曹　靜　楊孝寬　趙曉華

[摘要]本文簡要敘述了交通仿真技術(shù)的優(yōu)缺點,并對交通仿真技術(shù)在交通工程實踐教學中的作用進行了描述。同時,以課程設(shè)計中VISSIM的應(yīng)用為例,闡述了交通仿真技術(shù)在交通工程實踐教學中的具體應(yīng)用過程,最后,對交通仿真實踐教學提出幾點建議。

[關(guān)鍵詞]交通仿真 交通工程 實踐教學

交通仿真技術(shù),是利用計算機模擬技術(shù),以交通相關(guān)理論模型為基礎(chǔ),在微型計算機平臺上實現(xiàn)交通流各種特征、交通控制方式、駕駛行為特性等的模擬,再現(xiàn)實際交通系統(tǒng)的特性、分析交通系統(tǒng)在各種設(shè)定條件下的可能行為,通過模型仿真試驗的結(jié)果,以尋求現(xiàn)實交通問題的最優(yōu)解、評價運輸設(shè)施各類設(shè)計方案的效果。同時,它還可以為各種交通產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)和性能優(yōu)化提供直接的技術(shù)支持,為說服交通管理決策層采納新的交通理念提供幫助。目前,交通仿真技術(shù)已成為交通工程專業(yè)科學研究和實踐教學中不可缺少的重要輔助工具。

一、交通仿真技術(shù)在實踐教學中的定位

隨著交通仿真技術(shù)逐步發(fā)展和成熟,作為重要科研和分析工具,交通仿真在交通工程實踐教學中發(fā)揮了越來越重要的作用。但是,由于其一些固有的缺點,所以我們在實踐教學方案的設(shè)計過程中,應(yīng)注意教導學生正確認識仿真軟件的特點,不要對仿真產(chǎn)生盲目的信任和過分的依賴,同時,在實踐中以培養(yǎng)其分析問題、解決問題的能力為主導。因此,在實踐教學環(huán)節(jié)中:

1.以現(xiàn)場實驗為主,仿真實驗補充

交通仿真,是運用交通相關(guān)理論和計算機技術(shù)對交通運行狀態(tài)進行模擬,其應(yīng)用過程同樣需要調(diào)查和補充大量的交通相關(guān)數(shù)據(jù)標定仿真模型,使仿真能盡量接近真實情況。同時,仿真得到的只是模擬結(jié)果,并不是完全真實的情況,因此,在條件允許的情況下,還是宜首選現(xiàn)場實驗的方法。在交通工程實踐教學設(shè)計中,應(yīng)首先教導學生現(xiàn)場交通數(shù)據(jù)的采集和處理方法,在此前提下,結(jié)合仿真試驗需要掌握綜合調(diào)查和實驗方案的總體設(shè)計方法。

2.針對社會需求有選擇地介紹仿真軟件

現(xiàn)實中,交通仿真軟件種類繁多,在實踐教學中一一列出是不可能實現(xiàn)的。同時,仿真軟件雖各有特點,但是多數(shù)功能具有相似性,故在實踐教學中,教師宜重點針對學生今后工作需求選取幾款社會常用軟件重點講解,務(wù)必使其通過實踐學習在未來工作中,能正確認識常用軟件的優(yōu)缺點,有效利用現(xiàn)有軟件解決實際問題。

3.仿真教學與現(xiàn)實問題緊密結(jié)合

交通仿真技術(shù)的開發(fā)是為了能更加方便、經(jīng)濟、有效地解決現(xiàn)實條件較難實現(xiàn)或花費代價高昂的交通問題。因此,在實踐教學中,應(yīng)使學生認識到,仿真技術(shù)只是交通工程實驗和研究的輔助手段,不能單純遇見問題就仿真,盲目相信仿真結(jié)果,應(yīng)學會對現(xiàn)實問題的合理分析和把握。

二、交通仿真技術(shù)在實踐教學中的應(yīng)用

以交通工程課程設(shè)計環(huán)節(jié)中利用仿真軟件VISSIM解決懷柔區(qū)某4路交叉口交通組織問題為例,簡述仿真技術(shù)在實踐教學中的應(yīng)用。實驗以10人為一組,每2人負責一進口道,剩余2人為自由人,視現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整。整個實驗教學環(huán)節(jié)按調(diào)查方案設(shè)計、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與分析、解決方案設(shè)計、仿真分析和方案評價必選的程序進行。

而在實際研究過程中,應(yīng)首先初步踏勘,找出問題,再根據(jù)需求選擇仿真軟件,確定具體的調(diào)查數(shù)據(jù)和調(diào)查方案進行調(diào)查。然后,設(shè)計解決方案、仿真分析。最后,根據(jù)分析結(jié)果進行方案比選和優(yōu)化。但在實踐教學過程中,為了有目的的完成一次完整的仿真教學,節(jié)省教學時間,前期的初步踏勘和仿真軟件的篩選,并不列入此次教學過程中。

1.交通現(xiàn)狀調(diào)查與分析

首先,向?qū)W生簡要介紹問題交叉口情況,并對VISSIM輸入、輸出過程進行講解,使學生了解所需調(diào)查的數(shù)據(jù),并組織學生設(shè)計調(diào)查方案。完成調(diào)查方案后,帶領(lǐng)學生利用JAMAR、秒表、攝像機等調(diào)查儀器,對問題交叉口進行現(xiàn)場調(diào)查和分析,找出問題原因,根據(jù)方案設(shè)計和軟件需要對相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析和處理。

2.方案設(shè)計

引導學生根據(jù)現(xiàn)狀分析結(jié)果,應(yīng)用交通組織和交通控制等理論成果和經(jīng)驗,設(shè)計初始化交通組織方案。初始化分析應(yīng)盡量完整,尤其需要注意將影響方案設(shè)計的各種因素盡量納入到初始方案中。

3.評價指標選擇

指導學生根據(jù)研究目標和交通仿真軟件VISSIM的評價模塊可輸出參數(shù)及其特點,選擇確定評價設(shè)計方案的指標集和評價方法,并確定評價參數(shù)的閥值。

4.仿真分析

利用課堂講解和課下指導相結(jié)合的方法,使學生掌握VISSIM軟件的使用方法和特點。指導學生針對不同設(shè)計方案搭建VISSIM仿真路網(wǎng),并根據(jù)所調(diào)查的幾何參數(shù)、交通流運營參數(shù)和駕駛特征參數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或處理結(jié)果對VISSIM仿真模型進行標定。經(jīng)過與現(xiàn)狀的多次對比和調(diào)試后,對各方案進行仿真分析,導處所的評價參數(shù)。

5.方案比選和完善

根據(jù)仿真輸出結(jié)果對所設(shè)計的各解決方案進行評價比較,選擇出滿足評價要求的最適宜方案,并形成最終方案;如無滿足評價要求方案則根據(jù)仿真結(jié)果系統(tǒng)分析設(shè)計方案,找出影響方案的關(guān)鍵因素,有針對性的調(diào)整和完善設(shè)計方案,形成新的交通流組織方案,并返回上一步驟。

三、建議

根據(jù)以上分析,結(jié)合教學實際效果和經(jīng)驗,交通仿真實踐教學設(shè)計中,應(yīng)根據(jù)交通仿真特點,以培養(yǎng)學生創(chuàng)新性和分析、解決的問題為目標做到:(1)教導學生不盲目使用仿真軟件,注意分析不同仿真軟件的適用性;(2)以課題研究形式,督促學生針對不同現(xiàn)實案例,設(shè)計和使用實驗和仿真技術(shù),解決問題;(3)課上講解常用仿真軟件,開設(shè)課外興趣和創(chuàng)新小組,對有興趣的學生進行擴展訓練和指導,鼓勵對專業(yè)軟件的編寫和開發(fā)。

參考文獻:

[1]毛保華,楊肇夏,陳海波.道路交通仿真技術(shù)與系統(tǒng)研究[J].北方交通大學學報,2002,26(5):37-46.

[2]Wolfgang Krautter Thomas Bleile,Dietrich Manstetten,Thomas Schwab Robert Bosch-GmbH.Traffic Simulation with ARTIST[R].1998.