交通仿真软件VISSIM操作与应用课件.ppt

VISSIM操作与应用,曹aojing,主要内容,VISSIM简介数据准备基本操作视图设置系统构建仿真运行结果输出,1.VISSIM简介,德国PTV公司开发，离散的、随机的，以0.1S为时间步长的微观仿真软件是一种微观的、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具，用于城市交通和公共交通运行的交通建模车辆的纵向运动采用了”心理-生理跟车模型”横向运动(车道变换)采用了基于规则的算法不同驾驶员行为的模拟分为保守型和冒险型,1.1VISSIM功能及用途,信号交叉口优先权逻辑的开发、评估和微调可使用不同的信号控制逻辑类型。内置模型,接口模块（VS-PLUS）,外部信号状态产生器（VAP）,允许用户自定义设计信号控制逻辑对于有协调和感应信号控制的路网进行交通控制的评价和优化（Signal97接口）可以进行信号控制的路口、停车标志控制交叉口、环岛和立交设计方案的比选可用于交织区慢速交通行为（曲折行进）分析可用来评估城市路网中轻轨建设可行性和影响,1.1VISSIM功能及用途,支持轻轨和公交系统的综合位置布局的容量与管理评价支持公交优先方案（如插列、港湾式停靠站扩展、公交专用道的评估通过内置的动态分配模块,可解决路线选择问题，如大规模或中等城市的不同的信息标识或潜在的交通多样性的影响支持街道和建筑物内行人的建模和仿真，评价和演示道路交通和行人之间的交互作用,1.2常用软件对比,TSIS针对于机动车；关注土地使用对交通影响；城市道路与高速路；信号控制；公交车SYNCHRO针对于机动车路网中的信号优化,VISSIM1.模拟多种信号控制方案；2.混合交通流3.轻轨；5.模拟各种受干扰的交通流（DisturbedTrafficStream）；7.公交和轻轨站点的通行能力和运行分析；8.公交专用道；9.可以引入动态分配模型；,1.3VISSIM基本原理,交通流仿真原理内部工作原理,1.3.1交通流仿真原理,交通流仿真通过构建车辆的通行环境（道路网、交通控制、限速等）、驾驶员行为（跟车、换道超车等）、车辆性能特性、交通需求特性等交通要素的计算机模型，通过“再现”或“预演”交通流在不同的交通流组织方案、交通控制管理方案下的运行特性，达到评价、优选方案的目的。,1.3.2内部工作原理,VISSIM仿真软件内部由两部分组成交通仿真器、信号状态产生器，它们之间通过接口交换检测器数据和信号状态信息。VISSIM既可以在线生成可视化的交通运行状况，也可以离线输出各种统计数据，如：行程时间、排队长度等交通仿真器是一个微观交通仿真模型，它包括跟车模型和车道变换模型信号状态产生器是一个信号控制软件，可以通过程序实现交通流的控制逻辑,逻辑于每一个离散时间间隔（10.1秒）从交通仿真器中提取检测器数据，以确定下一仿真秒的信号状态。同时，将信号状态信息回传给交通仿真器,1.3.2.1交通生成模型,交通流的统计分布车辆到达分布泊松分布二项分布负二项分布车头时距分布负指数分布位移负指数分布爱尔朗分布,随机数的产生-,随机数的产生怎样使计算机随机产生的数值符合给定的概率分布形式仿真中常用概率分布-均匀分布：各类型概率分布随机数产生基础负指数分布：多通道随机车辆到达分布位移负指数分布：单通道随机车辆到达分布爱尔朗分布：多通道随机车辆到达，比负指数分布适用性广正态分布：随机车速分布或随机事件发生概率描述,均匀分布随机数产生基本方法,表格法将一组随机数填入计算机存储器，顺序调用物理法利用物理随机数发生器，通过变换产生均匀分布随机数数学法通过计算机程序（随机数发生器）产生给定范围的均匀分布随机数列（vissim当中使用的）,线性同余发生器(LGG),a,c,m,X0为非负整数,负指数分布,位移负指数分布,爱尔朗分布,正态分布,1.3.2.2车辆跟驰模型,刺激-反应模型描述环境中各刺激对驾驶员行为影响GM模型、线性模型安全距离模型（CA模型）寻找一个特定的安全跟车距离，防止追尾生理-心理模型（AP模型）用阈值和期望距离体现人的感觉和反应不同值域，前后车影响关系不同,VISSIM中的行为阈值模型,模型的基本思路-一旦后车驾驶员认为他与前车之间的距离小于其心理（安全）距离时，后车驾驶员开始减速。由于后车驾驶员无法准确判断前车车速，后车车速会在一段时间内低于前车车速，直到前后车间的距离达到另一个心理（安全）距离时，后车驾驶员开始缓慢地加速，由此周而复始，形成一个加速、减速的迭代过程。,跟驰行驶,自由行驶,跟驰间隔上限,跟驰间隔下限,脱离前车,逼近前车,1.3.2.3换车道模型,强制性换车道具有确定的目标车道，且在一定区间范围内必须时时换车道行为，如匝道的分流、合流车辆、交织区的交织车辆等判断性换车道不符合上述条件发生的换车道行为，如通常情况下的超车行为区别-有无换车道需求产生环节,判断性换车道,由预设的评分机制根据驾驶员特性评价对当前车道是否满意，若不满意，产生换车道需求,由相邻车道的前间隙、后间隙评价是否能够实现换车道行为,主车成功汇入目标车道,判断性换车道过程,需求,评价,执行,强制性换车道,强制请求假设车辆初始化时就具有换车道需求并不停检测目标车道车辆接受间隙是否满足换道请求，不满足则继续发送请求制止完成换道判断请求每一仿真步长对相邻数个间隙进行检测，选择满足度大的作为目标间隙调整自身驾驶行为,基于行为域值的换车道模型,定义潜在影响因子产生新的域值SDXP和SDVP乘法因子FX和FV随周围被观察车辆的变化而变化，同时考虑不同驾驶员对前后车速度差估计不同及对不同车道车辆行为感觉不同,在多车道路段上，VISSIM允许驾驶员不仅考虑本车道上前面的车辆（默认为2辆），也可以考虑两边邻近车道的车辆。此外，在距离交叉口停车线100米处，驾驶员警惕性会提高在VISSIM中，通过在路网中移动“驾驶员-车辆-单元”来模拟交通流。具有特定驾驶行为的驾驶员被分配到特定的车辆，驾驶员的驾驶行为与车辆的技术性能一一对应。,VISSIM采取三种分类来描述“驾驶员-车辆-单元”的特征属性：车辆的技术参数，如车辆长度最大车速可能的加速度路网中的当前位置实际车速和加速度“驾驶者-车辆-单元”的行为驾驶员的生理-心理反应阈值（估计能力，冒险接受力）驾驶员的记忆力取决于当前车速和驾驶员期望车速的加速度,VISSIM采取三种分类来描述“驾驶员-车辆-单元”的特征属性：“驾驶员-车辆-单元”的内在联系，如本车道和邻近车道的前车和后车的关系当前车辆所在路段和下一个交叉口的信息下一个交通信号信息,2.数据准备,仿真目标分析：仿真时段、热身时长（前600s较不真实）、基本输出数据内容和精度要求仿真数据调查：根据仿真目标确定准备数据内容（见后）、模型构建策略和精度、仿真运行方法,2.1网络数据,现状或设计的路网方案图：比例尺最好大于1:2000，1:500或1:200效果更好，VISSIM支持的背景图格式有：,2.1网络数据,详细的交通设计（交叉口渠化）方案：车道线及车道功能、信号灯、检测器等车道数与车道宽度公交站点位置和尺寸（如需考虑）停车线位置右转限速应用动态交通分配时，还需要加入交通小区和停车场,2.2交通流数据,交通流中各种车辆成分及其比例：各种车辆的物理尺寸、动力性能，可以在VISSIM的车型库里选择车辆类型、交通管制的交通方式对象等各种交通方式的静态路径流量当采用动态交通分配时，应该给出与路网中小区对应的OD矩阵公交车辆与公交线路数据,2.2交通流数据,各类车辆的期望行车速度分布，以及在路网中不同位置的车速的变化在需要对模型进行标定时，还需要部分行程时间和饱和流量,2.3信号控制数据,每个交叉口的信号周期、绿灯时长和红黄时长定时控制：每个信号灯组的红灯结束时间和绿灯结束时间感应控制信号阶段定义信号阶段的间隔定义（从CROSSIG导出）最小绿灯和红灯时长感应控制逻辑流程图感应逻辑实施的相关参数,2.4公交数据,公交线路路径和走向公交站台的几何尺寸公交车辆的期望行驶车速尤其是转弯地方仿真时段内公交发车时刻表或发车间隔乘客上下车的时间分布，可以对不同线路、不同站点分别进行定义服务水平的分布特殊仿真需求数据（如路径等待时间）,2.4公交数据,车辆几何尺寸和物理性能参数最大加速度和最小加速度对于感应控制公交优先控制，定义感应区段长度对于感应控制公交优先控制，感应设备位置信息,3.基本操作,操作界面鼠标和键盘操作模式,3.1操作界面,标题栏,菜单栏,工具栏,状态栏,图标,主界面,3.1操作界面,3.2鼠标,左键单击是用来选择道路元素的，如让行规则、停车线、公交站点、Link和Connector双击是用来连接被选中道路元素的属性数据的右键添加新的道路元素单击路网空白处，可以看到在当前编辑模式下所有元素的列表,3.3键盘,选择模式单选（标准模式）多选标识模式（二维）编辑模式针对不同道路元素，有不同的编辑模式,3.4模式,多选模式,在一次选择中多次选取或删除路段、连接器和节点：按住并拖动鼠标左键，将目标路段、连接器和节点拉入一个矩形选框内。使用鼠标左键逐个点击目标路段、连接器和节点。按住，拉动矩形选框，一次添加多个路段/连接器。按住，拉动矩形选框，一次删除多个路段/连接器。,按住，在选择范围之外点击鼠标左键，取消已选取的全部内容。在选择范围内点击鼠标左键，移动选定的所有路段/连接器。多选模式下可修改的路段属性数据：路段类型、坡度、区段评价、区段长度、费用、车道关闭、连接器多选模式下，可修改的连接器属性数据：紧急停车位置、车道变换位置、针对某一车辆等级关闭车道（动态交通分配）、行驶方向,3.5命令行操作,为了在VISSIM批处理运行模式下，得到输入文件的评价结果，必须在VISSIM的可执行文件VISSIM.INI中定义相关的评价信息VISSIM.INI文件与批处理文件必须存储在同一目录下,3.5命令行操作,3.6打印,打印图形路网文件VISSIM路网的打印输出包括-当前屏幕显示包含程序和用户自定义数据的图例打印准备工作-选择目标打印路网部分：调整屏幕上VISSIM路网窗口大小缩放至目标区域,3.6打印,打印图形路网文件页面设置选项选择：文件页面设置，打开页面设置窗口,3.6打印,其他的打印结果打印结果的文本文件：使用标准WindowsTM应用软件，如NotepadTM，可查看和打印文本文件打印窗口（如动态交通信号控制窗口）可通过使用屏幕打印功能ALT+PRTSCREEN和剪贴板把屏幕窗口导入图片处理应用软件（如PaintShopProTM）或文本处理软件（如MicrosoftTMWordTM）,4.视图设置,显示选项2D模式3D模式,4.1显示选项,查看选项路网普通：显示路段全宽中心线：仅显示中心线蓝色：正常路段绿色：不可见路段（隧道或地下通道）粉红色：连接器红色：公交站点不可见：仅选中时高亮显示，可用于背景图片上的仿真运行。,查看选项路网显示指南针：双击指南针图标激活编辑模式旋转：左键拖动移动：Shift+左键拖动指南针激活，节点评价输出文件中的方向指南针为参照，否则默认上方为北车道标记宽度（车道线0=不显示）最小车道宽度（象素）,查看选项交通单个车辆/行人：单车/人独立动画显示配置：车辆显示颜色时间间隔：默认值1-刷新1帧/1仿真步长集聚值：根据各路段区段相应参数属性显示不同颜色，不显示车辆配置：选择要使用的参数和颜色代码,查看选项交通无法可视化：仿真运行期间不显示车辆和集聚值，使仿真运行速度最大化每次步长全部刷新：VISSIM在每个时间间隔完全刷新整个屏幕,查看选项颜色天空、陆地、路段、标记颜色按钮使用路段类型颜色：根据路段类型赋予路段颜色，（2D模式下不可用）若不选则所有路段同色设置为默认颜色,查看选项颜色标记：根据选定属性，显示路段/连接器的颜色无车道限制（每个车道应至少对一个车辆类别实行了限制）坡度（值不为0）路段评价（激活）费用/额外费用（至少有一个值不为0）连接器关闭（至少对应一种车辆类别）,查看选项颜色位图显示：更改2D模式下的背景图片景象更黑、更白、颜色最佳（计算平衡色）3D背景图像素：可针对3D中的背景图选择最大的分辨率-最大像素取决于计算机的显卡以及同时加载的图片数目,查看选项3D默认贴图：对于天空、陆地和路段，用户可以使用贴图来达到比设置颜色更好的效果天空显卡配置至少16-bitz-buffer陆地路段可以通过标准选择模式或者多选模式改变当前的设置打开贴图管理器,查看选项3D贴图文件必须是BMP文件。适用于路段或者陆地的贴图文件，它的尺寸必须是2的n次幂添加删除描述：用户自定义的该BMP贴图的名称文件名称：BMP文件路径及名称缩放系数：BMP图显示比例,查看选项3D交通信号灯显示方式：交通信号3D显示方式信号&块信号&停止线仅信号仅显示为块仅停车线无显示默认属性：打开默认的3D交通信号窗口,查看选项3D默认属性默认值保存为在*.INP文件中，并应用于每个新建的元素,查看选项3D细化程度：根据用户定义的细化程度可将远离观察者的对象进行简化显示设置，能增加3D图形的显示速度显示简化的车辆几何特征，当距离超过：把车辆显示为有闪光的盒子不显示闪光，当距离超过：显示为无闪光盒子车辆显示为块，当距离超过：显示为六面体设置的定义将保存于INP文件,查看选项语言和单位语言：VISSIM提供语言范围单位：选定的数据单位将用于大部分VISSIM窗口和输出文件原始数据总是以米制单位来输出,2019/12/15,79,可编辑,状态栏,查看状态栏仿真秒（查看状态栏仿真秒）时间，格式hh:mm:ss，（查看状态栏时间）使用快捷键Ctrl+U，可切换时间的显示方式,4.22D模式-路网元素,查看显示路网元素（默认的快捷键Ctrl+N）查看路网元素.,初始状态下，路网元素标题显示在元素中心位置。若相应路网元素处于编辑状态，且标记模式也处于激活状态，用户就可以拖动鼠标任意移动该标题,4.22D模式-车辆显示,标准颜色：车辆颜色由车辆类型、类别或者公交线路决定如果一个车辆类型（Type）属于多个车辆类别（Class）那么对于该类型的车辆，它的颜色取决于第一个有着指定颜色的车辆类别,4.22D模式-车辆显示,自动动态颜色：车辆颜色由车辆当前状态决定的，例如变换车道、堵塞等VISSIM路网窗口处于激活状态时，可以使用CTRL+V进行切换,4.22D模式-车辆显示,自动动态颜色,4.22D模式-车辆显示,用户自定义动态颜色：车辆颜色根据所选特征属性值或相应车辆特征属性值所决定显示用户自定义动态颜色，必须先关闭自动动态颜色查看选项交通单个车辆/行人配置,4.22D模式-集聚值显示,查看选项交通集聚值配置,4.33D模式,飞行导航驾驶员视角改变视角（焦距）静态物体设置特殊处理,飞行导航,观察位置连续向前飞过路网双击鼠标左键，开始结束向前的飞行移动。双击鼠标右键，开始结束向后的飞行移动。方向改变：点击移动鼠标。改变飞行速度可通过：按住键盘左侧SHIFT键，加快速度按住键盘左侧CTRL键，减慢速度。,驾驶员视角,2D模式左键双击目标车辆3D模式,改变视角（标准视角45）,按住G或CTRL+PAGEUP，减少视角1按住T或CTRL+PAGEDOWN，增加视角1,静态物体设置,3D模型不能在点击位置有重合使用V3DM（VISSIM3DModeler），可以将3DS-Max文件（*.3DS）转换为VISSIM支持的3D文件（*.V3D）且用户可以在V3DM中直接建立简单的3D模型，并采用贴图使对象看起来更真实,特殊处理雾化,从观察位置到雾的前端，能见度始终为100%。在雾的前端和0-能见度的前端之间，雾的浓度不断增加。0-能见度的前端之后，能见度为0%。,5.系统构建,仿真系统基本流程背景设置基础参数路网搭建流量加载设置规则配置参数,5.1仿真系统,5.2基本流程,5.3背景设置,背景图片创建,背景图片创建,背景图片创建,3.4路网搭建,线型平：直线、缓和曲线、圆曲线；纵：纵坡、竖曲线；横：横坡、超高车道车道：车道数、车道宽度渠化：导流岛、实线、转向位置,Link/Connector,什么是Link?容器：承载交通流的管道线型直线；曲线：通过插入中间点梯度：影响仿真结果高程：不影响仿真结果，纯粹为了3D的显示车道,直线,曲线,Link/Connector,Link/Connector,高程,Link的属性,Link的属性,Link的属性,Link的属性,Link的基本操作,添加：鼠标右键按下拖动松开平移：选中link按住Shift拖动鼠标增加中间点：选中link点击右键，或Alt中间点高程：Alt+鼠标左键双击或自动计算删除中间点：覆盖或Alt打断：选中linkF8左键删除：选中linkDelete,Connector,什么是ConnectorConnector同Link一样，是构成路网的最基本要素；Connector是用来并只能连接两个Links的；Connector只能连接相同数目的车道数；Connector同Link具备相似的属性；,Connector,Connector和Link:创建：选中link鼠标右键确定起点拖到另一个Link松开鼠标确定被连接的车道不能打断：两个属性：EmergeStopLaneChange,道路行为参数设定：道路类型,公交站点设置,选择公交/轨道站点模式。选择需要设置公交站点的路段/连接器（港湾式站点只能设置在路段上）。在公交站点的起点（路段/连接器内部）点击并按住鼠标右键，沿着路段/连接器拖动到目标位置，站点的长度被同时定义。释放鼠标，打开创建公交站点窗口。定义站点属性。点击确定。,公交站点属性,编号名称：标识或注释。车道：公交站点所在车道。位置：公交站点的起点位置（路段/连接器的坐标）。标识：单独设置公交站点标识的显示与否。类型路边式港湾式：VISSIM还将创建两对优先规则乘客：仅用于停车时间计算,乘客属性,乘客数/小时产生乘客流量的时间间隔线路：乘客流量文件中乘客能够使用的所有公交线路。按住，选择多条公交线路。,公交线路设置,选择公交线路模式。选择需要设置公交线路起点的路段。在选定路段内的任意位置点击鼠标右键，创建公交线路的起点（一条亮红色线出现在该路段的起始位置）。选择需要设置公交线路终点的路段/连接器。在选定路段内的目标位置点击鼠标右键，创建公交线路的终点（绿线）。在公交线路窗口中，定义公交线路数据左键双击关联站点,公交线路属性,编号名称车辆类型目标车速分布：公交车辆的发车速度。时间差：车辆进入路网的时刻等于始发站点的发车时刻减去这个时间差行车时间表：乘客上下车结束后，由于没有到时刻表的发车时刻，公交车辆必须在站内的等待时间颜色起始时间：编辑公交车辆的发车时刻列表,3.5流量加载,交通组成设置流量：选中link/Connector右键单击,配置车辆参数,单体参数分布(Distributions)函数(Functions)车型(Category,Type,Classes)道路行为参数驾驶行为(DrivingBehavior),单体参数：各种分布,期望速度重量分布功率分布停靠时间分布车辆模型,各种分布：期望速度,期望速度分布,各种分布：车辆模型,2维3维视图,车辆模型,函数,最大加速度最大减速度期望减速度期望减速度,函数：最大加速度,离散化添加删除点,车辆分类,VehicleCategoryVehicleTypesVehicleClasses,车型：VehicleTypes,道路行为参数：驾驶行为参数,跟驰行为换车到行为横向行为对信号的反映,道路行为参数：驾驶行为参数,3.6设置规则,路径规则（RoutingDecisions）让行规则（PriorityRules）信号控制（SignalControls）,路径规则,路径规则（RoutingDecisions）,路径规则,路径规则（RoutingDecisions）Why?模拟驾驶员的路径选择控制交通流的去向Where?交叉口路网流量分配合流,路径规则：创建,Step1:选择Link/Connector；Step2:右键单击确定起始点（在选定的Link/Connector上会出现一条红色的线）。然后，系统会弹出“CreateRoutingDecision”对话框。编辑属性并确认；Step3:选择Link/Connector做为路径终止；Step4:右键单击确定路径终点（会出现绿色的线）。如果你的选择符合系统的