試論微觀交通仿真在新建停車庫交通影響評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

李曉敏

摘要 城市化建設(shè)進(jìn)程不斷加快在很大程度上促進(jìn)城市發(fā)展，但是大量人口涌入城市以及居民汽車保有量不斷增加，城市交通擁堵問題日益嚴(yán)重，其中最為突出的是“停車難”現(xiàn)象，許多群眾出行后都面臨著停車位“一位難求”的問題。通過停車庫建設(shè)，能夠有效解決該問題，但是必須明確停車庫建成后對(duì)交通的影響，防止因新建停車庫導(dǎo)致交通擁堵問題出現(xiàn)，明確新建停車庫的綜合效益。為此，需要有效采用微觀仿真理論對(duì)新建停車庫帶來的交通影響進(jìn)行分析，從而優(yōu)化城市交通設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞 微觀仿真;新建停車庫;交通影響;評(píng)價(jià)應(yīng)用;優(yōu)化措施

中圖分類號(hào) U491 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）03-0025-03

0 引言

在當(dāng)前城市交通建設(shè)規(guī)劃中，一般會(huì)采用定性分析或主觀判斷的方式對(duì)新建停車庫于交通的影響進(jìn)行分析，但是這種分析方式會(huì)受到主觀因素的影響，缺乏客觀性和科學(xué)性，從而導(dǎo)致分析結(jié)果不夠準(zhǔn)確。為了準(zhǔn)確把握新建停車庫對(duì)交通的具體影響，文章提出采用微觀仿真理論對(duì)其進(jìn)行分析。

1 交通仿真的基本概念及其作用分析

1.1 交通仿真的基本概念

交通仿真是指通過現(xiàn)代信息領(lǐng)域中的仿真技術(shù)，對(duì)交通行為進(jìn)行建模分析的一項(xiàng)技術(shù)，通過仿真化處理，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)交通運(yùn)行時(shí)間和空間變的實(shí)時(shí)跟蹤，且能夠模擬出交通的隨機(jī)性特點(diǎn)，微觀仿真技術(shù)則是從微觀角度對(duì)其進(jìn)行仿真分析，從而得到某區(qū)域在一段時(shí)間內(nèi)的交通運(yùn)行數(shù)學(xué)模型。交通仿真模型一般由仿真對(duì)象、仿真建模、仿真編程、仿真試驗(yàn)以及仿真結(jié)果5個(gè)部分構(gòu)成，微觀交通仿真是其中一種重要類型，該技術(shù)對(duì)于交通系統(tǒng)的要素和行為細(xì)節(jié)描述程度最高，能夠更加直觀且真實(shí)地反映出交通運(yùn)行的真實(shí)情況，比如通過采用微觀仿真技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)以車輛為基本單元，對(duì)車輛在道路中的多種微觀行為進(jìn)行實(shí)時(shí)反映和跟蹤，從而得到真實(shí)的仿真結(jié)果，以該結(jié)果對(duì)交通規(guī)劃進(jìn)行調(diào)整，能夠有效提升城市交通規(guī)劃科學(xué)性[1]。

1.2 交通仿真的作用

交通仿真能夠?qū)ΜF(xiàn)有交通道路規(guī)劃的運(yùn)行情況實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確把握，同時(shí)能夠?qū)ξ磥斫煌ㄟ\(yùn)行情況進(jìn)行預(yù)測，對(duì)于一些復(fù)雜的交通問題和現(xiàn)象進(jìn)行解釋和描述，從而找到交通道路規(guī)劃中存在的問題，是優(yōu)化城市交通設(shè)計(jì)的重要方式。相比交通領(lǐng)域采用的常規(guī)定性分析和主觀判斷方式而言，交通微觀仿真具有如下幾項(xiàng)優(yōu)勢：

（1）仿真靈活性和柔性提升。通過采用交通微觀仿真方式，能夠?qū)煌ㄒ刂械淖兓?guī)律和各要素之間的相互影響進(jìn)行分析，具有良好的靈活性和柔軟性。

（2）仿真準(zhǔn)確性。微觀仿真模型以真實(shí)的交通信息作為基本元素，比如車輛、道路、車庫以及信號(hào)燈，這些元素是當(dāng)前交通中真實(shí)存在的要素，從而能夠提高仿真分析結(jié)果準(zhǔn)確性，更加真實(shí)地呈現(xiàn)出交通運(yùn)行存在問題。

（3）仿真開放性。微觀仿真技術(shù)以計(jì)算機(jī)技術(shù)作為基礎(chǔ)，通過采用相應(yīng)的軟件，能夠在軟件中增加影響交通的基本要素，且分析結(jié)果能夠與用戶實(shí)現(xiàn)交互，有效提升交通仿真開放性，用戶能夠自由增加基本元素。

（4）仿真描述功能較強(qiáng)。因?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)行具有隨機(jī)性特征，而傳統(tǒng)的分析方式以定性分析為基礎(chǔ)，難以描述出其隨機(jī)變化，從而會(huì)對(duì)分析結(jié)果準(zhǔn)確性造成影響，而微觀交通仿真能夠?qū)ζ潆S機(jī)性進(jìn)行描述，能夠提高分析科學(xué)性[2]。

2 交通仿真建模處理分析

2.1 微觀仿真工具應(yīng)用

在微觀仿真工具的選擇方面，采用VISSIM工具，VISSIM是一種技術(shù)較為先進(jìn)的交通仿真工具，能夠模擬交通工具及其行為的基本特點(diǎn)，應(yīng)用范圍較為廣泛，具有離散和隨機(jī)性特征，能夠?qū)崿F(xiàn)以0.1 s時(shí)間步長為基礎(chǔ)的微觀仿真分析。VISSIM能夠在一個(gè)仿真模型中，對(duì)所有參與交通運(yùn)行的要素進(jìn)行模擬，包括機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、公共交通、軌道交通以及行人等，通過微觀仿真建模，能夠得到立體的三維模型，且該模型中的數(shù)據(jù)可以量化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)交通運(yùn)行情況的全面性分析[3]。

2.2 理論模型分析

交通微觀仿真模型對(duì)于精確性要求極高，任何一個(gè)要素出現(xiàn)不準(zhǔn)確的問題，都會(huì)對(duì)最終分析結(jié)果造成影響，從而無法有效指導(dǎo)交通運(yùn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)工作開展。模型精確性受到各行為模型匹配度較大影響，同時(shí)會(huì)受到仿真數(shù)據(jù)真實(shí)性和可靠性的干擾。VISSIM工具具有完善的車輛跟蹤模型理論，能夠?qū)煌ㄟ\(yùn)行期間車輛的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行描述，包括車輛行駛、車輛加速、車輛減速、車輛停止、車輛排隊(duì)以及交通擁堵問題等。VISSIM工具的理論模型與心理—生理跟馳模型以及變道模型是構(gòu)建交通微觀仿真模型的重要基礎(chǔ)。其中，心理—生理跟馳模型產(chǎn)生于1970年左右，主要是用于描述司機(jī)心理安全距離、加速和減速，從而得到一個(gè)循環(huán)過程，構(gòu)建車輛加速和減速的變化過程;變道模型是分析必要變道和自由變道的理論基礎(chǔ)，必要變道是指車輛達(dá)到某個(gè)道路點(diǎn)位時(shí)的必要決策，自由變道是指車輛為了加速或自由行駛空間而進(jìn)行的非必要變道，變道理論模型按照車輛變道時(shí)的速度和后車速度，通過計(jì)算獲取變道時(shí)間差準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，之后根據(jù)結(jié)算結(jié)果對(duì)其變道過程進(jìn)行描述。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

VISSIM工具能夠?qū)煌ǖ膶?shí)時(shí)運(yùn)行情況進(jìn)行仿真評(píng)價(jià)，還可以結(jié)合相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行定量分析。在采用VISSIM工具時(shí)，常用的交通評(píng)價(jià)指標(biāo)包括斷面交通流特點(diǎn)、路段交通特點(diǎn)以及道路整體交通特點(diǎn)。斷面交通流特點(diǎn)需要通過收集點(diǎn)對(duì)斷面交通特點(diǎn)的參數(shù)檢測，包括斷面交通實(shí)時(shí)流量、平均速度以及評(píng)價(jià)加速度等參數(shù);路段交通特點(diǎn)是對(duì)車輛出行時(shí)間的研究，從而得到選擇路段的行程時(shí)間以及延誤時(shí)間等;道路整體交通特點(diǎn)需要利用道路評(píng)價(jià)延誤、評(píng)價(jià)速度等參數(shù)，對(duì)道路整體運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析。

2.4 交通微觀仿真評(píng)價(jià)流程分析

選擇VISSIM工具對(duì)新建停車庫的交通影響情況進(jìn)行分析，其評(píng)價(jià)流程共計(jì)分為6個(gè)模塊，分別為：

（1）明確新建停車庫所處范圍，對(duì)其所處范圍內(nèi)的交通基本信息進(jìn)行收集，從而形成交通微觀仿真模型基礎(chǔ)。

（2）構(gòu)建道路網(wǎng)絡(luò)，按照交通特點(diǎn)基本數(shù)據(jù)設(shè)置VISSIM工具內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)，從而構(gòu)建完善的范圍交通模型。

（3）對(duì)模型進(jìn)行校正處理，將模型與真實(shí)情況進(jìn)行對(duì)比和分析，提高模型參數(shù)準(zhǔn)確性，進(jìn)而提升其整體可靠性。

（4）將新建停車庫模型導(dǎo)入，并按照實(shí)際情況設(shè)置停車庫的多項(xiàng)基本參數(shù)。

（5）VISSIM工具仿真運(yùn)行。

（6）得到仿真結(jié)果，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析。

3 實(shí)踐應(yīng)用案例分析

3.1 案例情況介紹

H市某大型商場為了滿足消費(fèi)者的停車需求，需要新建一個(gè)停車庫，按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃，該停車庫采用地上3棟機(jī)械式立體車庫，地下兩層停車庫，停車位設(shè)計(jì)1 290輛，建成后屬于H市最大停車庫。在該新建停車庫的設(shè)計(jì)方案中，共計(jì)設(shè)計(jì)3個(gè)出口，出口為8 m雙向出入口，每個(gè)出口兩個(gè)車道。因?yàn)樵撔逻M(jìn)停車庫項(xiàng)目規(guī)模較大，為了防止停車庫建成后對(duì)周圍交通運(yùn)行造成影響，在項(xiàng)目建設(shè)前，技術(shù)人員采用VISSIM工具建立新建停車庫交通微觀仿真模型，從微觀的角度對(duì)停車庫進(jìn)行分析，得到其對(duì)交通運(yùn)行的影響結(jié)果，并根據(jù)影響結(jié)果對(duì)項(xiàng)目規(guī)劃進(jìn)行調(diào)整，避免出現(xiàn)交通擁堵問題。

3.2 道路模型構(gòu)建

采用VISSIM工具，構(gòu)建新建停車庫周圍100 m的道路模型，模型包括周圍區(qū)域道路的具體情況，圖像質(zhì)量清晰度良好。

3.3 交通微觀仿真參數(shù)設(shè)置

首先，在交通運(yùn)行參數(shù)設(shè)置方面，跟車模型構(gòu)建利用Widdemann模型，車輛前方的可視距離最小值設(shè)置為0，最大可視距離設(shè)計(jì)為250 m，在該范圍內(nèi)能夠觀察到2輛車輛的運(yùn)行情況;車輛變道模型的緊急停車距離設(shè)置為150 m，最大減速度設(shè)置為?5 m/s2，車輛停止消失時(shí)間設(shè)計(jì)為60 s，最小車口視距設(shè)置為0.2 m。同時(shí)，為了能夠確保車輛在停車和駛出過程中能夠更加有序，在該微觀模型中設(shè)置“不允許橫向超車”“車輛菱形排隊(duì)”，車輛與靜態(tài)障礙物的停車距離設(shè)置為0.5 m，在車輛以50 km/h的速度行駛狀態(tài)下，最小橫向距離設(shè)置為1 m;在車輛以0 km/h的速度行駛狀態(tài)下，最小橫向距離設(shè)置為0.2 m。

其次，在新建停車庫的仿真參數(shù)設(shè)置方面，因?yàn)樾陆ㄍ＼噲龅慕ㄔO(shè)目標(biāo)是滿足該大型商場消費(fèi)者停車需求，并分析其對(duì)周圍交通的影響，所以交通微觀仿真模型參數(shù)設(shè)置需要兼顧高峰時(shí)間段的車流量，按照該項(xiàng)目的特征，商場高峰時(shí)間為每天8：00—11：00，按照同類項(xiàng)目調(diào)查、車庫吸引發(fā)生量，該新建停車庫的利用率設(shè)置為95%，停車周轉(zhuǎn)設(shè)置為每天3.2次，高峰時(shí)間段內(nèi)每小時(shí)吸引系數(shù)為每天的15%，發(fā)生系數(shù)設(shè)置為全天發(fā)生的8%。表1為交通微觀仿真模型輸入的主要參數(shù)。

3.4 3D模型構(gòu)建分析

為了能夠更加真實(shí)地描述該新建停車場周圍交通環(huán)境，采用SketchUp以及PhotoShop軟件對(duì)該區(qū)域內(nèi)的構(gòu)筑物、基礎(chǔ)設(shè)置和新建停車庫自身建立三維模型，并將薩內(nèi)模型利用V3D融合到交通微觀仿真模型中。

3.5 模型校正和運(yùn)行分析

在對(duì)模型校正的過程中，為了提高交通微觀仿真結(jié)果真實(shí)性，通過提高其與實(shí)際情況相似性的方法，以及對(duì)參數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)優(yōu)化，之后對(duì)該模型進(jìn)行多次運(yùn)行，以多次運(yùn)行得到的平均數(shù)作為結(jié)果，從而保證交通微觀仿真結(jié)果準(zhǔn)確性，提高仿真結(jié)果與實(shí)際情況匹配度。

3.6 結(jié)果評(píng)價(jià)分析

通過采用VISSIM工具，對(duì)新建停車庫和周圍交通運(yùn)行情況進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果包括平均速度、平均延誤等評(píng)價(jià)道路交通運(yùn)行水平的參數(shù)，從而能夠明確新建車庫完成后對(duì)周圍交通運(yùn)行的具體影響。表2為仿真結(jié)果輸出的具體數(shù)據(jù)。

根據(jù)上述交通微觀仿真輸出結(jié)果顯示，在新建停車庫建設(shè)完成后，該范圍內(nèi)道路平均延誤、平均停車次數(shù)等有一定提升，道路平均延誤相降低0.73 s，平均行駛速度提高1.49 km/h，平均停車次數(shù)降低0.1次。主要是因?yàn)樵谠撔陆ㄍ＼噹旖ǔ汕?，該道路存在亂停車問題，亂停車導(dǎo)致交通較為擁堵，整體交通通行能力下降;在新建車庫建設(shè)完成后，占據(jù)路邊停車的車輛會(huì)進(jìn)入停車庫中，從而提高道路交通運(yùn)行能力，將道路通車能力進(jìn)一步釋放，車輛在該路段行駛過程中更加暢通，說明新建停車庫對(duì)于周圍交通運(yùn)行具有正向影響作用，能夠在一定程度上提高該路段通車能力。

4 交通微觀仿真應(yīng)用案例評(píng)價(jià)

通過將交通微觀仿真應(yīng)用于H市某新建車庫的案例可以看出，交通微觀仿真對(duì)于評(píng)價(jià)道路交通運(yùn)行能力具有重要作用，能夠得到某新建建筑對(duì)于周圍交通運(yùn)行影響的準(zhǔn)確結(jié)果。該案例證明，新建停車庫能夠吸收部分范圍內(nèi)占據(jù)路邊的停車車輛，使得路段通車能力提升，說明停車庫建設(shè)對(duì)于改善城市交通擁堵問題具有良好作用。交通微觀仿真還可以應(yīng)用在其他影響交通要素的評(píng)價(jià)中，通過采用科學(xué)的建模處理，結(jié)合真實(shí)數(shù)據(jù)，能夠得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果，說明該方法具有廣闊的應(yīng)用前景，相比于傳統(tǒng)的影響評(píng)價(jià)方法而言，該技術(shù)應(yīng)用具有更高的科學(xué)性，能夠有效解決存在的多項(xiàng)問題，對(duì)于城市交通道路規(guī)劃建設(shè)具有重要意義，所以需要提高交通微觀仿真技術(shù)應(yīng)用水平。

5 結(jié)束語

綜上所述，該文全面闡述了交通微觀仿真的基本內(nèi)涵和作用，并對(duì)交通微觀仿真技術(shù)所應(yīng)用工具、理論模型以及基本流程進(jìn)行分析，最后結(jié)合H市某新建停車庫的實(shí)踐案例，對(duì)具體應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，能夠?qū)ξ覈鞘薪煌ㄔO(shè)計(jì)規(guī)劃起到一定的借鑒和幫助作用，促進(jìn)城市更好地發(fā)展與建設(shè)。

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