交通工程科技创新实践活动

1、交通与汽车工程学院科技创新实践活动报告书课 程 名 称:交通工程专业科技创新实践活动课 程 代 码: 3510239 题 目: 红合路口交通仿真 年级/专业/班: 学 生 姓 名: 学 号: 开 始 时 间: 2014 年 3 月 17 日完 成 时 间: 2014 年 3 月 21 日课程设计成绩：学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际能力（20）创新（5）报告书（计算书、图纸、分析报告）撰写质量（45）总 分（100）指导教师签名： 年 月 日1任务及分析此次交通工程专业科技创新实践活动的主要任务是利用交通工程专业实验室现有软硬件设备，结合交通工程专业知识，进行一些创新性的交通工程方面的

2、研究和设计。着力于培养学生综合运用所学理论和方法解决实际问题的能力，使学生能应用所学的理论知识解决实际的问题，熟悉交通工程领域的相关知识。具体任务可以分为以下7点：1、理解和掌握微观交通仿真的理论和方法2、熟悉并掌握微观交通仿真软件VISSIM的常用基本操作3、寻找一实际的信号交叉口，调查该交叉口的交通状况，重点是交通量和信号配时情况4、利用VISSIM构建交叉口的仿真模型5、优化仿真模型，使其与实际交叉口的运行情况吻合6、运行仿真程序，获取运行参数，评价交叉口运行状况7、撰写科技创新实践活动报告书从任务解析来看，这次创新实践活动是对以前学过的知识进行融会贯通，应用到现实生活中来，首先我们要回

3、顾上学期学习的VISSIM软件的操作方法，然后要去选择一个交叉口，对它的交通量、信号配时等进行实地勘测，最后进行仿真。整个创新实践活动过程，除了需要对VISSIM软件有比较深刻的了解外，还需要小组成员团结协作才能顺利完成。2.软件、交通调查规范和方法简介此次交通工程专业科技创新活动所要涉及的软件主要是PTV-VISSIM，但在做仿真时，底图是必不可少的，由于条件有限，无法对实际的交叉口进行航拍，所以借用学过的AUTOCAD绘制底图。对于仿真中需要的交通流量、信号配时等数据，严格按照GA299-2001_道路交通流量调规范中的要求进行调查。2.1VISSIM软件简介PTV-VISSIM 是一种微

4、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。它可以分析各种交通条件下，如车道设置、交通构成、交通信号、公交站点等，城市交通和公共交通的运行状况，是评价交通工程设计和城市规划方案的有效工具。自1992年进入市场以来，VISSIM 已经成为模拟软件的标准，其投入的深入研发力量和世界范围内的大批用户保证了VISSIM 在同类软件中处于领先地位。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。1交通

5、仿真器是一个微观交通仿真模型，它包括跟车模型和车道变换模型。信号状态产生器是一个信号控制软件，可以通过程序实现交通流的控制逻辑。逻辑在每一个离散的时间间隔（可以是1-0.1 秒）内从交通仿真器中提取检测器数据，用以确定下一仿真秒的信号状态。同时，将信号状态信息回传给交通仿真器图2.1.1交通仿真器和信号状态产生器之间的交流2.2.AutoCAD软件简介AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是Autodesk（欧特克）公司首次于1982年开发的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD

6、具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。AutoCAD具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行。在进行平面绘图时，AutoCAD能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图形对象，并提供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等绘图辅助工具。在编辑图形方面，AutoCAD具有强大的编辑功能，可以移动、复制、旋转、阵列、拉伸、延长、修剪、缩放对象，可以创建多种类型尺寸，标注外观可以自行设定，可以轻易在图形的

7、任何位置、沿任何方向书写文字，可设定文字字体、倾斜角度及宽度缩放比例等属性。它的图层管理功能，使图形对象都位于某一图层上，可设定图层颜色、线型、线宽等特性。在三维绘图方面，AutoCAD可创建3D实体及表面模型，能对实体本身进行编辑；可将图形在网络上发布，或是通过网络访问AutoCAD资源；允许用户定制菜单和工具栏，并能利用内嵌语言Autolisp、Visual Lisp、VBA、ADS、ARX等进行二次开发。2.3.道路交通调查规范简介通过查阅GA299-2001_道路交通流量调查规范，下面简介几个这次交通调查所要涉及的规范及标准。1、交通流量traffic volume单位时间内通过某一道

8、路或某一车道、人行道、人行横道横断面的车辆或行人数量，分为机动车交通流量、非机动车交通流量和行人交通流量，指往返两方向的合计值，如特指某流向或某分隔道、人行横道的值时应予注明。2、交通流量调查对象分类机动车分类参照GA 24.4的规定，分为大型客车、大型货车及其他大型汽车、小型客车、小型货车及其他小型汽车、拖拉机、农用运输车、专用机械、电车、挂车。 非机动车分类参照GB 918.2的规定，分为自行车、其他人力车、畜力车。各地可根据当地车类分布的实际情况，适当调整车辆分类类别，行人不分类别。中华人民共和国道路交通安全法实施条例规定，在没有实施多相位信号灯控制的交叉口，绿灯亮时，允许各行驶方向的车

9、辆进入交叉口。红灯亮时，只允许右转车辆沿右转专用车道行进，但不得影响横向道路上直行车辆的行驶。黄灯亮时，已越过停车线的车辆继续行驶，通过交叉口；没越过停车线的车辆在停车线后等候绿灯。2.4 人工计数法人工计数法是指把小组成员分成几个组，在指定的路段或交叉口引道一侧进行调查，组织工作简单，调培人员和变动地点灵活，使用的工具除必备计时器外，一般只需记录板、纸和笔。调查所得资料有直行、左右转车流量，行人交通量，非机动车流量。3.科技创新实践活动内容及成果3.1 交通调查交通调查是指为了找出交通现象的特征性趋向，在道路系统的选定点或路段，收集和掌握车辆或行人运行状况的实际数据所进行的调查分析工作。此次

10、交通工程专业科技创新活动，根据技术条件、调查目的以及要求提供的资料情况等，采用了人工计数法对红合路口的交通流量、信号配时、道路标志标线等进行了实地调查。调查人员的任务分配情况如表3.1.1所示，调查结果汇总如表3.1.2和3.1.3所示。表3.1.1 调查人员分配交通量及延误调查人员分配情况调查时间：2014年04月01日10:00-11:00调查地点：红合路口调查事项调查事项人员东进口数据记录南进口数据记录西进口数据记录北进口数据记录标志标线、信号表3.1.2 红合路口交通量调查表调查日期：2014.04.01时间:10:00-11:00侧向净宽车道数:双向四车道调查人:第四组全体成员进口时

11、间小汽车客车货车自行车行人直右直左直右直左直右直左直右行直行左转直右行直行左转直右行直行左转南进口15min824922631117332122.815min72391554038430815min81422362295035915min7545324311391286东进口15min5851396397239153.115min64496851721361215min62534762951331315min5948297011432910西进口15min893635171061451545112.815min7131351511512812391015min69414216111175213

12、6815min8233321377203144213北进口15min7537214232306133.115min78472853242012815min834124524532151015min7844286353111711表3.1.3二相位信号配时图解配时G=72sL=3sR=75sG=72sL=3sR=75s预周期或预感应PPPP保护转弯 允许转弯.行人周期长度：150s3.2 红合路口VISSIM仿真 红合路口的仿真过程主要分为四个阶段：底图的绘制、交叉口的构建、优化仿真模型、运行仿真程序获取运行参数。3.2.1底图的绘制运用之前介绍的AutoCAD软件，根据调查数据，绘制交叉口平面

13、模型。将绘制好的平面图保存为*jpg格式，存入指定的文件夹下，使其在VISSIM仿真时容易被找到。红合路口AutoCAD绘制底图截图如图3.2.1所示，原图见附件1。图3.2.1 红合路口底图截图3.2.2 交叉口的构建在对调查的基本数据进行归纳整理后，进入VISSIM仿真阶段。1、新建文件与导入底图：新建文件夹“VISSIM”，将准备好的的底图文件“红合路口CAD截图jpg”拷贝到新建的文件夹“VISSIM”中，打开VISSIM软件，在菜单栏中依次选择“查看背景编辑”，如图3.2.2所示。在弹出的“背景选择”对话框中，点击“读取”按钮，如图3.2.3所示，然后依次选择“VISSIM”路径下的

14、“红合路口CAD截图jpg”，再点击对话框中的“关闭”按钮完成底图的加载。在左侧工具栏中单击“显示整个路网”按钮，将底图布满于视图区。接下来调出比例尺，调整底图比例。最后保存工程文件及底图配置文件，具体操作如图3.2.4所示。 图3.2.2 导入底图 图3.2.3读取底图文件 3.2.4保存文件2、红合路口道路构建：由于各个路口道路构建方法大同小异，所以在此简介西进口道路构建过程。首先单击左侧工具栏中的“路段&连接器”按钮，切换到路段编辑状态，在西进口空白处按住鼠标右键不放，沿车道线指示方向拖拽一定长度后停止，放开鼠标。此时将弹出“路段属性”对话框，在如图3.2.5所示的对话框中设置道

15、路名称为“西进口直行车道”，将“车道宽度”改为2.8，选择生成相反车道，默认的“车道数”、“行为类型”等不用修改，单击对话框中“确定”按钮，再按住键盘上的“shift”键，用鼠标把画好的路段移动到对应的位置上，完成西进口直行车道设置。按照此方法，完成如图3.2.6所示剩余的路段和路口的设置。设置道路两边的非机动车道方法跟设置机动车道一样，只需在弹出的“路段属性”对话框中把行为类型改为“5：自行车道（随意超车）”即可。图3.2.5路段属性对话框图3.2.6 红合路口基本线性构造图3、各个路段的链接：单击选中车道“西进口直行车道”，选中后鼠标右击“西进口直行车道”终点处不放向左拖拽至路段“东出口直

16、行”起点处，放开鼠标，弹出“连接器对话框”，如图3.2.7所示，连接器名称改为“西进连”，为使道路连接美观，勾选“重新计算曲线”，把点数改为20，其它不作任何修改，点击“确定”按钮，完成西进口与东出口一个路段间连接器的设置。其它各路段的连接和“西进连”方法一样，最后得到图3.2.8（需要说明的是为了方便以后的车辆输入，需要对车辆输入点进行另外画段，再用连接器接连起来）。图3.2.7 连接器西进连图3.2.8 红合路口路段连接完成4、车道车流量输入：单击左侧工具栏中的“车辆输入”按钮，切换到路段流量编辑状态。双击西进口直行车道，在弹出的“车辆输入”对话框中，将“0-3600”一栏中的流量改为86

17、1，“车辆构成”一栏选择“1：默认”，其它不变，点击确定按钮完成对路段的车流量输入，如图3.2.9所示。其它路段的车流量输入和西进口相同。图3.2.9 设置西进口直行车流量5、交通信号及让行规则设置据调查得知，红合路口是一个二相位配时的信号交叉口，信号配时相对来说比较简单。在菜单栏中依次选择“信号控制”“编辑信号控制机”，在弹出的“信号控制”窗口的左侧列表框中的空白处，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中，点击“新建”选项，添加一个新的信号控制机，如图3.2.10所示。在“信号控制”窗口右侧的选项框中，点击“固定配时”选项，并在其选项框下点击“编辑信号控制”按钮，如图3.2.11所示，弹出信号控制

18、编辑器窗口。 图3.2.10创建信号控制机 图3.2.11固定配时信号控制 接下来是新建信号灯组。单击选中“信号灯组”选项，然后在工具栏中点击2次“新建”按钮，此时在右侧的信号灯组列表框中可以看到添加的2组信号灯。设置信号灯组1,即“西进口通行”信号灯组。在”信号控制编辑器”窗口左侧的“信号灯组”列表中，点击“1：信号灯组1”打开其灯组的编辑界面，在“默认的序列”下拉菜单中选择“红-绿-黄”的灯组序列，在备注中，输入“西进口通行”，其它不作修改，设置完成如图3.2.13所示。然后设置固定配时方案。在“信号控制编辑器”窗口得左侧列表框中，点击“信号配时方案”选项，然后在工具栏中点击“新建”按钮，

19、添加“信号配时方案1”。在“信号控制编辑器”窗口左侧的“信号配时方案”列表中，单击“1：信号配时方案基于信号灯组”打开其信号配时方案的编辑界面，将“周期”改为150，在“信号灯组1”一行中，在红灯就素时间一栏填0.绿灯结束时间一栏填72，点击回车，完成“信号灯组1”的设置，如图3.2.14所示，信号灯组2的设置和1相同。最后点击保存并退出信号控制机设置。图3.2.13设置信号灯组1 图3.2.14信号灯组1设置完成接下来是设置交叉口信号灯。首先，在VISSIM主界面窗口中，单击左侧工具栏中的“信号灯”按钮，单击西进口路段，在西进口停车线处单击右键，此时该路段上出现一条红色线段，并弹出如图3.2

20、.15所示“信号灯”编辑窗口，在此窗口中设置：“编号”为1，“名称”为西进口通行，在“信号灯组”下拉菜单中选择1，其他设置保持不变，完成设置。其它几个进口的信号灯设置同西进口一样。图3.2.15西进口信号灯设置6设置路径在VISSIM主界面窗口中，单击左侧工具栏中的“路径”按钮，选择西进口非机动车道，在靠近车辆输出处右击，在弹出的“创建路径决策点”对话框中输入“西进口非机动车道”，其余不变，点击确定，选择要东出口非机动车道，在适当的位置右击，完成西进口非机动车道到东出口非机动车道的路径设置，其余路径设置方法相同，完成设置后得到如图3.2.16所示的路径决策图。 3.2.16路径决策图7设置优先

21、原则西进口左转与东进口直行冲突区设置。单击左侧工具栏中的“冲突区域集”按钮切换到冲突区编辑状态。单击西进口左转与东进口直行路段交汇处，选中后右键单击设置冲突区编辑状态，选择东进口路段（路段显示为红色）为西进口左转路段（路段显示为绿色）让行。如图3.2.17所示，其余冲突点的设置与上述相同。图3.2.17冲出区设置8人行道的设置与非机动车道设置基本相同，人行道的设置只需在道路属性框中，把行为类型改为“4：人行道（无交互作用）”如图3.2.18所示。在画好基本路段后晕路段连接器的方法把各个人行道连接起来，接着对人行道进行决策分析、信号配时，在进行车辆输入时，先点击菜单中的“交通”“车辆构成”，在弹

22、出的车辆构成对话框中点击“新建”，如图3.2.19所示，再点击“新建”，选择行人，点击确定，然后再进行车辆输入，输入调查数据，选择2（行人），如图3.2.20所示。 图3.2.18人行道路段属性 图3.2.19车辆构成图3.2.20行人参数设置3.2.4优化仿真模型对建好的红合路口交叉口进行运行仿真，发现非机动车道没有车辆的输入，西进口车辆不能正常运行，车辆输出比例与调查数据不一致。针对以上问题，对建立的模型进一步的优化仿真。（1）非机动车道的车辆输入。跟行人数据输入一样，先在交通构成中新建非机动车（主要是自行车），然后点击工具栏中的车辆输入按钮把调查所得的数据录到VISSIM中。（2）西进口

23、优化设计。西进口车辆不能正常输入，经查看发现可能是由于路段连接太短，使得车辆运行到接连处反应不过来，因而出现直接消失的现象，优化方法是延长连接路段。但在优化过后，还是没能解决此问题，在同学的帮助下，找到了问题的根源是路径起点设置有误，正确的设置方法是把路径设置在进口交通量输入点，并不能让它和路段连接点太近，如图3.2.21所示。点击运行仿真后，若文件存在不足，会出现图3.2.22所示的提示框，点击”continue”继续运行，等结束运行后再对有误的地方进行一一修改，最后经过决策点的优化设计，运行结果如图3.2.23所示。 图3.2.21优化决策点 图3.2.22提示框图3.2.23决策点优化后

24、的运行图（3）优化车辆输出比例。经调查数据显示，各个路口的流量构成如表3.2.1和图3.2.24所示。在VISSIM菜单栏中点击“交通”“车辆构成”-“新建”，在弹出的“车辆构成”对话框中把名称改为“西进口车辆组成”，点击“新建”，在弹出的“车辆类别”对话框中，车辆类型选择“小汽车”，相对流量改为0.692，期望车速选择50km/h ，点击“确定”完成修改如图3.2.25所示。最后点击VISSIM工具栏中的“车辆输入”按钮，点击西进口车辆输入线，在弹出的车辆输入对话框中，把之前设置的“默认”改为“西进口车辆组成”，点击“确定”，如图3.2.26所示。其余几个路口的车辆组成修改方法与西进口相同。完成车辆输出比例优化后，点击运行，经查看，基本符合实地调查情况。表3.2.1 红合路口流量比例小汽车公共汽车货车自行车行人南进口83.7%5.4%10.9%100%100%东进口78.7%10.8%10.5%100%100%西进口69.2%13.8%17.0%100%100%北进口89.3%6.7%4.0%100%100%图3.2.24红合路口流量比例折线图图3.2.25 修改交通构成图3.2.26 修改西进口车辆输入3.2.