項被激活與否依據此設置。設置信號燈組1）選擇信號燈模式。2)選擇信號燈的目標放置路段。3)點擊右鍵，確定信號燈所在路段的位置。4)編輯信號燈屬性（如圖所示）。編號：信號燈的唯一編號。名稱：可選的標識或注釋。信號控制機：選擇信號控制器。信號燈組：選擇信號燈組。標識：顯示所有信號燈標簽，見查看－路網元素…。該選項允許單獨關閉任一標簽。5）點擊“確定”。步驟7：建立檢測器檢測器中主要包括行程時間、數據采集點和排隊計數器等的設置。定義行程時間檢測區(qū)段的步驟如下：1)選擇行程時間測量模式。2)點擊鼠標左鍵選擇需要設置行程時間檢測區(qū)段起點的路段。3)在選定路段上，點擊鼠標右鍵設置檢測區(qū)段的起點。設置成功后顯示為紅線，在狀態(tài)欄中可以查看該點的坐標。4)如有必要的話使用縮放或滾動條選擇需要設置行程時間檢測區(qū)段終點的路段。5)單擊鼠標左鍵選擇設置行程時間檢測區(qū)段終點的路段6)在選定路段上，點擊鼠標右鍵，設置檢測區(qū)段的終點。設置成功后顯示為綠線，同時打開創(chuàng)建出行時間測量窗口。7)設置相關屬性（如下）并點擊確定。定義數據采集點的步驟如下：1)選擇數據采集點模式。2)點擊鼠標左鍵選擇需要設置數據采集點的路段。3)在目標位置點點擊鼠標右鍵，設置數據采集點。4)在彈出的窗口輸入編號、名稱、位置等信息，點擊確定（如圖所示）。定義排隊計數器的步驟如下：1)選擇排隊計數器模式。2)左擊選擇需要設計排隊計數器的路段。3)在目標位置點右擊，設置排隊計數器。排隊將從設置位置起往上游方向計算。4)在彈出的窗口中輸入編號和位置，點擊確定（如圖所示）。VISSIM的排隊計數器可以提供以下輸出：平均排隊長度；最大排隊長度；排隊車輛的停車次數。排隊是從上游路段/連接器的排隊計數器的設置位置開始計數，直至排隊狀