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2026/1/16 7:00:53 网站建设 项目流程

交通网络建模

1. 交通网络的基本概念

在交通仿真软件中，交通网络是模拟城市交通流的基础。它由道路、交叉口、信号灯、路径等基本元素组成，用于描述和模拟车辆在城市中的行驶路径和交通行为。交通网络的建模直接影响仿真结果的准确性和可靠性。因此，理解交通网络的基本概念和组成是进行有效建模的第一步。

1.1 道路

道路是交通网络中最基本的元素，它是车辆行驶的主要通道。在VISSIM中，道路可以通过以下属性进行定义：

  • 长度：道路的物理长度。

  • 车道数：每个方向上车道的数量。

  • 车道宽度：每条车道的宽度。

  • 速度限制：道路的最大允许速度。

  • 道路类型：例如主干道、次干道、胡同等。

1.2 交叉口

交叉口是多条道路交汇的地方，是交通流的重要节点。交叉口的建模需要考虑以下因素：

  • 几何形状：交叉口的物理布局，如T型交叉口、十字交叉口等。

  • 信号灯控制：交叉口是否安装信号灯，以及信号灯的控制策略。

  • 优先级：不同方向的交通流在交叉口的优先级。

  • 转弯限制：某些方向上的转弯是否被禁止。

1.3 信号灯

信号灯是控制交通流的重要设备，通过不同的信号状态（红灯、绿灯、黄灯）来管理车辆的行驶。在VISSIM中，信号灯可以通过以下属性进行定义：

  • 信号周期：一个完整的信号周期的时间。

  • 相位：每个信号周期内不同的信号状态组合。

  • 信号配时：每个相位的持续时间。

  • 检测器：用于检测交通流量和调整信号配时的设备。

1.4 路径

路径是车辆从起点到终点的行驶路线。在VISSIM中，路径可以通过以下方式定义：

  • 起点和终点：路径的起始位置和结束位置。

  • 中间节点：路径中经过的交叉口或其他节点。

  • 路径选择策略：车辆选择路径的规则，如最短路径、最快速路径等。

2. 交通网络的创建

在VISSIM中，交通网络的创建是一个逐步细化的过程。首先，需要定义道路网络的基本结构，然后添加交叉口和信号灯，最后设置路径和路径选择策略。

2.1 定义道路网络

2.1.1 创建道路

  1. 打开VISSIM：启动软件。

  2. 新建项目：选择“File” -> “New”创建一个新的项目。

  3. 添加道路：选择“Network” -> “Add Vehicle Network” -> “Add Vehicle Network Element” -> “Add Road”。

# Python示例：使用VISSIM API创建一条道路importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 创建一条道路road=vissim.Net.AddRoad(StartNodeID=1,# 起点节点IDEndNodeID=2,# 终点节点IDLaneCount=2,# 车道数量LaneWidth=3.5,# 车道宽度SpeedLimit=50# 速度限制（单位：km/h）)
2.1.2 添加交叉口

  1. 选择交叉口工具：在工具栏中选择“Add Intersection”。

  2. 定义交叉口位置：点击道路网络中需要添加交叉口的位置。

  3. 设置交叉口属性：在属性窗口中设置交叉口的几何形状、优先级等。

# Python示例：使用VISSIM API创建一个交叉口importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 创建一个交叉口intersection=vissim.Net.AddIntersection(NodeID=3,# 交叉口节点IDType='T',# 交叉口类型（T型、十字等）Priority=[1,2,3]# 优先级设置)

2.2 设置信号灯

2.2.1 创建信号灯

  1. 选择信号灯工具：在工具栏中选择“Add Signal”。

  2. 定义信号灯位置：点击交叉口中需要安装信号灯的位置。

  3. 设置信号灯属性：在属性窗口中设置信号周期、相位等。

# Python示例：使用VISSIM API创建一个信号灯importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 创建一个信号灯signal=vissim.Net.AddSignal(NodeID=3,# 信号灯节点IDCycleTime=60,# 信号周期（单位：秒）Phases=[# 相位设置{'Duration':30,'State':'GGRG'},# 绿灯相位{'Duration':3,'State':'YYRY'},# 黄灯相位{'Duration':27,'State':'RRGG'}# 红灯相位])
2.2.2 添加检测器

  1. 选择检测器工具：在工具栏中选择“Add Detector”。

  2. 定义检测器位置：点击道路或交叉口中需要安装检测器的位置。

  3. 设置检测器属性：在属性窗口中设置检测器的类型、检测范围等。

# Python示例：使用VISSIM API创建一个检测器importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 创建一个检测器detector=vissim.Net.AddDetector(NodeID=3,# 检测器节点IDType='Inductive Loop',# 检测器类型（感应线圈、视频等）Range=10# 检测范围（单位：米）)

2.3 设置路径

2.3.1 创建路径

  1. 选择路径工具：在工具栏中选择“Add Route”。

  2. 定义路径节点：点击路径中经过的节点。

  3. 设置路径属性：在属性窗口中设置路径的选择策略等。

# Python示例：使用VISSIM API创建一个路径importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 创建一条路径route=vissim.Net.AddRoute(StartNodeID=1,# 起点节点IDEndNodeID=4,# 终点节点IDIntermediateNodes=[2,3],# 中间节点IDStrategy='ShortestPath'# 路径选择策略（最短路径、最快速路径等）)
2.3.2 设置路径选择策略

  1. 选择路径选择工具：在工具栏中选择“Set Route Strategy”。

  2. 定义路径选择规则：设置路径选择的优先级、条件等。

# Python示例：使用VISSIM API设置路径选择策略importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 设置路径选择策略vissim.Net.SetRouteStrategy(Strategy='ShortestPath',# 路径选择策略Priority=[1,2,3]# 路径选择的优先级)

3. 交通网络的优化

交通网络的优化是提高仿真结果准确性和可靠性的关键步骤。优化可以通过调整道路属性、信号灯配时和路径选择策略等方法实现。

3.1 调整道路属性

3.1.1 修改车道数

  1. 选择道路：点击需要修改的道路。

  2. 编辑车道数：在属性窗口中修改车道数。

# Python示例：使用VISSIM API修改道路的车道数importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 修改道路的车道数road=vissim.Net.GetRoad(1)# 获取道路对象road.SetLaneCount(3)# 修改车道数为3
3.1.2 调整速度限制

  1. 选择道路：点击需要调整速度限制的道路。

  2. 编辑速度限制：在属性窗口中调整速度限制。

# Python示例：使用VISSIM API调整道路的速度限制importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 调整道路的速度限制road=vissim.Net.GetRoad(1)# 获取道路对象road.SetSpeedLimit(60)# 调整速度限制为60 km/h

3.2 调整信号灯配时

3.2.1 修改信号周期

  1. 选择信号灯：点击需要修改的信号灯。

  2. 编辑信号周期：在属性窗口中修改信号周期。

# Python示例：使用VISSIM API修改信号灯的信号周期importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 修改信号灯的信号周期signal=vissim.Net.GetSignal(1)# 获取信号灯对象signal.SetCycleTime(80)# 修改信号周期为80秒
3.2.2 调整相位持续时间

  1. 选择信号灯：点击需要调整相位持续时间的信号灯。

  2. 编辑相位持续时间：在属性窗口中调整每个相位的持续时间。

# Python示例：使用VISSIM API调整信号灯的相位持续时间importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 调整信号灯的相位持续时间signal=vissim.Net.GetSignal(1)# 获取信号灯对象signal.SetPhases([# 相位设置{'Duration':35,'State':'GGRG'},# 绿灯相位{'Duration':3,'State':'YYRY'},# 黄灯相位{'Duration':42,'State':'RRGG'}# 红灯相位])

3.3 路径选择策略的优化

3.3.1 修改路径选择优先级

  1. 选择路径：点击需要修改路径选择优先级的路径。

  2. 编辑优先级：在属性窗口中修改路径选择的优先级。

# Python示例：使用VISSIM API修改路径选择的优先级importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 修改路径选择的优先级route=vissim.Net.GetRoute(1)# 获取路径对象route.SetPriority([2,1,3])# 修改优先级
3.3.2 增加路径选择条件

  1. 选择路径：点击需要增加路径选择条件的路径。

  2. 编辑条件：在属性窗口中添加路径选择的条件，如时间、车辆类型等。

# Python示例：使用VISSIM API增加路径选择条件importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 增加路径选择条件route=vissim.Net.GetRoute(1)# 获取路径对象route.AddCondition(ConditionType='Time',# 条件类型（时间、车辆类型等）StartHour=7,# 条件生效的开始时间（小时）EndHour=9,# 条件生效的结束时间（小时）Priority=1# 在该时间段内的优先级)

4. 交通网络的验证与调试

交通网络的验证与调试是确保仿真结果准确性和可靠性的必要步骤。通过验证可以检查网络的连接是否正确，通过调试可以发现并解决仿真过程中出现的问题。

4.1 网络连接验证

4.1.1 检查道路连接

  1. 选择道路：点击需要检查的道路。

  2. 查看连接：在属性窗口中查看道路的连接节点。

# Python示例：使用VISSIM API检查道路连接importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 检查道路连接road=vissim.Net.GetRoad(1)# 获取道路对象start_node=road.GetStartNode()# 获取起点节点end_node=road.GetEndNode()# 获取终点节点print(f"起点节点ID:{start_node.GetID()}")print(f"终点节点ID:{end_node.GetID()}")
4.1.2 检查交叉口连接

  1. 选择交叉口：点击需要检查的交叉口。

  2. 查看连接：在属性窗口中查看交叉口的连接道路。

# Python示例：使用VISSIM API检查交叉口连接importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 检查交叉口连接intersection=vissim.Net.GetIntersection(1)# 获取交叉口对象connected_roads=intersection.GetConnectedRoads()# 获取连接的道路列表forroadinconnected_roads:print(f"连接道路ID:{road.GetID()}")

4.2 仿真调试

4.2.1 检查车辆行驶路径

  1. 启动仿真：运行仿真。

  2. 观察路径：在仿真过程中观察车辆的行驶路径，确保路径选择正确。

# Python示例：使用VISSIM API检查车辆行驶路径importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 启动仿真vissim.Simulation.Start()# 检查车辆行驶路径vehicle=vissim.Simulation.GetVehicle(1)# 获取车辆对象current_node=vehicle.GetCurrentNode()# 获取当前节点print(f"当前节点ID:{current_node.GetID()}")
4.2.2 检查信号灯控制效果

  1. 启动仿真：运行仿真。

  2. 观察信号灯：在仿真过程中观察信号灯的控制效果，确保信号灯按预期控制交通流。

# Python示例：使用VISSIM API检查信号灯控制效果importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 启动仿真vissim.Simulation.Start()# 检查信号灯控制效果signal=vissim.Net.GetSignal(1)# 获取信号灯对象current_phase=signal.GetCurrentPhase()# 获取当前相位print(f"当前相位:{current_phase['State']}")

5. 高级交通网络建模技术

在交通网络建模中，除了基本的道路、交叉口和信号灯外，还有一些高级技术可以进一步提高模型的精度和复杂度。这些技术包括动态路径选择、多模式交通、交通需求分配等。

5.1 动态路径选择

动态路径选择是指在仿真过程中，车辆根据实时的交通状况选择最佳路径。这可以通过以下步骤实现：

  1. 启用动态路径选择：在仿真设置中启用动态路径选择功能。

  2. 设置路径选择算法：选择合适的路径选择算法，如Dijkstra算法、A*算法等。

# Python示例：使用VISSIM API启用动态路径选择importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 启用动态路径选择vissim.Net.EnableDynamicRouteChoice(True)# 设置路径选择算法vissim.Net.SetRouteChoiceAlgorithm('Dijkstra')

5.2 多模式交通

多模式交通是指在仿真中同时考虑多种交通模式，如汽车、公交车、自行车等。这可以通过以下步骤实现：

  1. 定义不同交通模式：在车辆类型定义中添加不同的交通模式。

  2. 设置交通模式的路径选择策略：为每种交通模式设置不同的路径选择策略。

# Python示例：使用VISSIM API定义多模式交通importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 定义不同交通模式vissim.VehTypes.AddVehType(ID=1,# 车辆类型IDName='Car',# 车辆类型名称Speed=60,# 最大允许速度LaneUsage='All'# 允许使用的车道)vissim.VehTypes.AddVehType(ID=2,# 车辆类型IDName='Bus',# 车辆类型名称Speed=50,# 最大允许速度LaneUsage='Right'# 允许使用的车道)# 设置交通模式的路径选择策略vissim.Net.SetRouteStrategyByVehType(VehTypeID=1,# 车辆类型IDStrategy='ShortestPath'# 路径选择策略)vissim.Net.SetRouteStrategyByVehType(VehTypeID=2,# 车辆类型IDStrategy='TimeBased'# 路径选择策略)

5.3 交通需求分配

交通需求分配是指将交通需求合理地分配到网络中的不同路径。这一过程可以模拟实际交通中的出行模式，从而提高仿真结果的准确性和可靠性。交通需求分配通常包括以下几个步骤：

  1. 定义交通需求：设置不同时间段内的交通流量。

  2. 分配交通需求：将交通需求分配到不同的路径上。

  3. 验证分配结果：检查分配后的交通流量是否符合预期。

5.3.1 定义交通需求

在VISSIM中，交通需求可以通过流量输入来定义。流量输入可以是静态的，也可以是动态的，具体取决于仿真需求。

  1. 打开流量输入设置：选择“Network” -> “Add Vehicle Network” -> “Add Flow”。

  2. 定义流量参数：设置流量的起始时间、结束时间、车辆类型和流量大小。

# Python示例：使用VISSIM API定义交通需求importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 定义交通需求flow=vissim.Net.AddFlow(StartNodeID=1,# 起始节点IDEndNodeID=4,# 终点节点IDStartHour=7,# 起始时间（小时）EndHour=9,# 结束时间（小时）VehTypeID=1,# 车辆类型IDFlowRate=1000# 流量大小（单位：辆/小时）)

5.3.2 分配交通需求

将定义的交通需求分配到不同的路径上，可以通过路径选择策略来实现。路径选择策略可以根据车辆类型、时间和交通状况等多种因素进行调整。

  1. 选择流量分配工具：在工具栏中选择“Distribute Flows”。

  2. 设置分配规则：在属性窗口中设置流量分配的规则，如按比例分配、按路径选择策略分配等。

# Python示例：使用VISSIM API分配交通需求importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 分配交通需求到路径vissim.Net.DistributeFlow(FlowID=1,# 流量IDRouteIDs=[1,2],# 路径ID列表Distribution=[0.7,0.3]# 分配比例)

5.3.3 验证分配结果

在仿真过程中，需要验证交通需求分配是否合理。这可以通过观察仿真结果中的交通流量、路径选择情况等来进行。

  1. 启动仿真：运行仿真。

  2. 观察交通流量：在仿真过程中观察各路径上的交通流量。

  3. 检查路径选择情况：确保车辆按照预期的路径选择策略行驶。

# Python示例：使用VISSIM API验证交通需求分配importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 启动仿真vissim.Simulation.Start()# 观察交通流量flow=vissim.Net.GetFlow(1)# 获取流量对象print(f"当前流量:{flow.GetCurrentFlowRate()}")# 检查路径选择情况route1=vissim.Net.GetRoute(1)# 获取路径1对象route2=vissim.Net.GetRoute(2)# 获取路径2对象print(f"路径1上的车辆数:{route1.GetVehicleCount()}")print(f"路径2上的车辆数:{route2.GetVehicleCount()}")

6. 交通网络的分析与评估

交通网络的分析与评估是为了验证建模和优化的效果，确保仿真结果能够准确反映实际交通状况。分析与评估通常包括流量分析、延误分析、排队分析等。

6.1 流量分析

流量分析可以评估交通网络在不同时间段内的交通流量情况，从而判断网络的通行能力。

  1. 启动仿真：运行仿真。

  2. 记录流量数据：在仿真过程中记录各道路和路径上的交通流量。

  3. 生成流量报告：仿真结束后生成流量报告，分析流量分布情况。

# Python示例：使用VISSIM API进行流量分析importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 启动仿真vissim.Simulation.Start()# 记录流量数据flow_data=[]fortimeinrange(7,10):# 模拟7:00到9:00的流量vissim.Simulation.SetCurrentTime(time)flow_data.append(vissim.Net.GetFlow(1).GetCurrentFlowRate())# 生成流量报告vissim.Simulation.GenerateFlowReport(flow_data)

6.2 延迟分析

延迟分析可以评估交通网络中车辆的平均延误时间，从而判断网络的效率和拥堵情况。

  1. 启动仿真：运行仿真。

  2. 记录延误数据：在仿真过程中记录各节点和路径上的车辆延误时间。

  3. 生成延误报告：仿真结束后生成延误报告，分析延误分布情况。

# Python示例：使用VISSIM API进行延迟分析importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 启动仿真vissim.Simulation.Start()# 记录延误数据delay_data=[]fortimeinrange(7,10):# 模拟7:00到9:00的延误vissim.Simulation.SetCurrentTime(time)delay_data.append(vissim.Net.GetIntersection(1).GetCurrentDelay())# 生成延误报告vissim.Simulation.GenerateDelayReport(delay_data)

6.3 排队分析

排队分析可以评估交通网络中车辆的排队情况，从而判断网络的瓶颈和拥堵点。

  1. 启动仿真：运行仿真。

  2. 记录排队数据：在仿真过程中记录各节点和路径上的车辆排队长度。

  3. 生成排队报告：仿真结束后生成排队报告，分析排队分布情况。

# Python示例：使用VISSIM API进行排队分析importvissim# 连接到VISSIMvissim=vissim.Vissim()# 启动仿真vissim.Simulation.Start()# 记录排队数据queue_data=[]fortimeinrange(7,10):# 模拟7:00到9:00的排队情况vissim.Simulation.SetCurrentTime(time)queue_data.append(vissim.Net.GetIntersection(1).GetCurrentQueueLength())# 生成排队报告vissim.Simulation.GenerateQueueReport(queue_data)

7. 总结

交通网络建模是交通仿真中的重要环节，通过合理地定义道路、交叉口、信号灯和路径，以及进行优化和验证，可以确保仿真结果的准确性和可靠性。高级技术如动态路径选择、多模式交通和交通需求分配可以进一步提升模型的复杂度和精度，为交通管理和规划提供有力支持。希望本文档能够帮助读者更好地理解和应用VISSIM中的交通网络建模技术。

标签： 网站建设 企业官网 项目流程 UI设计 前端开发

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