浅谈系统仿真在交通线路规划设计中的应用

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【摘 要】本文通过ProModel软件建立了一个立交桥路段的交通系统模型，能够准确地反应现实系统。同时根据仿真运行结果提出了一个优化该路段系统的方案，并且该方案得到了仿真模型的验证。

【关键词】ProModel；仿真；系统优化

一、问题的提出

某路段的情形如下：某主干路在短距离内分别与两条平行的道路交叉，其中一条为快速路，另外一条为主干路，道路相交都采用立体交叉的方式。该主干路在与第二条道路交叉时采用的是简易式交叉方式，即转向的车道采用平面交叉。由于该主干路是四车道，其中两条为直行车道，其余两条分别为左转与右转。在车流高峰时期，由于该主干路右转方向是入市方向，大量的汽车在此处右转，造成该处通行能力不畅。通过以上对该立交桥附近路段的分析，根据PROMODEL仿真软件的建模原理和特点，我们可以初步建立一个仿真模型：将道路上的车辆定义为实体Entities，而分别将快速路、主干路A、主干路B、立交桥1、立交桥2等定义为场所Locations，根据路况和车辆经过路段的时间确定加工流程Processing和实体到达Arrivals。基于这种思路，我们便可以建立一个可以模拟该路段车流状况的仿真模型。

二、数据的采集与分析

通过几个月以来对该路段的现场路况监测，充分地掌握非车流早高峰时段、早高峰时段驶入、驶出该路段的车流状况，通过对一定时间段内进入主干路、立交桥、及驶出主干路、立交桥后左行、直行、右行三个转向车辆数量的多次测量，得到该路段系统内各时段内不同场所的车辆到达情况、车辆各个转向路口的通过时间，如表1、表2、表3、表4、表5所示。

本文应用EasyFit数据分析软件对采集的数据进行分布拟合。在分析主干路A中不同流向的车辆比例关系则通过对采集的数据取平均值，得出一个平均数，根据三者之间的比例，可以得出车辆经过立交桥1进入主干路A后向立交桥B方向行驶时的车流比例、直行与转向、左转与右转的比例关系分别如表5、表6、表7、表8所示。

三、建模仿真

（1）场所Locations的定义。经过系统的分析，将该路段视为一个完整的系统，其中包括三个子系统，即可以将立交桥1抽象成一个由两处实体到达的车辆到达系统，将主干路A抽象成一个车辆的路径选择分配系统，将立交桥2抽象成一个不同实体的加工处理系统，三个系统通过由传送带所代表的道路相连，各司其职，共同表达该路段的车辆运行情况。（2）实体Entities的定义。为了清晰地显示出模型中各部分的运行状态，在模型中需要定义五个实体：分别为车辆、直行车辆、左转车辆、右转车辆、非直行车辆、主干路B车辆。（3）加工流程Processing的定义。实体进入系统后进入各个场所的先后次序以及在场所中进行的处理统称为流程。流程定义好了实体的运动路线及运动逻辑函数，使模型按照现实系统的规律来运行。经过以上的步骤，便完成了模型的基本建立如图1所示：

（4）高峰时段立交桥系统的仿真优化实验。通过对仿真选项进行设置，设置要进行仿真的时长、暖机时间、时钟精度、仿真次数等参数。暖机时间是指模型运行从暂态到稳态的过程，此期间不需要数据统计；仿真时可以通过设计重复仿真次数来提高仿真的精度。将仿真时间长度设置为10小时，暖机时间设为2小时，仿真次数设置为10次。根据仿真后的输出结果报告，左转与右转车道上车辆数的分布图如图2所示，可以看出左转方向车道上的车辆集中分布在0～9辆之间，而右转车辆则集中分布在40～60辆之间，已经远远超过车道的承受能力。这也解释了早高峰期间车辆拥堵的根源。由于右转车辆在路段的积压，加之后续的右转车辆高密度地出现，势必会造成立交桥2处车辆的积压，这样会对左转车道造成影响。

我们可以先通过在模型上增加一条转向车道的方式来进行仿真实验，将右转车道的数量由1调整为2，系统其它参数不变，进行仿真实验。同时车道的容量也由30辆增加到60辆。模型运行后得出的变量报告如图3所示，增加了一条车道以后，右转车道上的最大车辆数仅为9.4辆，平均值为3.31辆，车辆的范围在0～7辆之间，又恢复了通畅的通行能力。

因此，优化该路段的首选方案是拓宽道路，在立交桥2下的平行交叉路口处增加一条车道供车辆行驶，提高右转车辆的通行能力，缓解车流高峰对城市交通系统造成的压力。

参 考 文 献

[1]张大庆，张智洪．城市道路交通问题与对策探讨[J]．重庆交通学院学报（社会科学版）．2002（2）：59～61

[2]文国玮．城市交通与道路系统规划[M]．北京：清华大学出版社，2001：3～51