【導(dǎo)讀】交通擁堵嚴(yán)重地影響了人們的日常出行活動(dòng)，制約著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。綜合行程速度、行程延誤、停。通擁堵指數(shù)的概念評(píng)價(jià)城市路網(wǎng)的擁堵嚴(yán)重程度。利用本文的模型，可以通過(guò)采集到的交通數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市路網(wǎng)的定性和定量分析，供科學(xué)合理的依據(jù)。

　　

【正文】 判別矩陣。 交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的參考矩陣 如下： 6 5 4 0 3 0 2 0 7 .50 .1 0 .5 1 .2 2 .2 5 52 .5 1 6 .5 4 4 8 7 .5 1 5 7 .50 1 1 .5 4 3 .5 1 1 2 1 8 00 .2 0 .5 0 .6 5 0 .7 5 2 .4???????? （ 56） 指標(biāo)權(quán)重的確定 由于 人為 的 主觀原因 勢(shì)必 存在一定的誤差，為了盡量縮小誤差，本文采用大量樣本進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)匯總 的方法來(lái)確定五個(gè)指標(biāo)的權(quán)重 ，將五個(gè)因素定位 10 分制，對(duì) 各種 機(jī)動(dòng)車駕駛員 （出租車司機(jī)、公交司機(jī)、私家車個(gè)體、摩托車司機(jī)等） 進(jìn)行抽樣調(diào)查， 將 統(tǒng)計(jì)結(jié)果與專家意見想結(jié)合， 并 做歸一化處理， 最后 確定權(quán)重如下表 51 所示。 表 51 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重向量表 指標(biāo) 行程速度 停車次數(shù) 行程時(shí)間 行程 延誤 負(fù)荷度 權(quán)重 0． 223 可得到權(quán)重向量 W={,}。 交通擁堵指數(shù) 由于確定了模糊判別矩陣 R 以及權(quán)重向量 W，根據(jù)第二章介紹的模糊數(shù)學(xué)理論，可將五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 W 和 R 進(jìn)行模糊合成，即 B=W176。 R，得到 B={b1,b2,b3,b4,b5}，令 b=max{b1,b2,b3,b4,b5}，b 就是對(duì)交通擁堵程度的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，這里定義 b 為交通擁堵指數(shù)，通過(guò)模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系判斷了 待評(píng)價(jià)路段的交通擁堵嚴(yán)重程度， b 值取值為 [0,1]， b 值越大，道路越暢通；反之道路越擁堵。如表 52 所示： 表 52 交通擁堵指數(shù)表 b 交通擁堵狀態(tài) 擁堵 輕度擁堵 緩行 基本暢通 暢通 本章小結(jié) 本章為本文的核心部分，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系建立了交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型， 對(duì)于各種參數(shù)的計(jì)算及來(lái)源都做了說(shuō)明，最后 定義了交通擁堵指數(shù)，用來(lái)描述交通擁堵的 嚴(yán)重程度。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 第 6 章 仿真 分析 VISSIM 軟件概述 VISSIM 是由 德國(guó) PTV 公司開發(fā)的微觀交通流仿真軟件系統(tǒng)，用于 仿真各種 交通系統(tǒng) ，從而進(jìn)行分析研究 。該軟件系統(tǒng)能分析在車道類型、交通組成、交通信號(hào)控制、停讓控制等眾多條件下的交通運(yùn)行情況，是評(píng)價(jià)交通工程設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃方案的有效 仿真 工具。 VISSIM 由交通仿真器和信號(hào)狀態(tài)產(chǎn)生器兩部分組成，它們之間通過(guò)接口交換檢測(cè)器數(shù)據(jù)和信號(hào)狀態(tài)信息。 VISSIM 既可以在線生成可視化的交通運(yùn)行狀況，也可以離線輸出各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。 VISSIM 采用的模型是生理 心理模型，該模型中駕駛員覺得與前車 的距離小于安全距離時(shí)后，駕駛員開始減速，但是后車無(wú)法判斷前車的車速，后車車速在一定時(shí)間內(nèi)是低于前車車速的，一直到前后車的距離達(dá)到一個(gè)安全距離時(shí)，后車駕駛員開始逐漸地加速，由此形成一個(gè)加減速的循環(huán)過(guò)程。 VISSIM 進(jìn)入中國(guó)已經(jīng)有 10 多年的時(shí)間了，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用過(guò)程中逐步獲得了業(yè)內(nèi)同行的認(rèn)可與好評(píng)， VISSIM 是世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣泛的微觀交通仿真系統(tǒng)。 VISSIM 已經(jīng)成為模擬軟件的標(biāo)準(zhǔn)，其強(qiáng)大的功能保證了 VISSIM 在同類軟件中的優(yōu)勢(shì)地位。 仿真環(huán)境設(shè)置 微觀交通流特性參數(shù) 微觀 交通流特性參數(shù)包括各種車輛的期望車速、車輛的加減速特性、車輛的幾何尺寸、駕駛員行為參數(shù)設(shè)置等 [7][8]。 （ 1）車輛的期望車速 車型的期望車速 對(duì)話框如 圖 61 所示 。 實(shí)際仿真過(guò)程中，先要確定 輸入流量 的類型 ，也就是要確定車輛的種類，進(jìn)而 定義 不同 種 種類 車輛的期望車速，同時(shí) 也要 定義 期望車速分布曲線。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 61 期望車速對(duì)話框 （ 2）車輛的加減速特性 車輛的加減速特性的定義建立在定義了 車輛 的 類型 的基礎(chǔ)之上，其一 共有四個(gè)參數(shù)，期望加速度 、期望減速度、 最大加速度 和最大減速度 。各種車型的加減速參數(shù) VISSIM 中的 定義 如圖 62 及圖 63， 通常采用默認(rèn)值 即可 。 圖 62 車輛的加減速特性對(duì)話框 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 63 車輛的加減速特性分布曲線 （ 3）車輛的幾何尺寸 車輛的車 長(zhǎng) 直接影響車輛的跟車行為和超車行為，對(duì) 車輛 變換車道也有 一定的作用 。VISSIM 的 2D 模型中 對(duì)車輛的幾何尺寸的描述 主要 包括長(zhǎng)度 、 寬度 以及前后軸距等 。VISSIM 的 2D 模型中沒有對(duì)車輛高度進(jìn)行描述 ， 3D 模型則有相關(guān)描述，根據(jù)實(shí)際考慮是否選取 3D 模型，圖 64 為車輛幾何尺寸設(shè)置對(duì)話框 。 圖 64 車輛幾何尺寸設(shè)置對(duì)話框 （ 4）駕駛員行為參數(shù)設(shè)置 駕駛 員行為參數(shù)的設(shè)置一般按照默認(rèn)參數(shù)即可，如圖 65，相關(guān)參數(shù)的修改要參觀有關(guān)資料。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 65 駕駛員行為參數(shù)設(shè)置對(duì)話框 宏觀交通流特性參數(shù) 宏觀交通流特性參數(shù) 主要 包括車型分類、交通量組成的流量輸入和路徑選擇。 （ 1）車型分類 VISSIM 的分級(jí)體系為車輛分級(jí) 車輛類別 車輛類型，通過(guò)分級(jí)體系可以定義車型的分類 ，用戶可以根據(jù)需要對(duì)車輛類別進(jìn)行修改，可以靈活的增加新的類別也可以刪除已存在的類別。 （ 2）交通組成 在微觀仿真系統(tǒng)中，交通組成主要是反映車流中車型的特性。交通組成用于確定路網(wǎng)輸入流量的各 種車型和每種車型的流量比例及期望車速。期望車速已經(jīng)設(shè)置。 輸入流量，進(jìn)入流量對(duì)話框后，選擇輸入流量的車種組成、流量和時(shí)間間隔。 交通組成說(shuō)明了交通流中的車型的相關(guān)性質(zhì)，通常用來(lái)確定路段輸入交通流量的各類車型以及車型的流量比例及期望車速，期望車速分布在前面已做設(shè)置。 （ 3）路徑選擇 左鍵點(diǎn)擊目標(biāo)路段，然后點(diǎn)擊右鍵 可 觀察到 路段上會(huì)出現(xiàn)條綠色和黃色的線，這些線指示出路線 的 方向，彈出的對(duì)話框如圖 66 所示： 圖 66 路徑選擇對(duì)話框 車輛行駛規(guī)則 （ 1）速度控制規(guī)則 區(qū)段限速設(shè)置適用于在某些特殊的路段和 特殊的時(shí)間內(nèi)對(duì)車輛進(jìn)行速度限制，如匝道合流點(diǎn)。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 （ 2）優(yōu)先規(guī)則 現(xiàn)實(shí)中當(dāng)某一交叉口的兩個(gè)方向的車流匯聚時(shí)，如果缺少相關(guān)的信號(hào)控制，在匯合時(shí)會(huì)產(chǎn)生交織問(wèn)題，從而產(chǎn)生安全隱患。為了保障居民行車安全，路段主要方向的車流具有優(yōu)先通過(guò)的權(quán)利，次要的車流應(yīng)停車讓行，同時(shí)要在車頭間距和時(shí)距得到保障時(shí)才匯入車流。如圖 67。 圖 67 優(yōu)先權(quán)設(shè)置對(duì)話框及示意圖 信號(hào)燈設(shè)置 VISSIM 軟件可對(duì)車道進(jìn)行信號(hào)控制，其中最主要的是信號(hào)燈的設(shè)置，如圖 68 所示。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 圖 68 信號(hào)燈設(shè)置 仿真數(shù)據(jù) 設(shè)置完參 數(shù)，選擇菜單“ Simulation → Parameter”，彈出“ Simulation Parameter”界面，然后進(jìn)行仿真。 江門市交通擁 堵 評(píng)價(jià) 江門市交通數(shù)據(jù)及仿真數(shù)據(jù) 根據(jù)交通管理部門觀測(cè)的實(shí)際路況的交通數(shù)據(jù)，本文選取江門市蓬江區(qū)西區(qū)工業(yè)園、西環(huán)路、龍灣路及環(huán)市二路為待評(píng)價(jià)路段，如圖 69，其交通數(shù)據(jù)如表 61 所示： 圖 69 江門市蓬江區(qū)待評(píng)估路段 表 61 江門市觀測(cè)數(shù)據(jù) 路段 V C T停 車 T延 誤 M 交通擁堵狀態(tài) 西區(qū)工業(yè)園→西環(huán)路 47 輕度擁堵 西環(huán)路→龍灣路 19 緩行 龍灣路→環(huán)市二路 150 暢通 環(huán)市二路→西區(qū)工業(yè)園 67 輕度擁堵 根據(jù) VISSIM 仿真軟件得到仿真數(shù)據(jù)表如表 62. 表 62 VISSIM 仿真數(shù)據(jù) V C T停 車 T延 誤 M 交通擁堵狀態(tài) 暢通 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 擁堵 140 緩行 87 輕度擁堵 MATLAB 分析 本文使用 MALAB 軟件計(jì)算最終的交通擁堵指數(shù)，首先編寫好五個(gè)交通擁堵評(píng)價(jià)狀態(tài)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)，保存為 、 、 、 、 文件，然后編寫 文件，其作用是計(jì)算出模糊判別矩陣，最后編寫模糊合成運(yùn)算的 M 文件 [9]。計(jì)算情況如下： 例舉 西區(qū)工業(yè)園→西環(huán)路交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)過(guò)程， 輸入 西區(qū)工業(yè)園→西環(huán)路 的交通數(shù)據(jù)，即 R=matrix(,47,)，程序運(yùn)行結(jié)果如圖 610。 圖 610 模糊判別矩陣 MATLAB 運(yùn)行程序圖 輸入權(quán)重向量 W={,}，進(jìn)行模糊合成運(yùn)算，如圖 611. 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 611 模糊合成運(yùn)算 根 據(jù) 隸 屬 度 最 大 化 原 則 ， 交 通 擁 堵 指 數(shù)b=max{,}=，對(duì)應(yīng)緩行狀態(tài)。由此得到全部路段的評(píng)價(jià)結(jié)果如下表所示： 表 63 江門市路段評(píng)價(jià)結(jié)果表 路段 b 擁堵狀態(tài) 西區(qū)工業(yè)園→西環(huán)路 輕度擁堵 西環(huán)路→龍灣路 輕度擁堵 龍灣路→環(huán)市二路 輕度擁堵 環(huán)市二路→西區(qū)工業(yè)園 輕度擁堵 表 64 VISSIM 數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果表 數(shù)據(jù) b 擁堵狀態(tài) 探測(cè)車 1 輕度擁堵 探測(cè)車 2 輕度擁堵 探測(cè)車 3 輕度擁堵 探測(cè)車 4 緩行 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 通過(guò)建立的交通擁堵評(píng)價(jià)模型，評(píng)價(jià)了 VISSIM 仿真數(shù)據(jù)以及江門市蓬江區(qū)西區(qū)工業(yè)五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 園、西環(huán)路、龍灣路及環(huán)市二路相關(guān)路段的交通狀態(tài)，與路段實(shí)際的交通狀態(tài)對(duì)比，即對(duì)比表 61 到表 64 的相關(guān)內(nèi)容，可看出本文的評(píng)價(jià)結(jié)果大致令人滿意，對(duì)仿真數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)反映了其真實(shí)的交通擁堵狀態(tài)，對(duì)西區(qū)工業(yè)園→西環(huán)路及 環(huán)市二路→西區(qū)工業(yè)園 的評(píng)價(jià)結(jié)果完全準(zhǔn)確，對(duì)龍灣路→環(huán)市二路及 西環(huán)路→龍灣 路 的評(píng)價(jià)結(jié)果存在一定的誤差，但是在一定程度上也反映了路段的交通擁堵特性，可為交通管理部門提供決策支持，具有一定的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。 本章小結(jié) 本章進(jìn)行了 VISSIM 仿真實(shí)驗(yàn)，設(shè)置好相關(guān)參數(shù)得到仿真數(shù)據(jù)，同時(shí)選取江門市蓬江區(qū)西區(qū)工業(yè)園、西環(huán)路、龍灣路及環(huán)市二路為待評(píng)價(jià)路段，對(duì)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的分析表明本文建立的交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)模型科學(xué)合理，可為交通管理等相關(guān)部門作參考。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 結(jié)論 交通擁堵問(wèn)題是國(guó)內(nèi)外很多城市都要面對(duì)的難題，如何有效地解決 交通擁堵問(wèn)題的前提是如何科學(xué)合理地定義交通擁堵狀態(tài)研究相關(guān)的評(píng)價(jià)方法，國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者一直在不斷的探索研究相關(guān)的評(píng)價(jià)方法。 本文對(duì)經(jīng)典的模糊數(shù)學(xué)理論進(jìn)行了細(xì)致的分析，在模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上建立交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型。結(jié)合 VISSIM 仿真軟件生成的數(shù)據(jù)以及江門市實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型進(jìn)行了交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，本文建立的交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)模型科學(xué)合理，較為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)了交通擁堵狀態(tài)，有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，可為交通管理等相關(guān)部門提供參考。 由于模糊理論本身的局限性以及交通問(wèn)題的復(fù)雜性，在交通擁堵狀態(tài)評(píng) 價(jià)問(wèn)題上，本文還存在很多不足之處和值得改進(jìn)的地方，主要體現(xiàn)在以下方面： 模糊理論建立的交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型精度有待提高，可考慮直覺模糊理論以及FFCM 理論 [10]，建立更加科學(xué)實(shí)用的交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型。 交通擁堵評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取有待進(jìn)一步研究，從而提高交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)的科學(xué)合理性。 完善數(shù)據(jù)采集的相關(guān)流程。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 參考文獻(xiàn) 1 謝季堅(jiān)，劉承平 . 模糊數(shù)學(xué)方法 及其應(yīng)用 [M]. 武漢華中科技大學(xué) 出版社 ， 2020:13 2 樓世博 . 模糊數(shù)學(xué) [M].科學(xué)出版社 ， 1983:1357 3 周高平，周直，陳遠(yuǎn)祥 . 基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目投資風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)模型 [J]. 重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020,36(12).107 110 4 方燕，章道云 . 風(fēng)險(xiǎn)投資的模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型 [J]. 西華大學(xué)管理學(xué)院， 12期 .8084 5 任福田，劉小明，榮建 . 交通工程學(xué) [M]. 人民交通出版社， 2020:58101 6 Technol. Dev. Agency. Estimating Road Traffic Congestion using Vehicle Velocity[R].ITS Telemunications 7 裴 玉龍 ， 張亞平 .道路交通系統(tǒng)仿真 [M]. 人民交通出版社 ， 2020:108209 8 Jim Ledin 著 。焦宗夏 ， 王少萍譯 .