高梓雅

摘 要：交通仿真是對(duì)交通狀況進(jìn)行還原的重要手段，交通仿真技術(shù)不僅能對(duì)現(xiàn)狀交通狀況進(jìn)行仿真、模擬及評(píng)價(jià)，也用于對(duì)道路基礎(chǔ)設(shè)施的改善或交通管控措施在實(shí)施前進(jìn)行方案比選，從而確定最優(yōu)方案。

關(guān)鍵詞：交通仿真;VISSIM;BIM;三維建模

本論文從現(xiàn)階段我國(guó)主要使用的交通仿真軟件VISSIM和AUTODESK公司新開(kāi)發(fā)的BIM框架軟件INFRAWORKS著手，研究?jī)煽钴浖煌ǚ抡娴漠愅?yōu)劣、仿真過(guò)程中各自的特點(diǎn)及適用范圍。論文以北京市昌平區(qū)回龍觀北郊農(nóng)場(chǎng)橋改擴(kuò)建項(xiàng)目為依托，研究?jī)煽钴浖趯?shí)際項(xiàng)目交通仿真中的建模流程及特點(diǎn)，探索BIM軟件在三維交通仿真中的應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容：（1）系統(tǒng)梳理了不同層次交通仿真的定義、內(nèi)容、方法、模型，并對(duì)不同層次交通仿真軟件進(jìn)行了分類介紹。（2）參與北京市昌平區(qū)回龍觀北郊農(nóng)場(chǎng)橋改擴(kuò)建項(xiàng)目，介紹BIM技術(shù)在城市道路概念設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用。（3）以回龍觀北郊農(nóng)場(chǎng)橋項(xiàng)目為例，分別使用傳統(tǒng)交通仿真軟件VISSIM與BIM框架軟件INFRAWORKS進(jìn)行三維交通仿真方法研究。

本文研究得出結(jié)論，INFRAWORKS軟件建模過(guò)程更加快捷準(zhǔn)確，兩款軟件仿真結(jié)果基本相同，INFRAWORKS軟件仿真結(jié)果包含評(píng)價(jià)指標(biāo)更豐富，且INFRAWORKS可視化程度高，協(xié)調(diào)性好。因其屬于BIM框架軟件，支持與Revit、Civil 3d等軟件協(xié)同設(shè)計(jì)，INFRAWORKS模型可集道路設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各階段信息于一體，實(shí)現(xiàn)“建筑信息一體化”，進(jìn)而推動(dòng)BIM技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用。

0 前言

交通仿真在道路改擴(kuò)建、優(yōu)化信號(hào)控制、新建道路設(shè)計(jì)中起著重要的作用，精準(zhǔn)的交通仿真結(jié)果有助于工程師實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的解決方案。本文依托實(shí)際工程項(xiàng)目，通過(guò)研究BIM軟件和傳統(tǒng)交通仿真軟件的優(yōu)劣，完善BIM技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用，進(jìn)而推動(dòng)BIM技術(shù)在交通領(lǐng)域的發(fā)展，并且希望能夠?yàn)槲磥?lái)相似項(xiàng)目提供借鑒。 本論文從傳統(tǒng)交通仿真軟件VISSIM和AUTODESK公司新開(kāi)發(fā)BIM框架軟件INFRAWORKS著手進(jìn)行三維交通仿真方法研究，研究?jī)烧咴诜抡孢^(guò)程中的特點(diǎn)、異同、優(yōu)劣，以回龍觀北郊農(nóng)場(chǎng)橋改擴(kuò)建項(xiàng)目為依托，進(jìn)行交通仿真對(duì)實(shí)際項(xiàng)目的應(yīng)用研究。并在此基礎(chǔ)上，研究BIM技術(shù)在交通仿真中的應(yīng)用。

1 交通仿真定義及模型

1.1 交通仿真定義

交通仿真指基于計(jì)算機(jī)和仿真模型支持的仿真技術(shù)來(lái)研究交通行為，是一種跟蹤、模擬交通主體，即車輛、行人等時(shí)空運(yùn)動(dòng)的技術(shù)。其含有隨機(jī)特性，交通仿真包括宏觀、中觀、微觀三個(gè)仿真層次，其用來(lái)描述道路交通系統(tǒng)中交通要素，如機(jī)動(dòng)車、人、非機(jī)動(dòng)車的運(yùn)動(dòng)模型，以及交通要素之間的影響作用。

1.2 交通仿真模型

（1）宏觀交通仿真模型。宏觀交通仿真是對(duì)交通系統(tǒng)要素描述最為粗糙的交通仿真方法，其對(duì)道路環(huán)境要素、車輛實(shí)體、行為及車輛間的相互作用的描述都處于較低的程度。宏觀仿真注重從全局的角度把握交通系統(tǒng)的特性，在宏觀模型中，交通流被看作是一個(gè)流體，不考慮交通流中單個(gè)車輛的駕駛行為。宏觀仿真模型的重要參數(shù)包括交通流的速度、密度和流量。

（2）微觀交通仿真模型。微觀交通仿真是對(duì)車輛行為描述最細(xì)致的模型，它的目標(biāo)是每個(gè)車輛在道路上的運(yùn)動(dòng)，描述的是車輛于其所在空間環(huán)境的交互，即考慮交通環(huán)境影響駕駛員行為的前提下，研究單個(gè)車輛在交通流中的行為。其中，交通環(huán)境包括目標(biāo)車輛所在的氣候和自然環(huán)境、道路設(shè)施的基本情況、交通控制管理措施、周圍車輛的行為等。

微觀交通仿真的研究對(duì)象是某一確定車輛，是根據(jù)駕駛員在特定的交通環(huán)境中所可能采取的駕駛方式，描述單一車輛的行為。

2 數(shù)據(jù)采集和結(jié)果誤差分析

2.1 VISSIM微觀交通仿真數(shù)據(jù)采集

調(diào)查范圍東起回龍觀西大街北輔路東盡頭，西至北郊農(nóng)場(chǎng)橋，南起京藏高速東輔路與北郊農(nóng)場(chǎng)橋連接處，北至京藏高速西輔路與回龍觀西大街連接處。

2.2 仿真結(jié)果誤差分析

INFRAWORKS其車輛生成模型為隨機(jī)過(guò)程，故每次仿真結(jié)果并不完全相同。INFRAWORKS軟件支持模型參數(shù)的校準(zhǔn)和驗(yàn)證，通過(guò)確定最小仿真次數(shù)并在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行驗(yàn)證迭代，軟件經(jīng)過(guò)反復(fù)執(zhí)行“檢查模型輸出結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)值比較”的過(guò)程，避免仿真結(jié)果的對(duì)比過(guò)度擬合到一個(gè)結(jié)果數(shù)值中。仿真結(jié)果的誤差分析INFRAWORKS軟件會(huì)自動(dòng)輸出GEH值，即模型仿真結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)值的比值。

2.3 小結(jié)

本論文研究傳統(tǒng)交通仿真軟件VISSIM和BIM框架軟件INFRAWORKS在三維交通仿真上的異同及優(yōu)劣，通過(guò)控制建模參數(shù)相同，分析兩款軟件輸出結(jié)果的異同。除此之外，本論文還對(duì)兩款軟件的仿真原理、仿真模型進(jìn)行了學(xué)習(xí)，對(duì)兩款軟件不同的仿真結(jié)果進(jìn)行了合理的分析。最后總結(jié)出VISSIM和INFRAWORKS交通三維仿真的異同、優(yōu)劣及適用范圍。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）交通仿真模型研究。通過(guò)對(duì)交通仿真國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析，將仿真模型進(jìn)行分類，總結(jié)各類模型的特點(diǎn)及應(yīng)用條件，選取 VISSIM 和INFRAWORKS仿真軟件進(jìn)行研究，找出其模型建立的機(jī)理及模型所使用的理論，并對(duì)交通仿真模型中的各個(gè)要素進(jìn)行分析。（2）建模方法。在學(xué)習(xí)交通仿真原理的基礎(chǔ)上，對(duì)北京市回龍觀北郊農(nóng)場(chǎng)橋進(jìn)行仿真建模，結(jié)合北郊農(nóng)場(chǎng)橋的改擴(kuò)建項(xiàng)目，通過(guò)VISSIM與INFRAWORKS兩款軟件對(duì)改善前后的北郊農(nóng)場(chǎng)橋早高峰、晚高峰交通狀況進(jìn)行仿真建模，本論文共建立8個(gè)仿真模型，從橫向、縱向兩個(gè)角度對(duì)比總結(jié)了VISSIM與INFRAWORKS兩款軟件的建模方法。（3）仿真結(jié)果分析。輸出兩種軟件的仿真結(jié)果，對(duì)其仿真結(jié)果的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，并找出產(chǎn)生差異的原因。

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