基于微观交通仿真的交通影响评价方法研究
基于微观交通仿真的交通影响评价方法研究
摘要：本文针对当前交通影响评价工作中，对于城市核心区建设项目的评价不够精细化这个特点，提出可以根据初步评价的结果，使用微观交通仿真的手段进行更进一步的评价。文章结合作者主持的一个交通影响评价项目，较为详细地介绍了交通影响评价技术工作中微观交通仿真的分析方法。
关键词：交通影响评价微观交通仿真精细化分析
Abstract: This paper based on the fact of weakness of fineness in the job of traffic impact assessment, put forward a method that we can use the means of microscopic traffic simulation to assess the traffic conditions further on the basis of outcome of preliminary assessment. The article introduces minutely the method of microscopic traffic simulation analysis combined with a traffic impact assessment project that the author managed once.
Key words: traffic impact assessment microscopic traffic simulation analysis fine analysis 1.引言
随着近十多年城市的迅速发展，城市中心区建筑密度日益增大，任何一栋公共建筑的修建都可能会加重局部路网的交通拥堵甚至导致交通瘫痪，交通影响评价技术作为一种可以预先诊断这种局部拥堵程度并能提出有效的针对性的缓解措施的方法，已经在我国各大城市得到了广泛应用。但是，目前应用的评价方法比较宏观，主要是依靠TransCAD等软件进行交通分配，然后使用公式计算路段和节点的主要指标来评价。对于中心城市主城区来说，主要节点的现状交通流量已经饱和甚至过饱和，这种略显粗糙的评价方法有时不能比较准确地反映交通需求的变化对局部路网和节点的影响程度，进而可能不能采取更有效的交通缓解措施。因此，本文写作的目的，就是研究在城市核心区交通影响评价中，针对性的使用微观交通仿真这个更为精细化的分析工具，得出更为准确的评价结论。
2.交通影响评价技术现状
交通影响评价，这是国家标准里面的通用名词，在高校等科研机构，也通常称为交通影响分析。建设部在2006年4月1日起实施的《城市规划办法》中要求项目报建阶段必须提供交通影响评价报告[1]，住房和城乡建设部在2010年9月1日宣布正式实施《建设项目交通影响评价技术标准》（CJJ/T 141-2010）。近年来，交通影响评价技术已经在我国各大城市普遍应用，它包括两个主要部分的理论：1、建设项目对局部路段和节点的交通影响程度的定量评价方法；2、如何
采取有效的交通改善和缓解措施以应对拟建项目的投入使用。
交通影响评价技术的一般工作流程如下图。
图1 交通影响评价技术工作流程
当前，国内对交通影响评价的研究主要集中在影响范围的确定、交通需求预测、交通分布及分配和路段及交叉口服务水平的评价等几个方面。在交通影响评价的技术工作中，道路交通运行状况的评价占有举足轻重的地位，它取决于现状交通调查数据的精确度，评价结果直接决定是否采取改善措施及如何采取改善措
施。因此，使用具有针对性并更准确的评价方法对于更好地发挥交通影响评价在建设项目前期决策中的作用具有重要的意义。
3.微观交通仿真理论
微观交通仿真，属于交通系统仿真，从本质上来说，是使用数学模型来重现交通流时间、空间变化的技术，从交通系统仿真所使用的技术手段来说，它是一门在计算机上进行交通实验的技术学科。
在微观交通仿真理论中，直接影响仿真成败的是所使用的仿真数学模型，也即核心算法模型，这些模型都集成在各个软件提供商的软件包中。目前比较主流的微观交通仿真软件包括：VISSIM、S-Paramics、Q-Paramics以及AIMSUN等，国内的科研机构和各规划设计部门使用地比较多的是德国PTV 公司的VISSIM软件，本文的实例分析也是基于VISSIM软件进行的。
现状道路交通调查数据采集的详细程度，影响着仿真模型运行分析的精度。数据采集是一项费时费力的工作，因此，只有在对于分析精度要求比较高的项目中使用微观交通仿真才是比较合适的选择。对于一般的微观交通仿真分析模型，需要调查以下几类数据[2]：
一、道路几何网络和设施分布数据。包括道路等级、属性、几何尺寸、路段上及交叉口进口道渠化型式、高架桥和下穿隧道分布位置等；
二、交通管理设施信息数据。包括交通标线施划、交通标志的位置、信号配时数据、优先控制规则、公交车站位置、是否实施单向交通管理等；
三、驾驶员-车辆信息数据。包括驾驶员素质、交通构成比例、行驶速度分布、车辆性能等；
四、交通需求数据。包括交叉口及路段交通流量流向以及OD调查矩阵；
五、交通运行环境数据。主要包括施工区位置、收费站位置。
以上的调查数据中，交通需求数据的调查是最繁琐的，但也是必须的。因为仿真往往一般的是局部路网，或者说是小范围路网，所以在项目的交通需求预测阶段，本次研究根据实际调查的路段交叉口流量数据反推了OD矩阵，并将之用于交通分配。
4.交通影响评价中的微观交通仿真实例分析
本文的实例研究是基于成都火车南站枢纽城市综合体项目的交通影响评价。
火车南站城市综合体项目位于成都市南部新区火车南站西南侧，人民南路四段天府立交桥西端，地块南至盛和一路，北至广和一街，西至都会路，紧靠凯丹商业广场，面对富森美家居，是成都南边的繁华区域之一。
图2 火车南站枢纽城市综合体项目位置示意
现状调查主要调查了道路几何网络、交通管理设施和交通需求数据等基础数据。区域道路情况如下表：
表1 研究区域主要道路基本情况
分析节点主要选取了人民南路四段—火车南站西路、益州大道北段——火车
南站西路、盛和一路—益州大道北段以及天府大道辅道—天仁路等四个交叉口。根据现状调查的晚高峰流量流向数据，作者对主要路段和交叉口的服务水平进行了初步评价，其中，人民南路四段—火车南站西路、益州大道北段——火车南站西路、盛和一路—益州大道北段等三个交叉口部分进口均处于饱和或过饱和状态，评价结果如下：
火车南站西路人民南路四段路口运行评价
益州大道北段盛和一路路口运行评价
从上表可以看出，三个交叉口对于交通流量的波动都很敏感，都可能由于该项目诱发的交通需求引起节点和局部路网交通瘫痪。因此，本项目决定对该三个交叉口进行微观交通仿真分析。为了更好的说明，本文选取了具有代表性的益州大道北段盛和一路交叉口进行论述。
益州大道北段盛和一路交叉口现状晚高峰流量如下图。
图3 益州大道北段盛和一路交叉口现状流量（pcu/h ）
交叉口进口车道功能划分和现状信号配时方案如下图，其中，配时方案采用五个信号阶段，黄灯时间均为5s ，周期143s 。
图4 益州大道北段盛和一路交叉口现状车道及信号配时
根据以上的现状数据，本项目运用VISSIM 软件对交叉口进行道路建模，模型如下图。
图5 交叉口VISSIM 3D道路模型
在VISSIM中，设置好各项仿真参数，运行仿真模型，仿真运行界面如下图
所示。
图6 交叉口VISSIM 3D仿真运行界面
将仿真模型独立运行6次以后，所得结果取平均值，得到该交叉口现状仿真
评价指标如下表所示。
表2 交叉口VISSIM现状仿真评价结果
根据交通需求预测和局部路网交通分配结果，叠加上本项目交通量后，对交叉口预测年进行仿真分析，也将仿真模型独立运行6次后，取平均值，得到预测年仿真评价结果如下表。
表3 交叉口VISSIM预测年仿真评价结果
对上表进行对比分析，可以发现，交叉口各进口道的评价指标增加幅度大约在5%~13%之间，增加最多的是南进口的延误，增加值不是很多，因此可以认为，该项目的建设不会造成该交叉口交通状况明显更恶化。相应的，本项目对其余的两个交叉口同样用VISSIM进行了微观交通仿真分析，也得出了同样的结论。项目分析之后，也针对性地提出了路网层面和交叉口层面的交通改善措施。综合所有分析，得出结论，该建设项目不会造成局部路网交通更恶化，通过实施交通改善措施之后，项目诱发的交通需求对局部路网交通的影响在可接受的范围之内。
5.结语
本文通过成都火车南站枢纽城市综合体项目的交通影响评价研究，使用常规分析方法结合微观交通仿真分析方法，更为精细化地评价了中心城市核心区由于建设项目实施所造成的交通影响。因此，本文认为，交通影响评价过程中，应在初步评价的基础上，对有必要进行更精细化分析的节点或路段，可以采用微观交通仿真等手段进行更进一步地深入分析。最后，值得提出的是，随着近年来我国各大城市轨道交通网络的形成，TOD发展也开始迎来高潮，这对于减轻城市中心区的交通压力有很大帮助，也较大程度上减轻了交通影响评价工作的技术难度。
参考文献：
1.吴焕东，白竹. 《城市大型建设项目交通影响分析的回顾与展望》,2019世界交通运输大会论文集.
2.孙剑. 《微观交通仿真分析指南》，同济大学研究生教材.