vissim54实验任务指导书学生版.docx

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vissim54实验任务指导书学生版

VISSIM5.4（学生版）仿真实验

任务指导书

2.1.2SYNCHRO输入5

5实验容与实验报告…………………………………………………………………………………29

6思考题………………………………………………………………………………………………30

1.VISSIM简介

VISSIM为德国PTV公司开发的微观交通流仿真软件系统，用于交通系统的各种运行分析。

该软件系统能分析在车道类型、交通组成、交通信号控制、停让控制等众多条件下的交通运行情况，具有分析、评价、优化交通网络、设计方案比较等功能，是分析许多交通问题的有效工具。

VISSIM采用的核心模型是Wiedemann于1974年建立的生理-心理驾驶行为模型。

该模型的基本思路是：

一旦后车驾驶员认为他与前车之间的距离小于其心理（安全）距离时，后车驾驶员开始减速。

由于后车驾驶员无法准确判断前车车速，后车车速会在一段时间低于前车车速，直到前后车间的距离达到另一个心理（安全）距离时，后车驾驶员开始缓慢地加速，由此周而复始，形成一个加速、减速的迭代过程。

VISSIM提供两种驾驶行为：

Wiedemann74（适用于城市道路）和Wiedemann99（适用于郊区或高速公路）。

图1.1　VISSIM中的跟车模型（Wiedemann1974）

VISSIM的主要应用包括：

Ø除了建的定时信号控制模块外，还能够应用VAP、TEAPAC、VS-PLUS等感应信号控制模块。

Ø在同时应用协调信号控制和感应信号控制的路网中，评价和优化（通过与Signal97/TEAPAC的接口）交通运行状况。

Ø交织区交通分析。

Ø交通设计方案的对比分析。

VISSIM的操作使用主要分为三大步骤：

在VISSIM中，包含两种数据：

静态数据和动态数据

静态数据表示道路设施，包括：

●道路（Link）：

道路是有起点、迄点的有向线段。

●连接段：

表明转向、车道减少、车道增加

●信号灯和停车线位置

●检测器位置和长度

动态数据包括：

●交通流量，包括货车的百分比

●路线选择点位置

●优先规则

●停车信号位置

●数据收集点

●行程时间和延误时间

●排队长度

VISSIM中主要名词术语介绍见下图1.2。

图1.2　VISSIM中主要名词术语对照图

在介绍具体操作步骤前，先简单介绍Vissim中菜单项和功能键，图1.3所示。

下拉菜单中分别为：

文件、编辑、查看、基础数据、交通、信号控制、评价、仿真、演示等，左侧为快捷工具栏。

图1.3　Vissim5.4软件中菜单项和功能键示意图

2定义路网属性

2.1物理路网

2.1.1准备底图的创建流程

VISSIM5.4能够显示的底图来源有两种文件格式：

1）注意：

DWG和DXF格式随着AutoCADTM版本的更新而更新。

目前，VISSIM支持AutoCADR13和R14版本的文件格式。

如果无法加载DWG文件，请将其转换成DXF文件后重新加载，也可以将DWG或DXF文件保存为AutoCADTM早期版本的文件格式。

1、导入底图：

在下拉菜单中选中查看—＞背景—＞编辑—＞读取…，选择需要导入VISSIM的目标图片文件。

如图2.1所示。

如果欲加载VISSIM无法支持的图片文件，将出现错误消息框。

图2.1　导入底图操作示意图

2、关闭背景选择窗口，在巡航工具栏中点击，显示整个地图。

3、再次打开背景选择窗口，选择待缩放的文件，点击“比例”，如图2.2。

此时，鼠标指针变成一把尺，尺的左上角为“热点”—〉按住并沿着标距拖动鼠标左键—〉释放鼠标，根据导入底图的实际尺寸，输入两点间的实际距离，点击OK，见图2.3。

图2.2背景选择窗口图2.3导入底图的实际尺寸

VISSIM路网的比例一经确定就无法改变，建议在背景图片的缩放操作过程中尽量做到精确。

4、在背景选择窗口中点击“起点”，可以将背景图片移动到目标位置。

此时，鼠标指针变成手掌形状，大拇指为“热点”。

按住鼠标左键，可以把背景图片拖到一个新的位置。

一般情况下，只要导入的第一位图不是必须与已有的VISSIM路网重合，就不需要对其进行移动。

5、依次选择：

查看菜单—〉背景—〉参数…，见图2.4，点击保存，永久保存背景图片的当前比例和原始信息。

图2.4　保存背景图片选择菜单

注意：

背景图片不能被无限缩放。

当背景图片放大到一定程度时，它可能会消失，将其缩小后，能够再次出现。

建立整体背景图片后，可以采用同样的方式加载、缩放其它局部区域的背景图片，并将其移动到正确的位置。

为了正确地放置这些局部背景图片，建议：

首先，创建一个粗略的VISSIM路网。

然后，在需要移动到正确位置的局部背景图片与整体背景图片的重叠位置设置路段。

为了更好地完成这一过程，最好在背景图片拼接位置的边缘暂时性地设置一些VISSIM路段。

提示：

当加载了一或多的背景图片时，依次选择：

查看菜单—〉背景，或默认快捷键+，设置背景图片的可见性。

2.1.2SYNCHRO输入（可选模块，5.4学生版中暂不支持此模块）

包括信号灯组和信号配时方案在的整个VISSIM路网都可由信号配时优化软件包SYNCHRO输入，前提条件是SYNCHRO模块得到VISSIM授权。

依次选择：

文件→输入…→SYNCHRO，打开SYNCHROImport对话框，如图2.5。

图2.5　SYNCHRO输入

在此，必须为输入和输出文件指定不同的路径。

●点击OK，关闭对话框并保存当前设置。

●点击Import，开始执行输入程序。

这种方式建立的路网无法像手工建立的路网一样与已有背景图片或航拍图匹配，但精确度较高，无需进行大幅调整。

2.1.3添加路段（Links）

定义好比例尺后，下一步就可以开始画Link线了。

VISSIM路网编码的第一步工作是描绘路段轨迹：

寻找进出交叉口的所有道路，确定道路上的车道数。

每条道路表示为一个路段。

选中快捷工具栏上的，在路段的起始位置点击鼠标右键，沿着交通流运行方向将其拖动至终点位置，释放鼠标，会出现图2.6所示路段属性界面。

●路段的编号：

路段的唯一编号（仅能在创建路段时编辑）；

●名称——输入路段的名称；

●车道数——输入车道数；

●路段的长度；

●路段类型：

它控制了诸如路段颜色、驾驶行为等特征量；

●车道宽度；定义路段上每条车道的宽度；

●车道关闭：

针对选定的车辆类别关闭路段的一条或多条车道，实时禁行管理。

车道关闭对车辆运行的影响如下：

–禁行车辆不能在禁行车道上行驶。

–禁行车辆不能进入禁行车道（从交通量输入开始），除非所有车道全都禁行该类车辆。

图2.6　创建路段输入界面

●禁止车道变换：

用来定义该车道上的不同的车辆类型，能否向左边，或是右边的相邻车道进行变道。

●生成相反方向：

同时生成一条与待定义路段具有相同曲率和车道数的反向路段。

新生成的反向路段与待定义路段紧邻。

●费用：

打开路段窗口，设置路段的费用和额外费用。

动态交通分配中，这些数值用作评价路段上的车辆行驶费用。

●评估路段长度：

激活区段评价功能，定义区段长度。

该功能与交通流显示、统计数据选项、路段评价等功能有关。

注意：

路段（Link）是有向线段，方向与车辆行驶方向一致。

编辑线段曲率：

先选中欲编辑的路段，插入中间点的位置点击鼠标右键，即可插入一个节点；用鼠标左键按住节点拖动，即可调整Link形状。

删除：

将欲删除的中间点移动到其它中间点上。

如果要删除一组中间点，则将该组的最后点移动到最前点上。

2.1.4连接器

1.用鼠标左键单击快捷工具栏上的连接按钮——；

2.用鼠标左键单击作起点的路段；

3.将鼠标指向第一个节点，按住鼠标右键拖动到期望的终点位置（另一个路段），松开鼠标，将会出现图2.7所示对话框：

4.选择要相互连接的车道，即可。

注意：

Ø“车道1”代表最右边的车道，依次类推

Ø连接的车道数要匹配

Ø“紧急停车”和“变换车道”用于表示驾驶员行为；

Ø“变换车道”定义车辆变车道的位置；

Ø“紧急停车”定义车辆最后可能变车道的位置；

图2.7　车道连接器对话框

2.2定义交通属性

2.2.1定义分布

VISSIM中的许多参数是以分布的形式定义的（非固定值），这样能够真实地反映出交通的随机性本质。

大多数的分布采用经验或随机数据进行定义。

依次选择：

基本数据→分布，如图2.8，访问所有的分布。

图2.8　数据定义窗口

1．目标车速分布

交通构成中，每种车辆类型都可以定义目标车速的随机分布。

依次选择：

基本数据→分布→期望车速分布，打开期望车速分布窗口。

如图2.9。

图2.9　期望车速分布窗口图2.10　期望车度分布特性

●通过编辑…键可以编辑VISSIM软件提供的缺省速度分布特性

●通过新建…键可以自己定义新的速度分布特性

选择Edit键，将弹出图2.10所示的对话框：

用户需要在图表上方的两个文本框输入目标车速分布的两个最值（左侧为最小值，右侧为最大值）。

在空白处输入最小速度和最大速度后，下面区域会出现一条直线。

在这条直线上单击鼠标右键，直线上会增加一个节点，将鼠标指针移到节点上，按住鼠标左键，可以拖动节点来完成速度分布情况。

2．车辆重量分布

HGV的重量定义为重量分布，它与功率分布共同作用，影响斜坡行驶车辆的驾驶行为。

依次选择：

基本数据→分布→重量，打开车辆重量窗口，在此可对重量分布进行相关的操作。

3．车辆功率分布

HGV的功率定义为功率分布，它与重量分布共同作用，影响斜坡行驶车辆的驾驶行为。

依次选择：

基本数据→分布→功率，打开功率分布窗口，在此对功率分布进行相关的操作。

4．车辆颜色分布

颜色分布只用于图形显示，对仿真结果没有影响。

依次选择：

基本数据→分布→颜色…，打开颜色分布窗口.VISSIM使用颜色分布替代车辆类型与其颜色的一一对应功能。

即使要求只使用一种颜色表示一种车辆类型，仍然需要定义一种颜色分布。

5．车辆模型分布

6．停车时间分布

VISSIM中用停留时间分布来描述停车标志处的停留时间和公共交通模型的特征。

对于公共交通车辆（例如，公共汽车、有轨电车），该分布定义了车辆在接送乘客上下车区域的停车时间。

因此，在VISSIM中，需要在每个公共交通车站设定时间分布。

通过基本数据→分布→停车时间定义停留时间分布。

有两种分布可供选择：

正态分布和经验分布。

正态分布通过平均值和标准差（秒）定义。

经验分布则通过提供最大值、最小值和任意的中间点来建立不同形状的图形（类似于速度分布的定义）。

7．车辆模型年份分布

8．车辆行驶里程分布

9．温度分布

2.2.2目标车速变化

当VISSIM路网的自由流车速发生变化时，需要定义一个车速分布变化。

定义车速分布变化的方法有两种：

Ø暂时性车速变化（如：

车辆转向），使用减速区定义

Ø永久性车速变化，使用目标车速决策定义

这两种方法的主要差别在于：

使用减速区定义时，车辆在接近减速区时自动开始减速，并在刚刚到达减速区时正好达到设定的车速，通过减速区后，车辆自动加速到原有车速；使用目标车速决策定义时，只能改变通过目标车速决策断面的车辆的车速。

1.减速区

Ø选择减速区模式。

Ø选择需要设置减速区的路段或连接器。

Ø在路段/连接器上减速区的起点，点击鼠标右键，沿着路段/连接器将其拖动到目标位置。

减速区的长度同时被定义。

Ø释放鼠标，打开创建减速区窗口,如图2.11。

Ø针对通过该路段/连接器的每一车辆类型定义合适的车速和加速度。

Ø点击确定。

Ø对于多车道路段，需要为每一条车道分别定义减速区。

图2.11　创建减速区窗口

注意：

Ø车辆通过减速区的起点后，减速区才能起到减速效果。

Ø减速区只能用于降低车速，不能增加车速。

Ø不能跨路段建立减速区。

2.目标车速决策

Ø选择目标车速决策点模式。

Ø选择需要设置目标车速决策点的路段/连接器。

Ø在目标位置点击鼠标右键，打开创建目标车速决策点窗口，见图2.12。

Ø针对通过该路段/连接器的每一车辆类别定义合适的车速分布。

Ø点击确定。

Ø对于多车道路段，需要为每一条车道分别定义目标车速决策点。

图2.12　目标车速决策点窗口

注意：

Ø目标车速决策点定义了车速发生变化的起点。

通过目标车速决策点后，车辆进行加速或减速。

根据当前车速，车辆将在下游的某一点达到目标车速。

Ø对于没有进行定义的车辆，在其通过目标车速决策点的前后，车速将不发生变化。

2.2.3交通构成

交通构成是对进入VISSIM路网的每一股交通流构成的定义。

注意：

公交线路上的交通构成需要单独定义。

交通构成是VISSIM输入交通流量的一个组成部分，需要在定义输入交通流量之前对其进行定义，行人与自行车流量也可以定义为一种交通构成。

依次选择：

交通→车辆构成…，定义输入交通流量的交通构成，如图2.13。

交通构成包括一种或多种车辆类型及其在输入交通流量中所占的相对比例，以及车速分布的列表。

图2.13　交通流量的交通构成输入窗口

2.2.4交通流量的输入

用户可以定义不同时间进入路网的交通流量。

输入交通流量与路段和时间间隔有关。

在某一时间间隔，车辆进入路段的规律服从泊松分布。

若定义的输入交通流量超过了路段的通行能力，车辆将在路网外部“堆积”。

当“堆积”的车辆无法在定义的时间间隔进入路网时，VISSIM将产生一条错误信息，同时写入日志文件（*.err），并在仿真运行结束时通知用户。

定义输入交通流量：

Ø选择输入交通流量模式。

Ø选择需要定义输入交通流量的路段。

Ø鼠标左键双击该路段，打开车辆输入窗口。

Ø点击新建，创建一个新的输入交通流量；点击编辑，打开编辑车辆输入窗口，编辑已有的交通流量输入，如图2.14。

Ø定义输入交通流量属性。

Ø点击确定。

Ø采用相同方法定义其它时间间隔的输入交通流量。

图2.14　交通流量输入

2.3路线选择与转向

车辆的行驶路径由从路径决策起点（红线）到路径决策终点（绿线）的一个固定的路段和连接器序列组成。

路径决策起点与路径决策终点是一对多的关系。

车辆行驶路径的长度不是一个固定值。

行驶路径决策功能仅对经过定义的车辆和没有任何路径信息的车辆起作用，这些车辆只有在通过路径决策终点后才能够接收新的路径信息。

一条线路是指从路线选择点到目的点的路段和连接段固定顺序，每一个路线选择点可以有多个目的点。

1.用鼠标左键选中—按钮；

2.用鼠标左键单击某一条道路，选中这条道路；

3.在希望选择路线的地方单击鼠标右键，路段上会出现条红色的短线，然后弹出图2.15所示的对话框：

图2.15　希望选择路线对话框图2.16　路线方向指示窗口

4.用鼠标左键单击目的点的那条道路，选中这条道路；

5.在这条道路上单击鼠标右键，路段上会出现条绿色的短线和黄色的线段，指示出路线方向（图2.16）；

6.通过路径列表分配流量：

用鼠标左键选中—按钮→编辑→选择列表（如图2.17、图2.18）；

图2.17路径列表1

图2.18路径列表2

如果红线和绿线之间不存在连续的路段和连接器序列，VISSIM将无法找到行驶路径，黄色粗线和路径窗口都不会出现。

此时，需要改变路径决策终点的位置，或路径决策终点所在的路段，或创建必要的连接器。

需要定义多个路径决策终点时，可以在VISSIM路网外部双击鼠标左键，按照4~5步进行操作。

黄色粗线代表了当前的行驶路径序列。

使用路径的中间点将部分路径拖动到其它路段/连接器上，可以改变行驶路径序列。

与路段和连接器上的中间点不同，行驶路径上的中间点是暂时性的。

在黄色粗线外部点击鼠标左键，接受当前显示的路段序列，完成行驶路径序列的编辑工作。

2.4信号控制交叉口设置

在Vissim中，信号控制交叉口的设置主要由以下流程组成:

VISSIM可以使用置的固定配时信号控制（VISSIG附加模块），也可以与外部信号控制逻辑附加模块一起使用：

►EconoliteASC/3

►LISA+OMTC

►SCATS

►SCOOT

►VAP

►RingBarrierController（RBC）

2.4.1信号参数设置

1.选择菜单信号控制→编辑信号控制机，弹出“信号控制”界面，如图2.19所示；

图2.19　信号控制界面

2.在“信号控制”界面左边中，单击右键出现菜单，单击“编辑信号控制”，如图2.20所示；

3.图2.21中，对各个“信号灯组”选择灯色序列后，输入各灯色时长。

图2.20　菜单显示

图2.21控制参数输入

图2.22　两相位信号灯组配时方案

4.设计信号灯组配时方案，如图2.22，按菜单文件→保存后退出。

在本次设计中选用二相位固定配时方案，周期长为50秒，显示绿灯时间长分别为：

21s.

2.4.2信号灯安放及设置

Vissim可对每一车道进行信号控制，具体步骤如下：

1.工具栏中选择“信号灯”按钮；

2.单击鼠标左键，选号灯所在路线；

3.在选定的路网上，在信号灯放置位置单击鼠标右键，信号灯标志（红线）出现，同时弹出“信号灯”界面，如图2.23所示；

4.输入“编号”、“车辆类别”等选项，确定后退出。

图2.23　车道信号灯设置示意图

2.4.3优先权设置

有时在交叉口，某两个方向的车流因缺少信号控制，汇合时会产生交织。

为保证行车安全，这时次要流向的车流必须停车，让主要方向的车流（具有优先权）先通过，然后在车头间距和时距得以保证时汇入自由车流。

车头间距：

在设定检测的自由流断面处，距离该断面的最近车辆必须保证的最小距离。

车头时距：

在设定检测的自由流断面处，距离该断面的最近车辆必须保证的最小行驶时间。

具体步骤如下：

1.在工具栏中选择“优先原则”按钮；

2.单击鼠标左键，选中次要方向的路段，如图2.24；

图2.24　停车位置设定示意图

3.在次要方向的路段上，车流需停车等待的位置处，点右键，设定停车位置（红色）；

4.点左键需要确保车头间距或车头时距路段；

5.在选定的路线上，在需要检测车头间距或车头时距的断面处，点右键设定检测点（绿色），同时弹出“优先原则”界面,如图2.25所：

图2.25车头时距检测点设定示意图

6.在“优先原则”界面上，需要输入“最小时间空挡”、“最小空间空挡”、“车辆类型”等参数。

2.4.4冲突区域

冲突区域可以替代优先通行规则，在交叉口中定义优先权。

该方法相对容易定义，车辆的行为更加智能，因而值得推荐。

VISSIM中任意两个路段/连接器的重叠处都可以被定义为一个冲突区域。

用户可以选择其中哪一个方向的路段/连接器具有优先权。

定义区域：

鼠标左键点击可能出现冲突的位置：

冲突路段会突出显示为黄色，两条路段的重叠部分也会用黄色显示，这是非激活的冲突区域的标志。

定义状态：

右击鼠标一次或多次来定义一个激活的冲突区域。

选择相应的优先权配置，可通过状态栏和路段颜色的显示来表示路段的优先权：

►绿色=代表主路，有优先权

►红色=代表支路，无优先权

►双红色用于分支冲突，每个方向的车辆都需要“看见”对方来车，该区域没有明确的优先路权，车辆简单地按照他们原来的排列顺序行走。

►双黄色表示该冲突区域非激活。

打开“冲突区域集”编辑窗口：

双击一个（非激活或激活）冲突区域，或者在VISSIM的路网外点击右键，图2.26。

在对话窗口，点击右键并从快捷菜单中选择合适选项，如：

优先，让行和非激活等，图2.27。

图2.26冲突区域集编辑窗口

图2.27冲突区域集编辑窗口

3仿真

依次选择：

仿真→连续（或单步），运行仿真程序。

点击（默认快捷键）1次，向前运行1个仿真步长。

点击，从连续运行模式切换到单步运行模式。

点击（默认快捷键），连续运行仿真程序。

点击（缺省快捷键），终止当前运行。

3.1参数设置

依次选择：

仿真→参数…，打开仿真参数窗口图3.1，设置仿真参数：

注释：

仿真程序运行的注释。

交通规则，右行/左行：

指定车辆的标准行车位置（如：

英国和采用左侧通行）。

它将影响高速公路上的驾驶行为（快车道上的超车行为）、已知路段的反向路段的位置、港湾式公交站点的位置。

仿真时间：

仿真运行时间长度。

其中包括了仿真运行初期的准备时间。

图3.1　仿真参数输入窗口

起始时间：

时钟上显示的仿真运行开始时刻。

仿真精度：

即一个仿真时钟（1~10）计算车辆位置的次数。

1表示车辆在每个仿真时钟只移动一次；10表示每个仿真时钟计算十次车辆的位置，这使得车辆运行更加平顺。

仿真运行速度的变化与仿真步长成反比。

随机种子：

初始化随机数产生器。

使用相同的输入文件和随机数，将产生相同的仿真运行结果。

随机数不同，车辆的到达规律也不相同，因此可能导致仿真运行结果的差异。

仿真运行速度：

仿真时钟与实际时间的比值，单位：

秒。

如果选择最大值，仿真程序将以最快的速度运行。

仿真运行速度的变化对仿真运行结果没有影响，因此可以在仿真运行期间对其进行调整。

中断时间：

仿真程序运行到该时刻时，VISSIM自动切换到单步运行模式。

使用该选项，可以在仿真运行期间有选择地观看某个特定时间的交通状况。

3.2仿真

在设置完各参数后，选择菜单“仿真→连续”，程序开始进行仿真，可以点击、、，可以对仿真进行中断、停止以及继续,如图3.2所示。

图3.2　仿真运行窗口

4评价

为了得到评价输出数据，必须首先激活相应的评价类型。

评价类型的输出数据可以在线显示（如：

信号配时表），也可以输出为外部的数据文件，部分评价类型同时支持上述两种数据输出方式。

数据文件使用分号作为分隔符，用户可以用文本文件打开，以进行更深入的计算和动画呈现，重点介绍行程时间、延误、数据收集点和排队长度。

4.1行程时间

在路网中定义了行程时间检测区段，VISSIM能够评价平均行程时间。

检测区段由一个起点和一个终点组成。

平均行程时间（包括停车时间）是指车辆通过检测区段的起点直至离开终点的时间间隔。

1.选择行程时间检测模式。

2.在选定路段上，点击鼠标右键，设置检测区段的起点。

设置成功后显示为红线，在状态栏中可以查看该点的坐标。

3.选择需要设置行程时间检测区段终点的路段（如有需要的话，使用聚焦或滚动条）。

4.在选定路段上，点击鼠标右键，设置检测区段的终点。

设置成功后显示为绿线，同时打开创建行程时间检测窗口。

如图4.1所示。

图4.1　创建行程时间检测窗口

5.在VISSIM路网中，如果“距离”为空，则检测区段起点与终点之间不存在连续的路段，这可能是由于路段之间没有使用连接器连接，或是起点和终点的位置存在问题。

行程时间编辑模式处于激活状态时，在VISSIM路网外部点击鼠标右键，可以打开所有已定义的行程时间检测区段列表。

6.依次选择：

评价→文件→行程时间→配置，配置行程时间的相关参数，如图4.2。

7.单击“确定”，开始运行。

结束后在文件夹中将出现.rsz的文件，用文本文件打开。

文件容是一个数据表，它包括：

检测区段的行程时间数值、通过检测区段的车辆数、检测时间间隔。

如图4.3所示：

图4.2　配置行程时间的相关参数

图4.3　行程时间文件容数据表

4.2延误

在行程时间检测区段的基础上，VISSIM能