【導讀】交通擁堵嚴重地影響了人們的日常出行活動，制約著城市經(jīng)濟的發(fā)展。綜合行程速度、行程延誤、停。通擁堵指數(shù)的概念評價城市路網(wǎng)的擁堵嚴重程度。利用本文的模型，可以通過采集到的交通數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對城市路網(wǎng)的定性和定量分析，供科學合理的依據(jù)。

　　

【正文】 判別矩陣。 交通擁堵狀態(tài)評價指標的參考矩陣 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） 指標權(quán)重的確定 由于 人為 的 主觀原因 勢必 存在一定的誤差，為了盡量縮小誤差，本文采用大量樣本進行分析和統(tǒng)計匯總 的方法來確定五個指標的權(quán)重 ，將五個因素定位 10 分制，對 各種 機動車駕駛員 （出租車司機、公交司機、私家車個體、摩托車司機等） 進行抽樣調(diào)查， 將 統(tǒng)計結(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 評價指標權(quán)重向量表 指標 行程速度 停車次數(shù) 行程時間 行程 延誤 負荷度 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)學理論，可將五邑大學本科畢業(yè)設計 17 W 和 R 進行模糊合成，即 B=W176。 R，得到 B={b1,b2,b3,b4,b5}，令 b=max{b1,b2,b3,b4,b5}，b 就是對交通擁堵程度的綜合評價結(jié)果，這里定義 b 為交通擁堵指數(shù)，通過模糊數(shù)學評價體系判斷了 待評價路段的交通擁堵嚴重程度， 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)學評價體系建立了交通擁堵模糊評價模型， 對于各種參數(shù)的計算及來源都做了說明，最后 定義了交通擁堵指數(shù)，用來描述交通擁堵的 嚴重程度。 五邑大學本科畢業(yè)設計 18 第 6 章 仿真 分析 VISSIM 軟件概述 VISSIM 是由 德國 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、交通信號控制、停讓控制等眾多條件下的交通運行情況，是評價交通工程設計和城市規(guī)劃方案的有效 仿真 工具。 VISSIM 由交通仿真器和信號狀態(tài)產(chǎn)生器兩部分組成，它們之間通過接口交換檢測器數(shù)據(jù)和信號狀態(tài)信息。 VISSIM 既可以在線生成可視化的交通運行狀況，也可以離線輸出各種統(tǒng)計數(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后，駕駛員開始減速，但是后車無法判斷前車的車速，后車車速在一定時間內(nèi)是低于前車車速的，一直到前后車的距離達到一個安全距離時，后車駕駛員開始逐漸地加速，由此形成一個加減速的循環(huán)過程。 VISSIM 進入中國已經(jīng)有 10 多年的時間了，在教學實驗和工程應用過程中逐步獲得了業(yè)內(nèi)同行的認可與好評， VISSIM 是世界范圍內(nèi)應用最廣泛的微觀交通仿真系統(tǒng)。 VISSIM 已經(jīng)成為模擬軟件的標準，其強大的功能保證了 VISSIM 在同類軟件中的優(yōu)勢地位。 仿真環(huán)境設置 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)設置等 [7][8]。 （ 1）車輛的期望車速 車型的期望車速 對話框如 圖 61 所示 。 實際仿真過程中，先要確定 輸入流量 的類型 ，也就是要確定車輛的種類，進而 定義 不同 種 種類 車輛的期望車速，同時 也要 定義 期望車速分布曲線。 五邑大學本科畢業(yè)設計 19 圖 61 期望車速對話框 （ 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， 通常采用默認值 即可 。 圖 62 車輛的加減速特性對話框 五邑大學本科畢業(yè)設計 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 直接影響車輛的跟車行為和超車行為，對 車輛 變換車道也有 一定的作用 。VISSIM 的 2D 模型中 對車輛的幾何尺寸的描述 主要 包括長度 、 寬度 以及前后軸距等 。VISSIM 的 2D 模型中沒有對車輛高度進行描述 ， 3D 模型則有相關(guān)描述，根據(jù)實際考慮是否選取 3D 模型，圖 64 為車輛幾何尺寸設置對話框 。 圖 64 車輛幾何尺寸設置對話框 （ 4）駕駛員行為參數(shù)設置 駕駛 員行為參數(shù)的設置一般按照默認參數(shù)即可，如圖 65，相關(guān)參數(shù)的修改要參觀有關(guān)資料。 五邑大學本科畢業(yè)設計 21 圖 65 駕駛員行為參數(shù)設置對話框 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 的分級體系為車輛分級 車輛類別 車輛類型，通過分級體系可以定義車型的分類 ，用戶可以根據(jù)需要對車輛類別進行修改，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)設置。 輸入流量，進入流量對話框后，選擇輸入流量的車種組成、流量和時間間隔。 交通組成說明了交通流中的車型的相關(guān)性質(zhì)，通常用來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置。 （ 3）路徑選擇 左鍵點擊目標路段，然后點擊右鍵 可 觀察到 路段上會出現(xiàn)條綠色和黃色的線，這些線指示出路線 的 方向，彈出的對話框如圖 66 所示： 圖 66 路徑選擇對話框 車輛行駛規(guī)則 （ 1）速度控制規(guī)則 區(qū)段限速設置適用于在某些特殊的路段和 特殊的時間內(nèi)對車輛進行速度限制，如匝道合流點。 五邑大學本科畢業(yè)設計 22 （ 2）優(yōu)先規(guī)則 現(xiàn)實中當某一交叉口的兩個方向的車流匯聚時，如果缺少相關(guān)的信號控制，在匯合時會產(chǎn)生交織問題，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)先通過的權(quán)利，次要的車流應停車讓行，同時要在車頭間距和時距得到保障時才匯入車流。如圖 67。 圖 67 優(yōu)先權(quán)設置對話框及示意圖 信號燈設置 VISSIM 軟件可對車道進行信號控制，其中最主要的是信號燈的設置，如圖 68 所示。 五邑大學本科畢業(yè)設計 23 圖 68 信號燈設置 仿真數(shù)據(jù) 設置完參 數(shù)，選擇菜單“ Simulation → Parameter”，彈出“ Simulation Parameter”界面，然后進行仿真。 江門市交通擁 堵 評價 江門市交通數(shù)據(jù)及仿真數(shù)據(jù) 根據(jù)交通管理部門觀測的實際路況的交通數(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)市二路為待評價路段，如圖 69，其交通數(shù)據(jù)如表 61 所示： 圖 69 江門市蓬江區(qū)待評估路段 表 61 江門市觀測數(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 五邑大學本科畢業(yè)設計 24 擁堵 140 緩行 87 輕度擁堵 MATLAB 分析 本文使用 MALAB 軟件計算最終的交通擁堵指數(shù)，首先編寫好五個交通擁堵評價狀態(tài)指標的隸屬度函數(shù)，保存為 、 、 、 、 文件，然后編寫 文件，其作用是計算出模糊判別矩陣，最后編寫模糊合成運算的 M 文件 [9]。計算情況如下： 例舉 西區(qū)工業(yè)園→西環(huán)路交通擁堵狀態(tài)評價過程， 輸入 西區(qū)工業(yè)園→西環(huán)路 的交通數(shù)據(jù)，即 R=matrix(,47,)，程序運行結(jié)果如圖 610。 圖 610 模糊判別矩陣 MATLAB 運行程序圖 輸入權(quán)重向量 W={,}，進行模糊合成運算，如圖 611. 五邑大學本科畢業(yè)設計 25 圖 611 模糊合成運算 根 據(jù) 隸 屬 度 最 大 化 原 則 ， 交 通 擁 堵 指 數(shù)b=max{,}=，對應緩行狀態(tài)。由此得到全部路段的評價結(jié)果如下表所示： 表 63 江門市路段評價結(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)評價結(jié)果表 數(shù)據(jù) b 擁堵狀態(tài) 探測車 1 輕度擁堵 探測車 2 輕度擁堵 探測車 3 輕度擁堵 探測車 4 緩行 實驗結(jié)果分析 通過建立的交通擁堵評價模型，評價了 VISSIM 仿真數(shù)據(jù)以及江門市蓬江區(qū)西區(qū)工業(yè)五邑大學本科畢業(yè)設計 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)，與路段實際的交通狀態(tài)對比，即對比表 61 到表 64 的相關(guān)內(nèi)容，可看出本文的評價結(jié)果大致令人滿意，對仿真數(shù)據(jù)的評價反映了其真實的交通擁堵狀態(tài)，對西區(qū)工業(yè)園→西環(huán)路及 環(huán)市二路→西區(qū)工業(yè)園 的評價結(jié)果完全準確，對龍灣路→環(huán)市二路及 西環(huán)路→龍灣 路 的評價結(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，具有一定的科學研究價值。 本章小結(jié) 本章進行了 VISSIM 仿真實驗，設置好相關(guān)參數(shù)得到仿真數(shù)據(jù)，同時選取江門市蓬江區(qū)西區(qū)工業(yè)園、西環(huán)路、龍灣路及環(huán)市二路為待評價路段，對實時采集的數(shù)據(jù)進行了評價，對評價結(jié)果的分析表明本文建立的交通擁堵狀態(tài)評價模型科學合理，可為交通管理等相關(guān)部門作參考。 五邑大學本科畢業(yè)設計 27 結(jié)論 交通擁堵問題是國內(nèi)外很多城市都要面對的難題，如何有效地解決 交通擁堵問題的前提是如何科學合理地定義交通擁堵狀態(tài)研究相關(guān)的評價方法，國內(nèi)外的專家學者一直在不斷的探索研究相關(guān)的評價方法。 本文對經(jīng)典的模糊數(shù)學理論進行了細致的分析，在模糊數(shù)學評價體系的基礎(chǔ)上建立交通擁堵模糊評價模型。結(jié)合 VISSIM 仿真軟件生成的數(shù)據(jù)以及江門市實時數(shù)據(jù)，用交通擁堵模糊評價模型進行了交通擁堵狀態(tài)評價，結(jié)果表明，本文建立的交通擁堵狀態(tài)評價模型科學合理，較為準確地評價了交通擁堵狀態(tài)，有較強的實用價值，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題的復雜性，在交通擁堵狀態(tài)評 價問題上，本文還存在很多不足之處和值得改進的地方，主要體現(xiàn)在以下方面： 模糊理論建立的交通擁堵模糊評價模型精度有待提高，可考慮直覺模糊理論以及FFCM 理論 [10]，建立更加科學實用的交通擁堵模糊評價模型。 交通擁堵評價指標的選取有待進一步研究，從而提高交通擁堵狀態(tài)評價的科學合理性。 完善數(shù)據(jù)采集的相關(guān)流程。 五邑大學本科畢業(yè)設計 28 參考文獻 1 謝季堅，劉承平 . 模糊數(shù)學方法 及其應用 [M]. 武漢華中科技大學 出版社 ， 2020:13 2 樓世博 . 模糊數(shù)學 [M].科學出版社 ， 1983:1357 3 周高平，周直，陳遠祥 . 基礎(chǔ)設施項目投資風險模糊綜合評價模型 [J]. 重慶交通學院學報， 2020,36(12).107 110 4 方燕，章道云 . 風險投資的模糊數(shù)學評價模型 [J]. 西華大學管理學院， 12期 .8084 5 任福田，劉小明，榮建 . 交通工程學 [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 .