(整理)交通運輸系統(tǒng)仿真課程設(shè)計報告書.

1、精品文檔淮陰工學(xué)院交通運輸系統(tǒng)仿真課程設(shè)計小組成員：組長：周業(yè)凱 學(xué)號： 1101501138李東亞1101501131楊敏銳1101501115季東升1101501116龐瑞1101501114李鴻霞1101501101系（院）：交通工程學(xué)院專 業(yè)：交通運輸班 級：運輸1101 第三小組扌指導(dǎo)老師：陳大山/周桂良2013 年 6 月目錄1 課程設(shè)計的目的和要求 31.1 課程設(shè)計的目的 31.2 課程設(shè)計的要求 32 課程設(shè)計的內(nèi)容 43 課程設(shè)計的任務(wù) 54 課程設(shè)計要求說明 55 課程設(shè)計步驟與方法 76 課程設(shè)計時間及進度安排 87 實地調(diào)查與數(shù)據(jù)收集 97.1 淮陰工學(xué)院南、北園 （

2、 枚乘路）地理區(qū)位 97.2 淮陰工學(xué)院南、北園 （ 枚乘路）交通量調(diào)查 97.3 通過交叉口車輛組成 127.4 交叉口幾何尺寸調(diào)查 128信號配時 128.1 相位方案設(shè)計的基本事項 128.2 相位示意圖 138.3 信號配時原理 149 具體的信號配時 1610路網(wǎng)評價 1711 數(shù)據(jù)采集仿真結(jié)果分析 1712 課程小結(jié) 181. 課程設(shè)計的目的和要求1.1 課程設(shè)計的目的為了鞏固和進一步掌握在交通運輸系統(tǒng)仿真授課中學(xué)到的理論知識 和技術(shù)方法，實現(xiàn)理論和實際相結(jié)合，提高教學(xué)質(zhì)量，交通運輸類專業(yè)學(xué)生 進行交通運輸仿真課程設(shè)計。通過該環(huán)節(jié)的動手操作，使學(xué)生掌握交通仿真 模型分析、各基本模塊

3、的靈活運用、專業(yè)仿真軟件操作，提高分析和解決實 際問題的能力。還使學(xué)生的組織能力提高、合作精神培養(yǎng)方面得到鍛煉。課程設(shè)計是對學(xué)生學(xué)習(xí)和運用專業(yè)知識的綜合考核和檢查，使學(xué)生接受 工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)，是整個課程學(xué)習(xí)的重要組成部分，課程設(shè)計的 特點是，內(nèi)容所涉及的知識面較一般習(xí)題為光，有較強的系統(tǒng)性和綜合性， 在運算、繪圖、編寫說明書方面也有較高的要求，但份量應(yīng)適當(dāng)控制，注意 不使學(xué)生負(fù)擔(dān)過重，因此，可采取通過課外習(xí)題分散集中設(shè)計和進行兩種方 式。其基本目的是：(1) 培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際思想，訓(xùn)練學(xué)生善于綜合運用課堂所學(xué)理論知識 發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。(2) 熟悉交通建模技術(shù)、交通數(shù)據(jù)提

4、取技術(shù)、交通系統(tǒng)評價技術(shù)和交通系統(tǒng) 仿真技術(shù)。(3) 進行基本技能訓(xùn)練，對現(xiàn)有資料進行整理、計算和分析，對計劃進行評估等。(4) 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。1.2 課程設(shè)計的要求(1) 熟練掌握系統(tǒng)仿真的基本原理；(2) 熟練掌握交通運輸系統(tǒng)仿真模型的構(gòu)建；(3) 熟練掌握交通運輸系統(tǒng)仿真軟件的選擇和使用；(4) 能對數(shù)據(jù)進行輸入分析，能利用仿真得到的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)優(yōu)化和改進2. 課程設(shè)計內(nèi)容根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的典型性和綜合性特點， 進行相應(yīng)課程設(shè)計。 認(rèn)真研究設(shè)計任 務(wù)書，明確設(shè)計要求、條件、內(nèi)容和步驟：通過閱讀有關(guān)資料等，復(fù)習(xí)課程有關(guān) 內(nèi)容，交通運輸系統(tǒng)仿真課程設(shè)計要求掌握運輸系統(tǒng)仿真的基本方法和步驟。

5、 具 體內(nèi)容如下：(1) 內(nèi)容描述與定義首先要在分析、調(diào)查的基礎(chǔ)上，明確要解決的問題及實際的目標(biāo)，確定 描述這些目標(biāo)的主要參數(shù)以及評價準(zhǔn)則。根據(jù)目標(biāo)，清晰地定義系統(tǒng)邊界， 辨識主要狀態(tài)變量和主要影響因素，定義環(huán)境及控制變量。同時，給定仿真 的初始條件，并充分估計初始條件對系統(tǒng)主要參數(shù)的影響。(2) 建立仿真模型在交通系統(tǒng)仿真模型中，主要應(yīng)根據(jù)交通實際數(shù)據(jù)狀況，系統(tǒng)中的建模 以及時間推進機制，按交通規(guī)律系統(tǒng)建立模型。(3) 數(shù)據(jù)采集對于原始數(shù)據(jù)，除了必要的仿真輸入數(shù)據(jù)以外，還必須收集與仿真初始 條件及系統(tǒng)內(nèi)部變量有關(guān)的數(shù)據(jù)。 這些數(shù)據(jù)往往是某種概率分布的隨機變量 的抽樣結(jié)果，因此要對這些參數(shù)做必

6、要的統(tǒng)計調(diào)查分析、通過分布擬合，參 數(shù)估計以及假設(shè)檢驗等步驟，確定這些隨機變量的概率函數(shù)，以便輸入仿真 模型，實施仿真運行。(4) 模型的確認(rèn)目前模型的確認(rèn)常用是三步法確認(rèn)， 第一步由熟知該系統(tǒng)的專家對模型 作直觀和有內(nèi)涵的分析評價；第二步是對模型的假設(shè)、輸入數(shù)據(jù)的分布進行 必要的統(tǒng)計檢驗；第三步是對模型作試運行，觀察初步仿真結(jié)果與實際系統(tǒng) 估計的結(jié)果是否相近， 以及改變主要輸入變量的數(shù)值時仿真輸出的變化趨勢 是否合理。(5) 模型的編程實現(xiàn)與驗證在建立仿真模型后，就需要編制相應(yīng)的仿真程序，以便在計算機上作仿 真運行實驗，仿真程序的驗證主要采用分塊調(diào)試和整體程序運行的方法。(6) 仿真試驗設(shè)計

7、在進行正式仿真運行之前，均應(yīng)進行仿真試驗框架設(shè)計，也就是確定仿 真試驗的方案。 仿真試驗設(shè)計包括仿真時間區(qū)間、 精度要求、輸入輸出方式、 控制參數(shù)的方案及變化范圍等。(7) 模型的仿真運行經(jīng)過確認(rèn)和驗證的模型， 就可以在試驗框架指導(dǎo)下在計算機上進行運行 計算；在運行過程中，可以了解模型對各種不同輸入及各種不同仿真方案的 輸出響應(yīng)情況，通過獲得的所需實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)，掌握系統(tǒng)的變化規(guī)律。(8) 仿真結(jié)果的輸出與分析對仿真模型進行多次獨立重復(fù)運行可以得到一系列的輸出響應(yīng)和系統(tǒng) 性能參數(shù)的均值等，并對結(jié)果進行詳細(xì)分析。精品文檔3. 課程設(shè)計任務(wù)淮陰工學(xué)院大學(xué)城南北校區(qū)行人過街信控仿真設(shè)計：為解決淮陰工

8、學(xué)院 南北校區(qū)行人過街交通問題，建立南北校區(qū)行人過街信控解決方案。包括： 道路的交通參數(shù)調(diào)查，機動車、非機動車及行人的交通特性調(diào)研，設(shè)計平峰 與高峰兩組信號配時方案， 三維錄像，并對仿真的交通流數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。4. 課程設(shè)計要求說明課程設(shè)計要求：本次課程設(shè)計分小組進行，每個小組根據(jù)不同的選題， 各成員進行合理分工，每個人先獨立完成自己負(fù)責(zé)的方案部分，再統(tǒng)一協(xié)調(diào) 最后提交一份由小組共同完成的設(shè)計成果，并由組長進行 10 分鐘的課程設(shè) 計內(nèi)容PPT匯報；設(shè)計過程中，根據(jù)合理的進度安排，按照交通系統(tǒng)仿真建 模與仿真的流程及方法，認(rèn)真地開展課程設(shè)計活動；最后設(shè)計出交通仿真方 案；設(shè)計文檔用 A4 紙

9、打印，字跡清晰，頁面整潔，并按任務(wù)書要求裝訂成 冊。課程設(shè)計紀(jì)律要求：本次課程設(shè)計集中在指定地點（交通工程學(xué)院計算 機機房或教室）進行，設(shè)計期間嚴(yán)格考勤，按時作息，一般不允許請假，如 遇特殊情況，需寫請假條報院領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)，否則按曠課處理，如果請假或曠課 總時數(shù)累計達全部設(shè)計時間的三分之一以上，該課程設(shè)計成績按零分計；此 外，不得以任何理由請人代交作業(yè)，否則本次課程同樣以零分計。課程設(shè)計時間安排： 一周設(shè)計時間， 第 16 周。 周一至周二： 確定選題； 構(gòu)建交通仿真方案的整體框架；進行方案的背景、條件及可行性研究；周三 至周五：對具體仿真方案進行設(shè)計；并對方案進行仿真數(shù)據(jù)分析；最后整理 提交文檔

10、。5. 課程設(shè)計步驟與方法按照課程設(shè)計的內(nèi)容要求，統(tǒng)一的步驟如下 ：打開VISSIM并新建文件設(shè)置仿真參數(shù)創(chuàng)建編輯速度曲線檢查和編輯車輛類型特征*新建交通構(gòu)成調(diào)查得到研究路段背景圖片打開、縮放、存儲背景圖片繪制車行道和人行橫道的路段與連接器在路網(wǎng)的端點和人行橫道分別輸入交通流量和行人流量輸入路徑?jīng)Q策點和相關(guān)路徑輸入速度變化創(chuàng)建信號控制的信號燈組，輸入定周期的時間。在路網(wǎng)中輸入信號燈頭輸入專用左轉(zhuǎn)、紅燈右轉(zhuǎn)、人行橫道的優(yōu)先規(guī)則設(shè)置輸出文件，例如行程時間、延誤時間、排隊計數(shù)器、數(shù)據(jù)采集點等運行仿真，對多次仿真結(jié)果進行處理6. 課程設(shè)計時間及進度安排課程設(shè)計時間：6月8日一一6月9日，6月13日一一

11、6月14日進度安排情況：進度安排表序號內(nèi)容時間（天）1設(shè)計準(zhǔn)備、下發(fā)任務(wù)書0.52數(shù)據(jù)采集0.53數(shù)據(jù)整理、系統(tǒng)仿真24編寫設(shè)計說明書、PPT0.55答辯0.57實地調(diào)查與數(shù)據(jù)收集7.1交叉口地理區(qū)位根據(jù)實地觀察測量和分析討論，本組對整個交叉口形狀、車道劃分與交通流 運行軌跡進行了繪制，如下圖所示。枚乘路是連接淮安市大學(xué)城的主要交通動脈，西連淮安市主干道淮海南路。東西向為主干道，機動車道為雙向4車道，東進口道為1條直行車道（可右轉(zhuǎn)）、 一條左轉(zhuǎn)車道，西進口道為1條直行車道（可右轉(zhuǎn)）、一條左轉(zhuǎn)車道。公交車站 設(shè)置在東進口以及西進口的右轉(zhuǎn)車道右邊， 公共汽車主要進行直行。南北向為連 接淮陰工學(xué)院南

12、、北園的人行道。7.2交叉口交通量調(diào)查本組通過實際觀測的方法測得了道路交叉口的交通流量等信息。主要調(diào)查方法為，對各車道分配人員進行定時調(diào)查車種及車輛流向數(shù)量以獲得交通流量。具體觀測時間為晚高峰下午2點到5點，交叉路口的機動車交通流量較為穩(wěn) 定，交通流量通過每隔10分鐘記錄一次，整理后的平峰小時人流量與高峰小時 交通量、人流量見下表。表1東進口小時交通流量時間段 （東進口）小汽車貨車公交車總計左 行右 行直 行左 行右 行直 行左 行右 行直 行14.00-15.00373383110910918315.00-16.004027722141000817316.00-17.002824742111

13、30113166表2東進口小時交通流量時間段 （西進口）小汽車貨車公交車總計左 行右 行直 行左 行右 行直 行左行右 行直行14.00-15.0033367607800816815.00-16.003926694129001017916.00-17.0027257235141011158從調(diào)查的數(shù)據(jù)可以得到，枚乘路與淮陰工學(xué)院南、北園交叉口的主要流量分 布在東西兩個進口道，平均流量超過了 172pcu/h。pcu/h是：每小時當(dāng)量小客車 通行數(shù)。表3南行小時行人流量時間段（南行）人流量非機動車14.00-15.0019715915.00-16.0040918616.00-17.0019217

14、4表4北行小時行人流量時間段（北行）人流量非機動車14.00-15.0018314715.00-16.0039117616.00-17.00190160從調(diào)查的數(shù)據(jù)可以得到，枚乘路淮陰工學(xué)院南、北園交叉口的主要人流量和非機動車流量高峰期小時交通量，出現(xiàn)在15.00-16.00時間段內(nèi)，非機動車換 算成行人，按1: 1，則高峰小時交通量為 581人/小時，平峰小時交通量為 351 人/小時。此外行人平均速度1.15m/s ;非機動車的平均速度 3.47m/s。機動車的平峰 速度25km/h;高峰時速度為18km/h。7.3通過交叉口車輛組成表5通過交叉口車輛組成流向車型小型車貨車公交車東進口41

15、88132西進口40362297.4交叉口幾何尺寸調(diào)查表6交叉口幾何尺寸調(diào)查表進口道 方向車道數(shù)(單向)直行 車道數(shù)右轉(zhuǎn) 車道數(shù)左轉(zhuǎn) 車道數(shù)車道寬度(m)車頭時距東進口21113.52.12西進口21113.52.24&信號配時在平面交叉口設(shè)置信號控制的目的， 是通過為不同流向、不同種類交通流提 供通過路口的時間路權(quán)，從時間上消除路口內(nèi)交通流的沖突點。 優(yōu)化信號配時可 減小城市道路網(wǎng)絡(luò)上的車輛延遲、降低交通事故、減小環(huán)境污染和燃油消耗， 從 而可有效利用道路設(shè)施。在還不具備條件實現(xiàn)自適應(yīng)的面控系統(tǒng)的情況下， 可在 單個交叉口進行優(yōu)化配時。8.1相位方案設(shè)計的基本事項一般來說，交叉口形狀

16、越復(fù)雜，相位方案也越復(fù)雜。相位數(shù)增加，相應(yīng)的會 引起相位改變時損失增加，因此交叉口處理交通的能力將會下降， 但是交叉口交 通流之間的沖突卻會減少。合理的相位和相序助于提高通行能力和道路利用率。相位方案的設(shè)計應(yīng)先充分考慮交叉口的構(gòu)造 （各進口道及出口道的寬度、車 道數(shù)等），交通條件（交通量、左右轉(zhuǎn)率、直行交通量、車頭時距等）以及交叉 口的布局（附近與交通相關(guān)的設(shè)施、視覺的良好與否等），同時要考慮以下使用信號控制相位的基本注意事項：應(yīng)確保同一交通流線上相位的連續(xù)性。對同一個交通流設(shè)置兩種以上相位 時，這些相位在時間上要保證連續(xù)性。本設(shè)計針對枚乘路交通流特性，根據(jù)所提供數(shù)據(jù)分析，結(jié)合機動車的通行特

17、性，得到了多相位信號控制條件，采用三相位進行配時設(shè)計。8.2相位示意圖相位1相位2相位38.3信號配時原理 首先計算每車道的飽和流量 S,使用下式進行計算：S= 3600/h式中：h飽和車頭時距 流量比計算，求出ymax :yqi IS式中：q：第i個實際到達流量(調(diào)查得到)；S第i相位流向的飽和流量(調(diào)查得到)nIY= max(yi, y u.|)i=1式中：yi第i個相位的最大流量比ymax各個相位的流量比 我們國內(nèi)一般采用“韋伯斯特”信號配時優(yōu)化公式，得到信號最佳周期為:1.5L +5Co =1 -Y式中：Co信號最佳周期，S ；L表示每個周期的各相位總損失時間，s，其計算如下式：nL=

18、2； (h+h-A)i =0式中：I 車輛啟動損失時間，應(yīng)實測，無時間數(shù)據(jù)可取3秒；I 綠燈間隔時間，即黃燈時間加全紅燈清路口時間，一般黃燈為3s，全紅燈為2 4s；A黃燈時間，有一般為3s；n所設(shè)相位數(shù)； 確定完最佳周期后，再計算總有效綠燈時間Ge:Ge 二 C0 _ L 各相位有效綠燈時間由下式確定：gemax（業(yè) y,）Y 各相位的綠信比，按下式計算:入=gei/ C0各相位實際顯示綠燈時間:9具體的信號配時平峰信號配時高峰信號配時rt Signal Controlva曲ItCydeTime: ® | 倒 g10路網(wǎng)評價平峰時信號燈設(shè)置前后路網(wǎng)評價（所有的車輛類型）平均每車的延

19、遲時間:1.187 （S）;22.861（s）平均每輛車停止次數(shù)：0.057（次）；0.692（次）平均速度:25.870（km/h） ； 16.218（km/h）平均每輛車停車延遲:0.139 （ s）;20.389（s）高峰時信號燈設(shè)置前后路網(wǎng)評價（所有的車輛類型）平均每車的延遲時間：1.583（s）;32.832（s）平均每輛車停止次數(shù):0.096（次）；0.622（次）平均速度:18.512（km/h）;10.897（km/h）平均每輛車停車延遲：0.460（s）;30.653（s）11數(shù)據(jù)采集仿真結(jié)果經(jīng)過仿真和數(shù)據(jù)處理可以得出，在紅色區(qū)域的平均車速為22.7KM/H,綠色區(qū)域平 均車

20、速為13.6KM/H,，雙向四車道車輛總數(shù)為373輛，與真實情況相符。11課程小結(jié)通過為期一周的課程設(shè)計，我更加扎實的掌握i但經(jīng)過大家一次又一次的思考和相互討 L-花季東升呈方面的知能夠很好的完成此次任務(wù)我感慨只有理論知識從理論中得出結(jié)論于尤其是周業(yè)凱和李東亞不僅實踐出真知，通過親自動手制作，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且 學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。使我們掌握的知識不再是紙上談兵。 學(xué)到很多很多的東西。李東亞這次課程設(shè)計將路況模擬到軟件上，前期通過實地調(diào)查取得真實數(shù)據(jù)，后期 通過軟件制作來實現(xiàn)仿真，并得出實際意義的結(jié)果。這次仿真實驗，我主要負(fù)責(zé) vissim 的制作，雖然原來

21、學(xué)習(xí)過一段時間的 vissim 但是這次實驗依然充滿挑戰(zhàn)，最困難的一部分是信號燈配時，因為原來 課程學(xué)習(xí)的時候，對這一方面要求的不是很高， 所以原來就有些似懂非懂。 但是 這次要自己通過計算來設(shè)置信號燈配時，所以要自己找資料，計算等等。雖然過程很艱難，但是看到運行的軟件依然充滿欣慰。我們小組分工明確， 合作緊密有序， 圓滿的完成了這次課程設(shè)計的任務(wù)。 最后感謝陳大山老師的悉心 指導(dǎo)。龐瑞通過一周的課程設(shè)計， 每位組員都很辛苦也很盡責(zé)，由組長分配任務(wù)，一起 討論一起出去到校門口實地計數(shù)，相互配合相互照應(yīng)共同測量了一個下午的數(shù) 據(jù)，我和季東升負(fù)責(zé)數(shù)進入北苑大門的行人和非機動車， 細(xì)致而又真實的記錄

22、下 了南北苑之間出入大門的行人和非機動車人數(shù)和校門之間枚乘路路過校門口的 行車速度。 組員用測量出的數(shù)據(jù)制作了仿真， 接下來就是我和季東升在做出結(jié)果 的基礎(chǔ)上制作PPT全組人員分工細(xì)致，團結(jié)互助，共同完成了這一課題。在陳大山老師和周業(yè)凱組長的指導(dǎo)和幫助下， 我對系統(tǒng)仿真軟件的認(rèn)知有了 很大的提升， 此次課程設(shè)計幫助我們增加了團隊凝聚力， 每個人的思考能力和動 手能力都有了進一步的提升， 這幫助我們在今后的學(xué)習(xí)與工作中遇到類似問題時 擁有參考的價值。楊敏銳為期一周的交通系統(tǒng)仿真課程設(shè)計快要結(jié)束了，在這一周中，通過一開 始對數(shù)據(jù)的測量調(diào)查， 使得我對南北園的人員流向與非機動車的組成有了一個大 概的了解，并且有了這個詳細(xì)的數(shù)據(jù)，使得在過后兩天的用VISSIM軟件模擬真實的交通狀況提供了很大的基礎(chǔ)幫助。 在后面的幾天里