本示例选择所示的城市路段作为实验路段,用VCTM模型估计该路段自西向东方向车道的交通流.该路段由普通段和引道段两部分组成,其中普通段长约287m,引道段长约81m,全长共约368m;普通段自西向东方向为2车道,到引道段处拓展为3车道.

　　为检验VCTM模型对路段交通流预测的准确性和可靠性,对每个元胞内的交通流密度进行实时检测,将预测数据与实际数据进行比较分析.由于受到城市交通流检测设备分布的限制,检测设备只能采集路段的整体交通流信息,为此,本示例采用Vissim交通仿真软件作为交通流的仿真平台,通过Vissim获得交通流数据同估计的交通流数据进行比较分析.虽然Vissim交通仿真软件模拟的交通数据与实际数据之间仍存在差异,但该软件应用广泛,仿真生成的交通数据具有一定的代表性.

　　Vissim交通仿真软件生成仿真路段的交通流,并检测各个元胞的交通流数据.VCTM模型根据路段进口处的交通数据,预测各时刻、各元胞内的交通流密度.最后将预测结果与由Vissim获得的交通数据进行比较分析,检验VCTM模型预测的准确性和可靠性.

　　假设该模拟路段的限速为50km/h,时间步长为5sec,最小元胞长度为69m.由于引道段与普通段的交通流运行特点不同,需要分别建立元胞.由于无法找到合适的统一的元胞长度,因此CTM模型无法应用于该路段的交通流预测.VCTM模型可以根据路段实际长度,建立长度不等的元胞,可应用于该路段的交通流预测.在模拟路段分别建立了7个元胞和2个虚拟元胞,普通段分别由元胞(1)、(2)、(3)、(4)组成;元胞(5,L)为左转引道,元胞(5,T)为直行引道;虚拟元胞分别为起点元胞(o)和终点元胞(∞).

　　元胞(1)～元胞(4)的估计造成的偏差相对较小,均在0值附近上下波动,估计效果较好.元胞(5,L)和元胞(5,T)估计造成的元胞密度偏差均值变化相对较大,且随着交通流需求的增加,这一现象更为明显;而且在2种条件下,元胞(5,L)的密度预测略低于实际值,元胞(5,T)的预测略高于实际值.其主要原因:第一,Vissim对车辆仿真具有很强的随机性,在仿真过程中,对局部时间段而言,左转与直行车辆比,均不严格满足3:7的要求.而在VCTM模型中,每一时间步长内的预测均严格满足左转与直行车辆比为3:7的要求.第二,进入引道段后,车辆不允许随意变换车道,即元胞(5,L)和元胞(5,T)之间车辆是不会发生变道,VCTM模型也满足上述要求,但在Vissim模拟过程中,为更加符合实际车辆的出行特征,允许发生引道段车辆变换车道的现象.

　　由元胞密度偏差均值和均等系数两项估计评价指标可知,随着路段交通流需求的增加,元胞密度预测偏差变大,预测的精确度有所降低.但是,元胞密度偏差均值普遍小于0.01,均等系数普遍大于0.85,表明元胞的预测结果令人满意;个别元胞的预测误差略差于理想值,但仍在可接受范围内.

　　4、研究结论

　　(1)根据流量守恒定律,将元胞长度和元胞密度两个参数引入VCTM模型,使得VCTM模型建立元胞更加灵活.VCTM模型不仅适用于各种状况的城市道路,而且可变元胞长度可减少元胞个数,有效提高VCTM模型的运算效率.

　　(2)仿真表明,VCTM模型能够根据复杂的路网结构,建立可变长度的元胞,提高了模型运用的灵活性.同时,由VCTM模型获得预测数据与实际数据之间拟和度较好,能够满足城市道路交通流模拟、预测要求.可知,VCTM模型成立的前提条件是每个元胞内的交通流密度必须均匀.从宏观角度看来,由于元胞的长度有限,可近似认为每个元胞内的交通流密度是均匀的.但为提高模型预测精度,今后还需进一步研究VCTM模型,克服每个元胞内交通流必须均匀分布的前提条件.

　　参考文献:

　　[1]曾建勤,王家捷,等.基于CTM-RH的城市交通信号线控制[J].中国科学技术大学学报,

　　[2]王炜,过秀成.交通工程学[M].南京:东南大学出版社,