王艷麗 王忠宇 吳兵 李林波

摘要：路段行人過(guò)街方式直接影響交通安全與通行效率，綜合考慮實(shí)驗(yàn)課程體系需求與課時(shí)限制、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合與可拓展性，在現(xiàn)有交通工程實(shí)驗(yàn)體系增設(shè)路段行人過(guò)街方式比較分析實(shí)驗(yàn)，闡述了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，給出了實(shí)驗(yàn)方法和過(guò)程，為交通工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與開(kāi)放實(shí)驗(yàn)探索提供參考。

關(guān)鍵詞：路段行人過(guò)街;過(guò)街方式比較;實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);VISSIM仿真

中圖分類號(hào)：G642.423;U491.2;G424.31? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B? 文章編號(hào)：1674-9324（2019）51-0265-02

步行交通的安全和品質(zhì)越來(lái)越受到重視，但路段行人過(guò)街事故仍頻發(fā)多發(fā)。對(duì)路段行人過(guò)街方式實(shí)行合理的交通管控極為必要，也是高校交通工程類課程的重要內(nèi)容。路段過(guò)街方案的合理性是在方案設(shè)計(jì)階段通過(guò)評(píng)價(jià)指標(biāo)或效果對(duì)比分析確定的。目前傳統(tǒng)的計(jì)算分析的方法已不能滿足精細(xì)化管理的需求，基于仿真的實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)成為測(cè)試和優(yōu)化各種行人設(shè)施設(shè)計(jì)方案的有效工具。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想與目的

當(dāng)前，行人過(guò)街安全已經(jīng)受到廣泛關(guān)注，但是從實(shí)驗(yàn)課程角度，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目卻多以機(jī)動(dòng)車或者單純的行人為主，或者是涉及機(jī)動(dòng)車和行人的調(diào)查類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，缺少機(jī)動(dòng)車和行人的綜合設(shè)計(jì)分析類的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

為豐富實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容和體系，讓學(xué)生既能直接感受分析人車間相互影響以及不同管控方式效果的差異又能進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)分析鍛煉，所以選取《路段行人過(guò)街方式比較分析實(shí)驗(yàn)》作為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)。該實(shí)驗(yàn)涉及機(jī)動(dòng)車和行人流的交通設(shè)計(jì)、管理和信號(hào)控制，但針對(duì)的是路段，比交叉口簡(jiǎn)單卻是交叉口分析的基礎(chǔ)，既能讓學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)綜合鍛煉，又難易適中，可以滿足實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目課時(shí)限制。且考慮到經(jīng)濟(jì)性、安全性、可重復(fù)性、可視性等要求，借助于先進(jìn)的交通仿真技術(shù)進(jìn)行控制方案效果展示與比較，能夠培養(yǎng)學(xué)生交通仿真軟件的應(yīng)用技能。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟谕ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)知識(shí)和理論或提出新的方案，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，多角度提高學(xué)生的專業(yè)知識(shí)和技能的掌握能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、動(dòng)手能力，引領(lǐng)學(xué)生到實(shí)踐中解決具體實(shí)際問(wèn)題，增強(qiáng)專業(yè)修養(yǎng)和對(duì)社會(huì)的適應(yīng)性。這對(duì)于交通類學(xué)生具有重要意義[1]。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與過(guò)程設(shè)計(jì)

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及知識(shí)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要包括四方面內(nèi)容：（1）交通數(shù)據(jù)調(diào)研與分析：通過(guò)調(diào)研獲取道路條件和人車流量等交通數(shù)據(jù)以及行人步速等參數(shù)信息。（2）方案設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算：根據(jù)道路和交通情況設(shè)計(jì)路段行人過(guò)街方式，如定時(shí)信號(hào)控制、感應(yīng)信號(hào)控制等，要求學(xué)生至少設(shè)計(jì)兩種控制方式進(jìn)行比較。（3）對(duì)各方案進(jìn)行仿真建模：對(duì)每種方案分別利用仿真軟件搭建路網(wǎng)模型、設(shè)定相應(yīng)的交通參數(shù)，并設(shè)定輸出的評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行仿真運(yùn)行和演示。（4）結(jié)果分析與方案比較：對(duì)各方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，探討不同路段行人過(guò)街方式的適應(yīng)情況。

涉及的知識(shí)點(diǎn)包括：路段行人過(guò)街設(shè)置條件和設(shè)施類型、各種路段行人過(guò)街方式的適用條件、行人過(guò)街定時(shí)信號(hào)控制方法、感應(yīng)式行人過(guò)街控制方法、路段機(jī)動(dòng)車交通流特點(diǎn)、行人過(guò)街心理以及交通特性;機(jī)動(dòng)車與行人的交通效益分析指標(biāo)等[2]。如果內(nèi)容包括與交叉口的信號(hào)聯(lián)動(dòng)控制，則還涉及定時(shí)聯(lián)動(dòng)控制方法。

2.實(shí)驗(yàn)與仿真方法。主要采用人工設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)方法。人工進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和信號(hào)配時(shí)以及最后的模擬結(jié)果比較分析，計(jì)算機(jī)仿真軟件則對(duì)各方案效果進(jìn)行模擬。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中綜合運(yùn)用比較法、控制變量法和模擬法的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想方法合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

仿真軟件采用已經(jīng)成熟并廣泛應(yīng)用的微觀交通仿真軟件VISSIM。它是規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)交通基礎(chǔ)設(shè)施和措施的有效工具，具有信號(hào)燈控制子系統(tǒng)，較適宜進(jìn)行交通控制仿真實(shí)驗(yàn)[3]。其中定制信號(hào)控制方法，只需根據(jù)給定的道路條件和數(shù)據(jù)計(jì)算確定定時(shí)信號(hào)周期和各相位時(shí)長(zhǎng)后編輯到信號(hào)控制機(jī)即可。而感應(yīng)控制方法相對(duì)較為復(fù)雜，仿真時(shí)信號(hào)控制機(jī)需要輸入相位間隔文件（*.pua）和信號(hào)控制邏輯文件（*.vap）。相位間隔文件可在定時(shí)控制的信號(hào)控制機(jī)中“編輯信號(hào)控制”到Vissig模塊通過(guò)創(chuàng)建相位間隔文件導(dǎo)出pua文件。邏輯文件利用VISVAP模塊，根據(jù)感應(yīng)流程創(chuàng)建邏輯流程圖生成VAP文件。其中感應(yīng)控制的邏輯流程可以是全感應(yīng)控制也可以是半感應(yīng)控制，感應(yīng)流程的設(shè)計(jì)可以參照相關(guān)的參考文獻(xiàn)[2-4]。

3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)與引導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)全過(guò)程包括課前準(zhǔn)備、課中講解與操作、課后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，宜安排3—6個(gè)課時(shí)。課前一周將指導(dǎo)書、實(shí)驗(yàn)要求、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)發(fā)給學(xué)生，要求學(xué)生提前熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并運(yùn)用理論知識(shí)初步計(jì)算定時(shí)行人過(guò)街信號(hào)控制參數(shù)、設(shè)計(jì)感應(yīng)控制流程。上課時(shí)，首先由實(shí)驗(yàn)教師展示不同路段行人過(guò)街控制方案的應(yīng)用效果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性;然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理和方法的集中指導(dǎo)，通過(guò)講授與實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合的方式進(jìn)行典型示范，然后由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行自主設(shè)計(jì)和操作。教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)，給予必要的指導(dǎo)，由學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生借助于VISSIM實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，首先通過(guò)設(shè)置道路條件、交通流狀況、沖突區(qū)域或優(yōu)先規(guī)則的設(shè)置來(lái)展示無(wú)控制的路段行人過(guò)街的情況;然后通過(guò)信號(hào)控制機(jī)相關(guān)參數(shù)和文件的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)自主設(shè)計(jì)的定時(shí)信號(hào)控制方案、感應(yīng)控制方案等，直觀展示不同管理和控制方案的影響效果[5]。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生可以自由地進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，包括參數(shù)設(shè)置等，可啟發(fā)學(xué)生對(duì)不同的交通條件探索不同的實(shí)驗(yàn)方案。結(jié)合交通數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果進(jìn)行分析時(shí)，可引導(dǎo)學(xué)生從幾個(gè)方面展開(kāi)：（1）對(duì)不同控制方式下各評(píng)價(jià)指標(biāo)值進(jìn)行總體對(duì)比分析;（2）對(duì)單種控制方式下的路段機(jī)動(dòng)車和行人延誤、排隊(duì)長(zhǎng)度、排隊(duì)次數(shù)等的變化趨勢(shì)進(jìn)行總體和局部對(duì)比分析。另外，還可以引導(dǎo)學(xué)生嘗試與交叉口信號(hào)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，分析效果。

三、實(shí)驗(yàn)應(yīng)用效果

該實(shí)驗(yàn)將先進(jìn)的交通仿真軟件作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)工具，將信號(hào)控制理論完全融合到實(shí)驗(yàn)中。通過(guò)對(duì)路段行人過(guò)街交通進(jìn)行不同控制方式的仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅可以掌握路段行人過(guò)街控制的理論和實(shí)現(xiàn)方法，深入了解兩種不同控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)各控制方法的效果和適用性有更直觀的感受，加深理解交通信號(hào)控制對(duì)改善交通運(yùn)行的有效作用。而且可以使學(xué)生掌握仿真實(shí)驗(yàn)方法和軟件，能夠運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)去分析并解決實(shí)際交通問(wèn)題，為將來(lái)參與交通管理與控制工作奠定專業(yè)基礎(chǔ)。

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