基于VISSIM仿真对小区开放与道路通行状况关系的研究

摘要：利用仿真软件VISSIM最大程度还原车辆跟驰行为从而获得小区开放前后有关道路通行方面的一些可测数据，即周边干道平均车速、车均延误、车流量与小区入口之间的关系，从而得到小区的开放程度对道路通行状况的影响。

关键词：PTV—VISSIM；车辆跟驰模型；Braess悖论；道路通行能力

一、引言

车辆跟驰行为是最基本的微观驾驶行为，描述了在限制超车的单行道上行驶车队中相邻两车之间的相互作用。其模型是典型的微观交通流模型。PTV—VISSIM是一种微观的、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具，用以城市交通和公共交通运行的交通建模。Braess悖论是指在个人独立选择路径的情况下，为某路网增加额外的通行能力，如增加路段，反而会导致了整个路网的整体运行水平降低的情况。

道路通行能力是指道路设施所能疏导交通流的能力。即在一定的时段和正常的道路、交通、管制及运行质量要求下，道路设施通过交通流质点的能力。通行能力一般以每个车道的车流量表示，反映了道路疏通交通的最大能力以及在规定特性前提下，道路所能承担车辆运行的极限值。对于小区内部及周边道路需要考虑车流量和周边车辆的拥堵程度，故采用几个可以反映通行状况的可测指标来观察小区开放对道路通行的影响。

本文使用VISSIM仿真软件测试了小区的不同开放程度下道路的平均车速、停车率、平均延误数据和干道车流量，用以评价道路的通行状况。论文得到结论，一定程度下小区的开放会提高道路的通行状况并解决部分的拥堵问题。

二、VISSIM仿真软件

（一）车辆跟驰模型

跟驰模型是交通仿真不可或缺的理论基础，是运用动力学的方法来研究前方车辆运动状态变化所引起跟驰车的相应行为的模型，通过分析各车辆逐一跟驰的方式来解释单车道交通流特性，从而在驾驶人微观行为与宏觀交通现象之间架起一座桥梁。利用该模型可研究前导车与跟驰车在日常跟驰行为中的关联，最终在理论上提出跟驰车辆应当怎样在保持安全距离较小的同时对前车进行跟踪，以提高道路的通行能力。

（二）PTV—VISSIM

交通仿真模型的精确性主要取决于车流量模型的质量。VISSIM采用的跟车模型是Wiedemann于1974年建立的心理——生理类驾驶行为模型，通过改进得到了最优间距车辆跟驰模型，从而最大程度还原车辆跟驰行为的真实过程。VISSIM仿真软件内部由交通仿真器和信号状态产生器两部分组成，它们之间通过接口交换检测器数据和信号状态信息。VISSIM既可以在线生成可视化的交通运行状况，也可以离线输出各种统计数据，如：行程时间、排队长度等。

三、实例分析

（一）小区及开放方案的实例化

为了方便分析，此处建立一个500m×500m的居住小区，四周是双向四车道的干道，小区内有横纵共六条支路，支路均为双向两车道，原来小区与外界只有一个出入口，如图1所示：

假定外围道路单位时间内进入该区域的车辆数均匀，记为汇入车辆数，外界八个路口汇入该区域的车辆平均分配给四条干道，则每条干道的汇入车辆数为。

当小区开放程度增加时，即小区的入口数增加（如图3），使得有效通行路段增加。小区未开放即仅有一个入口时，有效通行路段为四条干道；当小区入口数增加为2时，有效通行路为四条干道再加上中间那条横向的支路。

（二）VISSIM仿真数据

根据文献得知南京市城区里双向四车道白天单位时间内的车流量约为4000—6000辆，夜间约为1000辆左右。假设城市汇入车辆为4000辆，小区支路与干道的交叉处既可左转也可右转，小区内部行人行走速度与骑自行车的速度皆不影响车辆的通行。将小区内支路与干路打通以形成入口，道路通行状况的数据分析。

根据VISSIM模拟数据，利用MATLAB绘出入口数与平均车速的关系图，如下图所示。

图2 平均车速随入口数变化

在一定的范围内，小区出入口越多，可通行道路数越多，干路交通压力减小，平均车速也有所上升；当入口数过多时，路口的密集度也会增高，不同道路会车的影响使干道上车辆顺畅度便会降低许多，车速降低，说明该模型符合Braess悖论。

利用MATLAB绘出车流量和车均延误与平均车速的关系图，如下图所示。

当小区入口增多时，车辆的选择性变多，各个支路分散了干道的压力，车流量减少，车均延误时间也有着明显下降。同时由VISSIM的仿真数据也可看出，停车次数也减少，符合模型的实际情况。

四、小结

本文通过对道路通行能力的分析得到评价道路通行状况的一些可测指标，同时使用PTV—VISSIM仿真软件对不同开放程度下的小区模拟得到有关道路通行状况的数据，进而分析小区开放对道路通行状况的影响。得到结论，在一定程度下，随着小区入口数的增多，即小区开放程度的增大，道路上的平均车速增加，延误和车流量会减小，说明了小区的开放会使道路的同行状况变好。不过当入口数过于密集时，岔路口过多也会导致道路的拥堵，符合Braess悖论。

【项目编号：重庆市高等教育教学改革研究项目143057、153081，重庆市研究生科研创新项目CYS16183，重庆交通大学实验室开放基金项目SYK201674，重庆交通大学实验教改项目SYJG201532，重庆交通大学教育教学改革研究项目1404004。】

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