微观交通仿真视角下的交通影响评价方法研究进展

微观交通仿真视角下的交通影响评价方法研究进展
发布时间：2021-10-31T17:43:57.799Z 来源：《基层建设》2021年第20期作者：虞金金郭耀
[导读] 摘要：进行交通影响分析的目的是为了正确评价建设项目对周围路网所产生的影响，其分析结果和数据可以为规划管理决策提供科学依据。

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摘要：进行交通影响分析的目的是为了正确评价建设项目对周围路网所产生的影响，其分析结果和数据可以为规划管理决策提供科学依据。

当前交通影响评价方法中无法结合出微观道路实际运行情况，其结果缺乏一定准确性。

交通仿真技术能够借助计算机技术对道路交通流进行模拟，并能够反映规划方案的不足之处从而对方案进行调整。

因此交通仿真技术和交通影响评价的结合显得尤为重要。

关键词：交通影响评价；交通仿真技术；微观交通
1、引言
在20世纪80年代左右，交通建设项目和管理控制措施的影响评价已经在当今不少发达国家广泛展开[1]。

我国道路交通影响效果评价管理虽然行业起步较晚，但发展较为迅速。

分析交通影响的主要核心就是将整个项目前期产生的道路交通量平均分配分布到项目周边的整个路网上，并与整个项目建成前周边路网的交通运行情况进行对比，即可分析得到整个项目前期建设对周边整个路网的交通影响。

进行项目交通环境影响预估评价主要有两个重要步骤：一个是预测在目标年限时整个项目的交通量及项目背景交通量，并将其数据加载分配到规划年的路网中；另一个是对关键路段、交叉口的影响评价的定量精准研究。

目前城市交通影响的一般研究方法是采用系统科学分析和数学物理模型相结合的方法，定量分析各种城市土地开发使用及人口与各种交通生产和吸引之间的相互关系，以及交通量对各个城市路网交通负荷的相互叠加效应。

这种分析方法目前存在的主要技术问题：1）此法往往只能直接反映计算出一个路网的最大负荷运行状况，却往往无法直观性地反映整个路网的日常运行管理情况；2）对于传统分析方法，城市交通量影响因素分析的深入研究，一般都是停留在"中观层"或者逐渐趋向于"宏观层"的两个层次，对于一个路网内某条主要道路或者某个道路交叉口的交通流量与交通服务水平往往不作深入性的研究。

3）评估项目交通管理改进方法时，无法评估微观交通设施运行情况的改善效果[2]。

随着现代交通学科的不断发展，计算机信息技术在现代交通科学领域也已经得到了广泛应用。

与采用传统道路交通影响方法相比，采用现代交通仿真技术方法具有以下几大优势：1）采用交通条件仿真技术可以准确性地描述主要道路的交通条件，避免了对实际道路交通状况的不合理进行简化；2）通过道路仿真数据分析，多个设计方案相互对比进行分析，可以在进行项目规划建设或项目改造前快速寻找最优化的方案，也所以可对项目规划中的方案设计进行后期改进，避免了采用个人主观设计经验的随意性；3）采用交通因素仿真技术可以针对单一道路影响交通因素直接进行交通仿真分析实验，确定其对道路交通和人流的直接影响，便于及时确定问题症结所在[3]。

2、国内外交通仿真技术发展
交通仿真技术是是采用各种计算机数字仿真技术方式的用来准确展示复杂交通流体的时间和空间运动变化、解析复杂交通系统运动现象的一种交通运动分析计算技术[4]。

经过半个世纪的快速发展，交通系统仿真技术作为一项交通系统工程实验设计分析的新技术，已广泛地成功应用于城市道路交通系统设计、智能交通系统解决方案设计与应用技术研发、网络现代交通运营流程的理论基础研究等诸多方面。

国外交通仿真技术研究已经取得了卓有成效的研究工作，纵观其技术发展简史历程，大致可以经历了三个阶段[5]。

第一个阶段：20世纪60年代初期是国外公共交通信号仿真的一个起步重要阶段，这一起步阶段的仿真工作主要以设计优化城市道路公共交通信号管理控制系统为主要研究目的，但是，这些仿真模型由于本身受到当时计算机工业发展技术水平的影响，仿真后的效果并不是很理想。

第二个阶段：20世纪70-80年代，由于通用计算机的迅速进步发展，计算机车辆仿真系统模型精度的不断提高，交通车辆仿真系统模型也因此得到了较大的初步发展。

第三个阶段：20世纪80年代末以后，随着计算机科学软件开发应用技术的不断进步和来自世界各国学术研究使用交通仿真，出现了大批以作为评价研究交通经济效益的软件仿真测试软件，并逐步的形成商品化。

这一时期，系统模型建模研究开始逐步突破原有微观系统模型和其他宏观系统模型之间的界限，出现了大型混合系统模型。

仿真系统模型研究开始向系统大型化，综合化方向快速发展；仿真研究重点从单纯的仿真软件开发转向了技术改进；新的现代计算机仿真技术已经开始广泛用于交通系统中。

在我国，用系统仿真技术进行道路交通的仿真实验开始于20世纪80年代，并且主要集中在高等院校等研究机构。

3、交通仿真技术在交通影响分析中的应用与适用范围
目前，微观轨道交通车辆仿真系统模型应用数量众多，既有用于商业化的，也不仅有用于学术研究的。

其中，Paramics，VISSIM，AIMSUN模型是目前应用最广的几个微观交通仿真系统模型。

因此，本文选择这三个技术模型进行展开综合比较研究分析，以较好反映当前国际主流新型微观轨道交通系统仿真技术模型的主要特性。

Paramics使用link和node这两个基本元素来描述道路的几何特征和道路网络的拓扑结构。

link是具有相同几何线性和车道划分的路段。

默认情况下，node是交点。

node的定义描述了相交link之间的车道。

交叉点内的行驶轨迹根据交叉的线型确定。

Paramics将环形交叉口视为一种特定类型的node，由环形交叉口的中心和半径等参数进行描述。

交叉口信号控制方案的描述也包含在node的定义中。

VISSIM采用link和connector两个网络基本要素体系来分别描述高速道路的整体几何结构特性和描述路网的整体拓扑网络结构。

Link是一条具有相同车道几何线性和相同车道长度划分的双向路段。

与Paramics不同的地方是，VISSIM的路网网络描述中并没有明确的交叉口概念，而是通过connector来直接描述交叉口范围内各自的相交节点的连接情况。

至于交叉口的各种信号线路控制解决方案，则具有独立于整个路网的模型描述。

当然，VISSIM中也就没有像Paramics那样特别要求定义一种道路环形交叉口，而是在用新的link和connector来描述这种道路环形几何学的特性和相互连接道路情况。

AIMSUN主要采用了section和join两个几何网络中的基本要素，来分别用于描述高速汽车道路的整体直线几何网络结构及其特性和高速路网的整体几何拓扑网络结构。

section和join之间运行关系和连接与VISSIM在路线图中的两个车道中连接非常类似，join定义了前后两个不同车道中不同运行方向的各车道之间的关系连接以及交通运行情况。

不同的一个地方在于是join用实际方法定义了两个section之间相互连接的逻辑关系，没有物理意义上的距离。

AIMSUN中采用Junction来明确定义交叉口，描述各相交Section之间的车道连接情况以及对应的信号控制方案，这与Paramics中的Node是较为相似的。

比较而言，VISSIM的主线路网信号模型设计更具使用灵活性，避免了对主线交叉口的"硬性"的误定义，也大大地地方便了路网信号管
理控制解决方案的具体描述。

4、展望
利用交通仿真软件，能够有效弥补现有交通影响分析方法的不足，准确预测未来年有无项目生成交通量及交通分配，定量评价路网关键节点交通运行状况，比较不同交通组织方案的优劣，使交通影响评价的结果更趋于真实、准确，实现交通影响评价的可视化，使用交通仿真软件进行交通影响评价将会变得越来越普及。

参考文献：
[1]邹智军.新一代交通仿真技术综述[J].系统仿真学报，2010，22（09）：2037-2042.
[2]张引. 基于组合交通仿真模型的交通拥堵研究[D].重庆交通大学，2009.
[3]王家伟. 城市建设项目交通影响评价研究[D].重庆大学，2006.
[4]王东. 城市客运交通枢纽的交通影响分析及仿真研究[D].吉林大学，2006.
[5]于涵. 基于仿真技术的交通影响分析研究[D].天津大学，2006.。