微觀仿真系統(tǒng)flowsim在城市交通組織與管理中的應(yīng)用研究

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1、·380·關(guān)愛(ài)生命預(yù)防事故微觀仿真系統(tǒng)FLOWSIM在城市交通組織與管理中的應(yīng)用研究張慶1郭敏2吳建平3(1．北京交通大學(xué)，系統(tǒng)工程研究所，北京，100044)(2．北京公安交通管理局科研所，北京，100061)(3．北京交通大學(xué)，中英智能交通中心，長(zhǎng)江學(xué)者，北京，100044)【摘要】本文以北京兩個(gè)典型的復(fù)雜路口為例，介紹了FLOWSIM微觀仿真系統(tǒng)在城市交通組織和管理中的應(yīng)用。特別是在大型環(huán)島和復(fù)雜交叉口的交通組織優(yōu)化和信號(hào)配時(shí)優(yōu)化中，應(yīng)用仿真系統(tǒng)的理論和方法，為解決目前城市交通的擁堵問(wèn)題提供了一種先進(jìn)的、切實(shí)可行的應(yīng)用技術(shù)和方法?！娟P(guān)鍵字】FL

2、OWSIM仿真系統(tǒng)交通管理交叉口仿真交通組織方案優(yōu)化引言目前，隨著我國(guó)城市交通需求的增長(zhǎng)，各大城市的交通堵塞也日益嚴(yán)重。僅以北京為例，2005年年底，北京的機(jī)動(dòng)車已達(dá)270多萬(wàn)輛，并且還在以每天1000多輛的速度增加，直接的影響是北京城區(qū)擁堵點(diǎn)和擁堵時(shí)間的增加。大城市的交通擁堵問(wèn)題，不僅給城市居民的出行帶來(lái)不便，還嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，每年都給國(guó)家造成數(shù)以萬(wàn)億元的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。國(guó)外自20世紀(jì)五六十年代就開始了對(duì)道路交通流的研究，提出了各種宏觀和微觀的交通流理論模型，如英國(guó)的FLOWSIM和PARAMICS、西班牙的AIMSUM、美國(guó)的TRA

3、N．SIMS和TSIS、德國(guó)的VISSIM等。這些計(jì)算機(jī)模擬模型已成為城市交通規(guī)劃、管理、系統(tǒng)評(píng)價(jià)和對(duì)各種智能交通系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)的主要手段。盡管北京ITS智能交通系統(tǒng)工程的實(shí)施在一定程度上加強(qiáng)了交通科技建設(shè)的步伐，提高了交通管理水平，但是，傳統(tǒng)的、經(jīng)驗(yàn)型的交通組織和交通管理，仍然難以滿足日益發(fā)展的交通需求。在大型交通工程的規(guī)劃與管理中，如北京的大型立交橋、大型路口和大規(guī)模路網(wǎng)等復(fù)雜的交通組織和交通管理實(shí)踐方面，迫切需要采用新一代交通領(lǐng)域的高技術(shù)即計(jì)算機(jī)仿真的手段，通過(guò)建立科學(xué)的交通模型，在計(jì)算機(jī)上模擬現(xiàn)實(shí)交通，進(jìn)一步解決交通組織和交通

4、管理中的決策問(wèn)題。1．解決城市交叉口擁堵的傳統(tǒng)交通組織和管理方法傳統(tǒng)的交通組織和交通管理的方法，是由交通工程技術(shù)人員根據(jù)交通工程的理論和經(jīng)驗(yàn)，采取的各項(xiàng)方案和措施。這些方案和措施包括：二、交通管理與秩序法規(guī)·381·(1)在交叉口建立交通管理的各項(xiàng)設(shè)施，包括交通標(biāo)志和標(biāo)線等；(2)根據(jù)機(jī)動(dòng)車的流量和流向，設(shè)計(jì)交叉口的渠化方案；(3)交叉口需要進(jìn)行信號(hào)燈控制時(shí)，通過(guò)機(jī)動(dòng)車交通流量的數(shù)據(jù)，進(jìn)行信號(hào)燈的配時(shí)設(shè)計(jì)；同時(shí)，通過(guò)行人和自行車的流量設(shè)計(jì)行人和自行車的配時(shí)方案。在交通量小、交叉口幾何模型簡(jiǎn)單即車道少、機(jī)動(dòng)車、行人和自行車等混合行駛少的情況下，傳統(tǒng)交通

5、組織方法可以完成對(duì)一個(gè)交叉口的交通組織和管理的工作。但是對(duì)于像立交橋這樣特大型交叉口以及入口車道達(dá)5車道以上的復(fù)雜交叉口，利用傳統(tǒng)的交通組織的方法，是很難實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策的，特別是對(duì)于一個(gè)交叉口的通行能力、延誤時(shí)間、旅行時(shí)間、停車次數(shù)等進(jìn)行方案的量化和比較時(shí)，很難判斷其方案的優(yōu)缺點(diǎn)。2．解決城市交叉口擁堵的微觀仿真方法2．1FLOWSIM微觀仿真模型簡(jiǎn)介FLOWSIM(FuzzyLogicbasedRoadWayTrafficSimulationModel)是英國(guó)南安普頓大學(xué)運(yùn)輸研究所基于模糊數(shù)學(xué)理論建立的一套微觀交通仿真模型?。它利用模糊數(shù)學(xué)理論建立了

6、能體現(xiàn)各種駕駛員固有駕駛行為的跟車模型、車道變換模型和并道模型。在FLOWSIM中，跟車模型的模糊數(shù)學(xué)計(jì)算由以下模糊推理邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)：陵：?陡：j圖1跟車模型的邏輯運(yùn)算圖示其中：DSSD表示跟車與前車的間距與目標(biāo)間距的差，DV表示跟車與前車的相對(duì)速度，c’代表加速度值的集合，最后可以得到確定的跟車加速度值A(chǔ)CC。FLOWSIM在英國(guó)等歐洲國(guó)家進(jìn)行了大量的模型檢驗(yàn)。自2000年起，F(xiàn)LOWSIM也在中國(guó)的幾個(gè)大城市對(duì)中國(guó)特有的自行車、行人等復(fù)雜的交通行為，進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)采集和研究工作，使其更加適合中國(guó)人的駕駛行為，為中國(guó)城市的交通問(wèn)題解決提供了一套科

7、學(xué)的決策方法和評(píng)價(jià)方法。FLOWSIM能夠適用予各種不同的路網(wǎng)：城市網(wǎng)絡(luò)、高速公路、一般公路、交通干線或多者混合情況；能夠模擬不同的交通控制：有信號(hào)交叉口、無(wú)信號(hào)交叉口(讓路或停車)、匝道控制、環(huán)島等；可用于交通預(yù)案分析研究，如道路關(guān)閉、交通事故等對(duì)道路交·382·關(guān)愛(ài)生命預(yù)防事故通的影響；可模擬VMS上顯示的消息對(duì)交通行為的影響；可模擬可變限速標(biāo)志對(duì)交通流的影響；能夠提供超過(guò)20種的統(tǒng)計(jì)輸出文檔：流量、速度、旅行時(shí)間、車道密度、車輛間距時(shí)間分布、沖突時(shí)間分布等。FLOWSIM可以廣泛應(yīng)用于道路規(guī)劃方案比較，交通組織、管理方案評(píng)價(jià)，交通控制系統(tǒng)優(yōu)化配

8、時(shí)。同時(shí)還被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究，如新型的智能交通系統(tǒng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性分析，對(duì)于周圍交通、環(huán)境的影響分析，以及社會(huì)