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探討基于仿真模擬技術(shù)的航展交通智能化管控
——以珠海第十二屆國(guó)際航展為例

2020-04-27 06:25:26
關(guān)鍵詞:車流量航展互通

王 惠

(江蘇智通交通科技有限公司,江蘇 南京 210000)

珠海航展,1996 年成功舉辦首屆航展,現(xiàn)已發(fā)展成為集貿(mào)易性、專業(yè)性、觀賞性為一體的,代表當(dāng)今國(guó)際航空航天業(yè)先進(jìn)科技主流,展示當(dāng)今世界航空航天業(yè)發(fā)展水平的盛會(huì),是世界五大最具國(guó)際影響力的航展之一[1]。

2016 年珠海第十一屆國(guó)際航展吸引觀眾總量達(dá)到23 萬(wàn)人次。每日觀眾參觀需求量大,交通管理任務(wù)壓力重,交通組織活動(dòng)可預(yù)見(jiàn)性要求高,同時(shí)由于展會(huì)具有臨時(shí)性,周邊常態(tài)化交通設(shè)施無(wú)法應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的航展交通空間活動(dòng)。

為保障2018 年珠海第十二屆國(guó)際航展順利舉辦,在活動(dòng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段,通過(guò)構(gòu)建航展核心區(qū)及重要節(jié)點(diǎn)仿真模型,基于仿真軟件,模擬再現(xiàn)航展活動(dòng)范圍內(nèi)的交通狀況,對(duì)航展的各類交通管理措施進(jìn)行評(píng)估,保障航展交通順暢。

1 珠海第十二屆國(guó)際航展交通仿真服務(wù)實(shí)踐

以航展活動(dòng)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有交通保障方案和交通流檢測(cè)器采集的動(dòng)態(tài)交通流數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),依托交通仿真軟件,搭建本屆航展的交通仿真模型,打造“航展智慧交通3.0”模式。

1.1 交通數(shù)據(jù)采集

對(duì)航展活動(dòng)范圍內(nèi)的珠海城市路網(wǎng)信息、道路靜態(tài)信息進(jìn)行采集,結(jié)合歷史信號(hào)配時(shí)方案和交通運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行路網(wǎng)仿真。

1)城市路網(wǎng)信息。

基于珠海市已有的城市交通現(xiàn)狀,建立區(qū)域路網(wǎng),包括活動(dòng)范圍內(nèi)核心管控的路段及主要節(jié)點(diǎn)分布、接駁停車場(chǎng)資源、換乘點(diǎn)信息,根據(jù)此方案對(duì)活動(dòng)范圍內(nèi)的交通小區(qū)進(jìn)行劃分。

2)道路靜態(tài)信息。

基于珠海城市路網(wǎng)信息,包括路段特征信息、路口特征信息、燈組信息,建立道路基礎(chǔ)信息電子檔案,根據(jù)道路靜態(tài)信息進(jìn)行仿真路網(wǎng)模型的繪制。

3)信號(hào)配時(shí)方案。

對(duì)燈控路口的歷史和預(yù)案信號(hào)配時(shí)方案進(jìn)行整合,包括方案調(diào)度計(jì)劃、方案日計(jì)劃、時(shí)段信號(hào)方案、方案階段綠時(shí)等信息,以滿足仿真需求。

4)交通運(yùn)行信息。

對(duì)航展活動(dòng)的歷史交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理,包括路口過(guò)車數(shù)據(jù)、活動(dòng)范圍人流數(shù)據(jù)、停車場(chǎng)數(shù)據(jù)、公共交通換乘數(shù)據(jù)。

1.2 仿真基礎(chǔ)模型創(chuàng)建

搭建毗鄰航展區(qū)域的金灣區(qū)及連接金灣區(qū)、香洲區(qū)、斗門區(qū)的主干道組成的路網(wǎng)宏觀模型;同時(shí),搭建主要路口、重要節(jié)點(diǎn)、橋梁、高速公路連接線、停車場(chǎng)的中微觀模型。

1)路網(wǎng)宏觀模型搭建。

因航展活動(dòng)覆蓋范圍廣,需先在VISUM 中建立路網(wǎng),然后導(dǎo)出至VISSIM。VISUM 預(yù)測(cè)的路網(wǎng)模型可導(dǎo)出為ANM 文件,進(jìn)而輸入VISSIM 得到對(duì)應(yīng)的路網(wǎng)VISSIM 模型,根據(jù)實(shí)際情況對(duì)路網(wǎng)進(jìn)行微調(diào)[2]。

2)重要節(jié)點(diǎn)和路口微觀模型搭建。

在使用VISSIM 對(duì)重要節(jié)點(diǎn)和路口建模時(shí),結(jié)合珠海當(dāng)?shù)氐慕煌ōh(huán)境和出行規(guī)律,根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景中的交通控制設(shè)施和管理措施,利用VISSIM 建立具有高可信度的交叉口仿真模型。

3)航展專用車道及潮汐車道模型搭建。

在搭建的路網(wǎng)模型中設(shè)置航展專用車道,并結(jié)合道路交通條件對(duì)參展交通中潮汐現(xiàn)象突出的重要路段設(shè)置潮汐車道,以保障航展有證車輛和公共交通車輛的正常通行并優(yōu)先進(jìn)入展區(qū)。同時(shí),根據(jù)上屆航展專用車道上行駛車輛的類別及各項(xiàng)參數(shù),在仿真軟件中設(shè)置相應(yīng)車輛模型,以達(dá)到準(zhǔn)確展現(xiàn)設(shè)置航展專用道后相應(yīng)道路提升通行效率的效果。

4)停車場(chǎng)及換乘點(diǎn)模型搭建。

在搭建好的路網(wǎng)中,根據(jù)航展停車場(chǎng)的具體位置、占地規(guī)模及出入口位置建立仿真模型,在動(dòng)態(tài)交通分配模塊中借助車輛路徑以停車場(chǎng)和換乘點(diǎn)為研究對(duì)象進(jìn)行路徑的選擇。

5)交通元素3D 建模。

完成珠海市主要路段附屬設(shè)施、樹(shù)木綠化等內(nèi)容建立三維模型,將其與仿真路網(wǎng)結(jié)合應(yīng)用展現(xiàn)。

1.3 仿真模型數(shù)據(jù)校正

VISSIM 模型建立后需進(jìn)行模型校正,通過(guò)校準(zhǔn)和驗(yàn)證之后,輸出的結(jié)果變?yōu)榭尚?,最終用于仿真評(píng)價(jià)分析。校正數(shù)據(jù)分為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)和驗(yàn)證數(shù)據(jù)。

1)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

用于完成模型校正中的校準(zhǔn)步驟,包括通行能力、行程時(shí)間、排隊(duì)長(zhǎng)度、延誤等系統(tǒng)指標(biāo),通過(guò)比較仿真測(cè)試輸出值和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)值判定仿真參數(shù)值是否符合現(xiàn)實(shí)的情況。

2)驗(yàn)證數(shù)據(jù)。

驗(yàn)證數(shù)據(jù)是獨(dú)立于校準(zhǔn)數(shù)據(jù)之外的另一組數(shù)據(jù),包括交通量、行程時(shí)間、速度等,是評(píng)價(jià)仿真模型可信度及可轉(zhuǎn)移性的數(shù)據(jù),若在驗(yàn)證數(shù)據(jù)下模型能在若干選定指標(biāo)上代表現(xiàn)實(shí)世界交通運(yùn)行特征,則判定模型校正成功。

1.4 航展各類交通組織、重要管控措施的有效性驗(yàn)證及評(píng)價(jià)

在采用仿真軟件對(duì)路段交通流真實(shí)狀況及交通組織管理措施進(jìn)行模擬時(shí),考慮車輛、道路、駕駛行為、環(huán)境、交通管制措施等影響因素,根據(jù)航展活動(dòng)的方案、組織、預(yù)案等情況進(jìn)行有效性驗(yàn)證及評(píng)價(jià)[3]。

1)接駁停車場(chǎng)管控預(yù)案驗(yàn)證及評(píng)價(jià)。

為平衡停車需求與停車供給的關(guān)系,引導(dǎo)觀展車流快速、有序進(jìn)入指定停車場(chǎng)并有效組織公交接駁,對(duì)公眾日展區(qū)外圍的P5、P6、P7 三個(gè)接駁停車場(chǎng)的組織方案進(jìn)行仿真。初步確定的交通組織方案如下:

首先開(kāi)通P5,當(dāng)通過(guò)機(jī)場(chǎng)高速駛往P5 的車流量達(dá)到P5 自身容量的70% 時(shí),將疏導(dǎo)車流經(jīng)由三灶互通+珠海大道、小林互通+濱湖路進(jìn)入P6和P7;

而當(dāng)駛?cè)隤6 的車流量達(dá)到其自身的70%時(shí),將后續(xù)駛向P6 的車輛疏導(dǎo)分流至P7;

最后當(dāng)P6、P7 都達(dá)到其容量的70%時(shí),將會(huì)引導(dǎo)后續(xù)參展車輛通過(guò)乾務(wù)互通、金臺(tái)寺互通駛?cè)隤8 和P9。

(1)接駁停車場(chǎng)P5 管控預(yù)案評(píng)價(jià)。

P5 中航通用西側(cè)停車場(chǎng)擁有4 900 個(gè)停車位,結(jié)合上屆航展交通流量,預(yù)測(cè)駛向P5 的參展車流量為:6~8 點(diǎn)參展車輛為800 輛;8~9 點(diǎn)為1 100 輛;9~10 點(diǎn)為1 400 輛。

通過(guò)仿真得到,駛向P5 的車輛數(shù)在10 點(diǎn)左右達(dá)到其容量的70%;期間考慮到機(jī)場(chǎng)西路所設(shè)航展專用道的影響,將會(huì)造成P5 入口的外圍路段(機(jī)場(chǎng)西路)產(chǎn)生約1 km 的排隊(duì)長(zhǎng)度;且排隊(duì)長(zhǎng)度的消散時(shí)間約為25~30 min。

表1 航展接駁停車場(chǎng)P5 仿真結(jié)果

(2)接駁停車場(chǎng)P6 管控預(yù)案評(píng)價(jià)。

P6 銀隆公司停車場(chǎng)擁有9 500 個(gè)停車位,結(jié)合上屆航展交通流量,預(yù)測(cè)駛向P6 的參展車流量為:6~8點(diǎn) 為1 200 輛;8~9 點(diǎn)1500 輛;9~10 點(diǎn)2 400 輛;10~11 點(diǎn)1 900 輛。

通過(guò)仿真得到,駛向P6 的車輛數(shù)在11 點(diǎn)左右達(dá)到其容量的70%。其中若珠海大道&機(jī)場(chǎng)北路交叉口信號(hào)配時(shí)保持現(xiàn)狀方案不變,會(huì)造成駛來(lái)的車輛在東進(jìn)口累積約3 km 的排隊(duì),且延誤時(shí)間超過(guò)1 h,故必須對(duì)路口信號(hào)配時(shí)進(jìn)行優(yōu)化;若給與東口左轉(zhuǎn)車輛足夠的通行時(shí)間,其在東進(jìn)口排隊(duì)將保持在200~300 m,但會(huì)造成后期在P6 入口處有車輛排隊(duì),隊(duì)長(zhǎng)達(dá)1 km,消散時(shí)間約25~30 min。

表2 航展接駁停車場(chǎng)P6 仿真結(jié)果

(3)接駁停車場(chǎng)P7 管控預(yù)案評(píng)價(jià)。

P7 中鐵建停車場(chǎng)擁有3 200 個(gè)停車位,結(jié)合上屆航展流量,預(yù)測(cè)出P5 在10 點(diǎn)左右達(dá)到駛其容量70%,此時(shí)將機(jī)場(chǎng)高速上由北向南駛向小林互通的參展車輛引入P7。預(yù)計(jì)參展車流量為:10~11 點(diǎn) 1600 輛,11~12 點(diǎn)650 輛。

表3 航展接駁停車場(chǎng)P7 仿真結(jié)果

通過(guò)仿真得到,駛向P7 的車輛數(shù)在12 點(diǎn)左右達(dá)到其容量的70%。由于是通過(guò)珠海大道&機(jī)場(chǎng)北路的右轉(zhuǎn)專用道駛向P7,其只會(huì)在西進(jìn)口駛?cè)胗肄D(zhuǎn)車道時(shí)產(chǎn)生較短排隊(duì)(小于150 m),且在P7 的兩個(gè)入口處基本都不會(huì)有排隊(duì)產(chǎn)生。

(4)接駁停車場(chǎng)管控預(yù)案小結(jié)。

通過(guò)對(duì)P5、P6、P7 三個(gè)停車場(chǎng)的仿真,可以初步得出,P5 停車場(chǎng)將在10 點(diǎn)左右達(dá)到其容量的70%;P6 會(huì)在11 點(diǎn)左右達(dá)到其容量的70%;P7 會(huì)在12 點(diǎn)達(dá)到70%。需要注意的是,本次仿真采取的數(shù)據(jù)只是上屆航展期間通過(guò)相應(yīng)道路的流量,并不是車流實(shí)際進(jìn)入停車場(chǎng)的流量;同時(shí),隨著本屆航展期間采用了單雙號(hào)限行的措施,可能從珠海大道的車流會(huì)相對(duì)減少很多,但經(jīng)西部沿海高速?gòu)臋C(jī)場(chǎng)高速駛來(lái)的車流會(huì)急劇增加。

一方面,需要注意珠海大道&機(jī)場(chǎng)北路的東進(jìn)口左轉(zhuǎn)綠燈配時(shí)的合理應(yīng)用,另一方面,要做好小林互通(北往南方向,北往東方向)、金灣互通(北往西方向)、湖心路北往南、金臺(tái)互通、江珠高速&西部沿海高速交通壓力會(huì)劇增的準(zhǔn)備。

2)重要節(jié)點(diǎn)管控預(yù)案驗(yàn)證及評(píng)價(jià)。

對(duì)小林互通在公眾日三天的交通運(yùn)行情況(圖1、2)進(jìn)行仿真評(píng)價(jià)。通過(guò)仿真對(duì)觀眾日三天小林互通北往南和南往北兩個(gè)方向車流的統(tǒng)計(jì),可以看出北往南的車流高峰期集中在7~9 點(diǎn),而南往北的車流高峰主要集中在15~17 點(diǎn)。

1.5 仿真成果輸出

針對(duì)活動(dòng)涉及的不同類型調(diào)優(yōu)預(yù)案,輸出仿真結(jié)果評(píng)估報(bào)告,形成總結(jié)分析成果的報(bào)告;根據(jù)不同預(yù)設(shè)方案及其交通場(chǎng)景,通過(guò)仿真軟件對(duì)方案重要節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀況進(jìn)行視頻輸出,借助3D 畫面,使預(yù)案效果更加直觀化。

圖1 小林互通北往南車流量的仿真結(jié)果

圖2 小林互通南往北車流量的仿真結(jié)果

2 珠海第十二屆國(guó)際航展交通仿真服務(wù)成果總結(jié)

珠海第十二屆航展交通仿真服務(wù),利用大數(shù)據(jù)支持指揮決策,推演多項(xiàng)航展配套政策與交通組織方案。

據(jù)統(tǒng)計(jì),航展期間共有234 萬(wàn)輛車進(jìn)出珠海,33.9 萬(wàn)輛車進(jìn)出展區(qū),雖然本屆航展車流量很大,但違反單雙號(hào)限行、占用航展公交專用道的車輛卻并不多,6 天不足1 000 宗,交通事故不升反降。

航展主要交通節(jié)點(diǎn),珠海大橋、前山大橋、金灣立交除了航展開(kāi)幕式當(dāng)天外,其他時(shí)間段車流量均沒(méi)有突破最大承載負(fù)荷,且整個(gè)航展期間也沒(méi)有發(fā)生較大的擁堵。

11 月9 日是航展首個(gè)公眾日,同時(shí)又是工作日,面臨著多股車流疊加的問(wèn)題,但作為交通瓶頸的珠海大橋因單雙號(hào)限行的有力措施,車流量自早上7時(shí)開(kāi)始持續(xù)下降,最高峰時(shí)7 時(shí)30 分至7 時(shí)45 分,環(huán)比下降26%,橋上車速高達(dá)69 km/h。

11 月10 日,雖然沒(méi)有早晚高峰的疊加,但因?yàn)榍》曛苣?,外地看展人?shù)比周五有大幅上升,在觀展交通最高峰的上午9 時(shí),珠海大橋的車流量逼近 4 100 輛/小時(shí),但依然沒(méi)有突破4 500 輛/小時(shí)的承載極限負(fù)荷,平均車速仍然在55 km/h 以上。

3 結(jié)語(yǔ)

交通仿真模擬技術(shù)是再現(xiàn)交通流運(yùn)行規(guī)律,對(duì)交通系統(tǒng)進(jìn)行管理、控制和優(yōu)化的重要實(shí)驗(yàn)手段和工具。對(duì)真實(shí)世界中尚未得到實(shí)施的技術(shù)進(jìn)行細(xì)致的分析,對(duì)已實(shí)施的技術(shù)提出優(yōu)化建議,引導(dǎo)更有效的系統(tǒng)實(shí)施。珠海第十二屆國(guó)際航展交通仿真服務(wù),利用交通大數(shù)據(jù)為航展交通組織和管控措施的研判、決策提供有力支撐,真正體現(xiàn)出交通管理數(shù)據(jù)“存以智用、融以致遠(yuǎn)”。

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