交通仿真软件-VISSIM操作与应用2015

VISSIM操作与应用曹静[e-mail]第一部分交通仿真概述主要内容1.仿真的定义2.交通仿真分类3.交通仿真应用范围4.交通仿真的优缺点5.交通仿真技术的发展6.仿真基本步骤1.仿真的定义•仿真技术---是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术等为基础，以计算机系统与相关的物理效应设备及仿真器为工具，利用模型对已经有的或设想的系统进行研究、分析、实验与运行的一门综合性技术。•仿真三要素:系统、模型、计算机Figure1.ThreeFactorsandThreeActivitiesinComputerSimulationSystemsComputerModelingSystemmodelingSimulationmodelingSimulationexperiment交通环境，仿真的对象反映仿真对象特性的模型计算机实现交通仿真的意义•在现实中很难凭借单纯分析的手段找到解决问题的方法•由于交通系统的规模和复杂性，导致不可能建立一个完全真实再现现实事件的系统•安全和成本因素•计算机仿真可以再现一些难以再现的观测结果（交通事故）2.交通仿真分类•宏观•CORFLO,FREQ,OREMS,METANET,TRANSYT•中观•DYNASMART,DYNAMIT•微观•AIMSUN,CORSIM,MITSIM,PARAMICS,SimTraffic,TRANSIMS,VISSIM•宏观仿真---•模拟道路/交叉口特性对交通流的影响•交通流解析模型•不涉及对单个车辆的模拟•不涉及驾驶行为•交通环境的静态仿真•CORFLO,FREQ,TRANSYT,VISUM•仿真标准步长:10sec--15minute•中观仿真---•车辆以车队的形式按照所在路段或区间的平均速度行驶•假定相同路段或区间内的所有车辆以同一速度行驶•模拟单个车辆的路径选择•车队中各车辆驾驶行为相同•DYNASMART,DYNAMIT•仿真标准步长:6sec•微观仿真---•模拟交通系统中的各个细节•模拟单个车辆和车辆之间运行特性•车辆位置根据车辆跟驰逻辑关系与换车道规则结合随机因素实时更新•仿真中包含对驾驶行为变量与车辆自身动力学变量的模拟•交叉口车辆间的相互作用，通过设置让行规则、可接受间隙规则和交通控制逻辑加以实现•AIMSUN、PARAMICS、VISSIM……•仿真标准步长:1sec对交通系统的描述范围和细致程度LevelofDetailHighLowEMME-2TRANPLANPlanningModelsTransCADDYNASMARTMeso-simulationDYNAMITTRANSYTMacro-simulationFREQCORFLOLargeGeographicAreaSmallCORSIMMicro-simulationSimTrafficVISSIMParamicsAIMSUNMITSIMTRANSIMS3.交通仿真应用范围•交通设施设计评价•交通组织方案比选•交通控制和运营分析•高速公路交通管理•公共交通运输•交通疏散•理论研究与模型开发、改善4.交通仿真的优缺点•优点---(1)灵活性(不受时间和空间的制约)(2)可重复性(克服交通调查的不可再现性)(3)可进行方案实施前后的比较(4)节省人力和时间•缺点---(1)容易误导用户(2)只是客观系统的模拟，并不是系统的最优化(3)难以获得模型标定所需大量数据(4)仿真结果不易被接受(信任度较低)5.仿真技术的发展•第一阶段（20世纪40年代末-60年代初）•核防护问题•英国道路研究实验室（TRRL）于1951年完成交叉口仿真•1953年美国加利福尼亚大学交叉口和高速公路仿真诞生简单的、基础的、小范围仿真模型•第二阶段（20世纪60年代初-80年代初）•德国卡尔斯鲁厄大学交通研究所Wiedemann于1974年著《道路交通流的计算机仿真》•20世纪60年代初，宏观交通仿真•20世纪60年代末，微观交通仿真软件开发阶段•第三阶段（20世纪80年代初--）•系统建模突破微观模型与宏观模型界限，出现混合模型（INTEGRATION）•仿真软件向大型化、综合性发展（Trips、TransCAD、Paramics）•从软件开发转向系统模型改进•新的计算机技术应用（仿真界面更友好、人机交互方便）（VISSIM、VISEM、AMSUN）•80年代我国交通仿真开始发展全方位综合发展阶段•新阶段•基于Agent（智能体/单元）的仿真•硬件系统在环仿真•下一代仿真---NGSIM（NextGenerationSimulation）•行为仿真•主要关注核心行为仿真模型的建立与完善使仿真更趋于“真实”6.仿真基本步骤•明确问题•选择适当的仿真软件•数据采集和处理•参数标定•仿真运行与调试•分析仿真输出结果•方案评价与确定第二部分VISSIM仿真主要内容1.VISSIM简介2.数据准备3.基本操作4.视图设置5.路网模型搭建6.仿真参数设置与运行调试7.仿真输出1.VISSIM简介•德国PTV公司开发，离散的、随机的，以0.1S为时间步长的微观仿真软件•是一种微观的、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具•车辆的纵向运动采用了”心理-生理跟车模型”•横向运动(车道变换)采用了基于规则的算法•不同驾驶员行为的模拟分为保守型和冒险型1.1VISSIM功能及用途•信号交叉口相位的开发、评估和调整•可进行线控、面控和感应式协调控制路网评价和优化•可以进行信号控制、无信号控制交叉口、环岛和立交设计方案的比选•可用于交织区交织行为（曲折行进）分析•可用于交通影响评价1.1VISSIM功能及用途•支持轻轨和公交系统的布局、容量与管理评价•支持公交优先方案（如公交专用道、公交优先信号）的评估•支持街道和建筑物内行人的建模和仿真，评价和演示道路交通和行人之间的交互作用1.2应用举例应用举例6—立交桥下辅路交叉口分析2.数据准备•仿真目标分析：仿真时段、热身时长、基本输出数据内容和精度要求•仿真数据调查：根据仿真目标确定准备数据内容（见后）、模型构建策略和精度、仿真运行方法2.1网络数据•现状或设计的路网方案图：比例尺最好大于1:2000，1:500或1:200效果更好，VISSIM支持的背景图格式有：2.1路网数据•详细的交通设计（交叉口渠化）方案：车道线及车道功能、信号灯、检测器等•车道数与车道宽度•公交站点位置和尺寸（如需考虑）•停车线位置•右转限速•应用动态交通分配时，还需要加入交通小区和停车场2.2交通流数据•交通流中各种车辆成分及其比例：各种车辆的物理尺寸、动力性能，可以在VISSIM的车型库里选择•车辆类型、交通管制的交通方式对象等•各种交通方式的静态路径流量•当采用动态交通分配时，应该给出与路网中小区对应的OD矩阵•公交车辆与公交线路数据2.2交通流数据•各类车辆的期望行车速度分布，以及在路网中不同位置的车速的变化•在需要对模型进行标定时，还需要部分行程时间和饱和流量2.3信号控制数据•每个交叉口的信号周期、绿灯时长和红黄时长•定时控制：每个信号灯组的红灯结束时间和绿灯结束时间•感应控制•信号阶段定义•信号阶段的间隔定义（从CROSSIG导出）•最小绿灯和红灯时长•感应控制逻辑流程图•感应逻辑实施的相关参数2.4公交数据•公交线路路径和走向•公交站台的几何尺寸•公交车辆的期望行驶车速——尤其是转弯地方•仿真时段内公交发车时刻表或发车间隔•乘客上下车的时间分布，可以对不同线路、不同站点分别进行定义•服务水平的分布•特殊仿真需求数据（如路径等待时间）2.4公交数据•车辆几何尺寸和物理性能参数•最大加速度和最小加速度•对于感应控制——公交优先控制，定义感应区段长度•对于感应控制——公交优先控制，感应设备位置信息3.基本操作•操作界面•鼠标和键盘操作•模式3.1操作界面标题栏菜单栏工具栏状态栏图标主界面栏目描述标题栏显示仿真程序的名称，版本号，当前的升级包编号，以及路网文件名称；如果是DEMO文件，“Demo”的字样会添加在版本号后面菜单栏•包含软件运行的各种功能，模型基础参数设置的入口。•某些菜单命令指向子菜单或窗口：显示一个下拉菜单，...打开一个窗口•用户可以重新排列、插入、删除菜单选项，所有的菜单命令都可以放置到任何一个工具栏内工具栏视图导航、文件快捷、仿真运行控制，交通要素对象的选型与编辑等。状态栏编辑状态下显示提示、运行状态下显示运行信息等。图标用户可以在VISSIM路网右上角较低的位置插入自定义的图标。为了实现这一功能，用户需要准备一个名为CUSTOM.BMP的文件，并放置在VISSIM.EXE所在目录里主界面图形用户界面，编辑仿真路网模型和加载交通生成点、统计设备等。每编辑一类路网元素时，需在工具栏上选择相应的元素类型。3.1操作界面3.2鼠标•左键•[单击]是用来选择道路元素的，如让行规则、停车线、公交站点、Link和Connector•[双击]是用来连接被选中道路元素的属性数据的•右键•添加新的道路元素•单击路网空白处，可以看到在当前编辑模式下所有元素的列表3.3键盘仿真编辑仿真控制Ctrl+A道路显示：道路/道路中线F5开始仿真Ctrl+B显示/不显示背景图ESC终止仿真Ctrl+D2D与3D切换+加速仿真PageUp放大-减速仿真PageDown缩小*以最大速度仿真上下左右平移Home全局显示Del删除已选路网元素•选择模式•单选（标准模式）•多选•标识模式（二维）•编辑模式针对不同道路元素，有不同的编辑模式3.4模式多选模式•在一次选择中多次选取或删除路段、连接器和节点：•按住并拖动鼠标左键，将目标路段、连接器和节点拉入一个矩形选框内。•使用鼠标左键逐个点击目标路段、连接器和节点。•按住Shift，拉动矩形选框，一次添加多个路段/连接器。•按住Ctrl，拉动矩形选框，一次删除多个路段/连接器。•按住Ctrl，在选择范围之外点击鼠标左键，取消已选取的全部内容。•在选择范围内点击鼠标左键，移动选定的所有路段/连接器。•多选模式下可修改的路段属性数据：•路段类型、坡度、区段评价、区段长度、费用、车道关闭、连接器•多选模式下，可修改的连接器属性数据：•紧急停车位置、车道变换位置、针对某一车辆等级关闭车道（动态交通分配）、行驶方向4.视图设置•显示选项•2D模式•3D模式4.1显示选项•C:/Programfiles/PTV_Uni/VISSIM510/Examples/Demo/Roundabout_Buehl.DE/3Roundabouts.inp•查看→选项→路网•普通：显示路段全宽•中心线：仅显示中心线•蓝色：正常路段•绿色：不可见路段（隧道或地下通道）•粉红色：连接器•红色：公交站点•不可见：仅选中时高亮显示，可用于背景图片上的仿真运行。•查看→选项→路网•显示指南针：双击指南针图标激活编辑模式•旋转：左键拖动•移动：Shift+左键拖动指南针激活，节点评价输出文件中的方向指南针为参照，否则默认上方为北•车道标记宽度（车道线0=不显示）•最小车道宽度（象素）•查看→选项→交通•单个车辆/行人：单车/人独立动画显示•配置：车辆显示颜色•时间间隔：默认值1---刷新1帧/1仿真步长•集聚值：根据各路段区段相应参数属性显示不同颜色，不显示车辆•配置：选择要使用的参数和颜色代码•查看→选项→交通•无法可视化：仿真运行期间不显示车辆和集聚值，使仿真运行速度最大化•每次步长全部刷新：VISSIM在每个时间间隔完全刷新整个屏幕•查看→选项→颜色•天空、陆地、路段、标记颜色按钮•使用路段类型颜色：根据路段类型赋予路段颜色，（2D模式下不可用）若不选则所有路段同色•设置为默认颜色•查看→选项→颜色•标记：根据选定属性，显示路段/连接器的颜色•无•车道限制（每个车道应至少对一个车辆类别实行了限制）•坡度（值不为0）•路段评价（激活）•费用/额外费用（至少有一个值不为0）•连接器关闭（至少对应一种车辆类别）•查看→选项→颜色•位图显示：更改2D模式下的背景