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摘要：随着经济的不断发展，高速公路已经逐渐成为人民生活中不可缺少的一部分。旧式高速公路已经满足不了现代人们的需求，但是在高速公路改建、扩建方面却又存在许多制约因素，所以笔者认为，对高速公路改建扩建期间的交通保障工作要制定一个详细可行的方案，对高速公路改扩建工作具有重要意义。
关键词：交通仿真技术； 仿真技术；高速公路改扩保通
中图分类号： D035.37文献标识码： A
在我国早期高速公路建设中，大部分都是4车道标准，但是随着市场经济的不断发展，车辆也在不断增多，原有的旧式高速公路已经满足不了当今社会发展的需求，但是推倒重建将会耗费大量的人力物力。这时，就需要找出一种可以拓展解决该问题的方式，增加高速公路车道数量，扩大通行能力。但是在改扩建过程中，会遭遇许多约束条件，使施工与新建的难度增加了很多。笔者通过总结多年工作经验，结合各方面相关材料，对高速公路改扩建工程施工期间的交通保障方案进行全方位分析与论述，找出最为妥善的解决方式。
一、交通仿真技术
微观交通仿真模型指通过描述对交通运行方面制定微观规律参数，并设计仿真模型。该设备将直接考察单体驾驶员或是车辆以及两者之间相互作用特性来描述总体状态，对于交通系统细节描述程度最高。微观仿真技术是再现交通场景，验证一些较为复杂的交通问题的仅有的途径，例如智能交通系统，比较复杂的交叉口位置，交通事件产生对于全局的影响和拥堵的交通网络等方面。
交通仿真系统模型，对于交通系统总体描述细节不一，大体上可分为微观仿真、中观仿真以及宏观仿真。本文将主要以TSIS仿真技术为基础进行讨论。
1.TSIS与微观仿真
TSIS（Traffic Software Integrated System)是FHWA开发出来的一种微观的交通仿真软件，用户可以使用该软件对交通运行方面的种种问题进行分析。CORridor SIMulation是TSIS软件的核心，使用时间扫描方式对交通行为进行描述。基本步长设置为一秒，每辆车都属于单位时间之内移动的独立对象，不同设备以及不同事件都以秒为单位进行信息更新。CORSIM本身属于一种随机模型，司机个人特征、每辆车辆特征以及最终决策过程都是随机的，仿真获得的工作效率度量是由随机种子决定的。在明确交通环境以后，CORSIM会对已经指定的道路网络进行校对，使用改变已有道路网的方式执行其余分析。图1为使用TSIS技术进行交通仿真的工作流程图。
作为微观交通仿真，TSIS满足微观仿真的三项基本功能
①.观察功能仿真模型可以根据实地情况中驾驶员的视觉范围，对周围道路交通情况进行观察，在仿真模型下的视觉范围内，交通道路状况的好坏将直接影响具体驾驶员的行为。
②.判断及分析功能 路网的道路交通情况十分复杂，并且具有多变性，对观察到的道路状况进行解析能够做出正确的判断，是交通仿真模型必备的功能。
③行为功能 将模型判断与分析的结果付诸于实际行动，通过这一手段，实现路网状态更新。
2.中观仿真： 中观交通仿真模型， 必须依靠宏观交通网络将车辆放置到宏观的交通流中去，并对其进行分析。模型会根据模拟的需求，监测车辆的运行速度，车辆所在位置以及其余与车辆相关的属性进行全方位标识，或者采取对车辆分组记录的方式，对车辆属性进行标识。中观仿真模型对于交通系统要素描述程度精确度较高。
3.宏观仿真： 宏观交通仿真模型，主要通过描述交通宏观方面运行规律来进行仿真，该设施主要通过对整体车队的平均行径进行采集，确定系统状态。对交通系统要素以及交通系统行为方面的细节描述精确度要求较低。
二、将TSIS软件应用到高速公路改扩建保通工作中的具体方案
在高速公路的扩改施工过程中，为了保证过往车辆以及施工安全，必须对车辆进行限速措施。笔者通过总结连云港至霍尔果斯高速公路国道主干线刘江至西南绕城这部分的高速公路路段由4车道扩建至8车道的工作经验进行分析。在施工过程中，限速方面提出2种要求，分别是80km/h以及60km/h。下文将对这两个限速段，使用TSIS软件进行交通仿真，详细分析车速控制在何种范围内最为合适。
1.TSIS软件概述： 由美国联邦公路局研制开发，起源于19世纪70年代，通过30余年修订以及完善，目前已经成为较典型、成熟、完善的交通仿真系统。
2.交通仿真系统的范围界定 ：连霍高速郑州段的交通仿真范围，西起西南绕城互通西面1KM处，东至刘江互通东面1KM处。互通立交主要包括西南绕城、沟赵等四个地区，四地区之间互通立交。将大量道路、交通有关的数据进行采集整理后，建立了交通仿真系统模型。
3.交通仿真结果对比 对限速80km/h以及60km/h的地区进行交通仿真方面分析，得到的数据分别为下图1、2、3所示，图中均为每个方案的行程时间、燃油量、行驶速度的对比。
根据上图提供的数据我们可以发现
1.在行驶时间方面，和不限速的方案作比较，采取限速80KM/h的方案只会少量增加行程总时间，从东方开始行驶，共计行驶29.5分钟，与不限速相比，行驶时间仅仅增加了16%，从东向西走的总行程时间为29.4分钟，比不限速的情况下，时间增加了8%，所以对连霍高速公路实行限速政策，对整体运行方面不会产生太大的影响。但是采取60Km/h的限速政策使连霍高速公路中郑州段的车辆总体运行时间以及运行效率产生巨大的影响。从西方向东方行驶，总行程时间大致为40.2分钟，这一数据与不限速的情况相比较，运行时间增加了58%，从东方向西方行驶的总路程时间为40.2分钟，比没有实施限速政策的数据相比较，增加了48%，但是从车辆整体运行时间方面看，限速80KM/h情况下的行驶速度远大于60KN/h。
2.在油耗方面 车辆耗油多少的主要因素是车辆的运行速度以及车辆的特性，通过仿真软件，统计出连霍高速公路上经过的车辆，在60KM/h 以及80KM/h兩种限速要求下的燃油消耗情况，实验控制在15分钟。经实地检验我们发现，两种限速下，车辆的耗油量并没有明显差别，比较不出哪种方案更加经济实惠。
3.交通安全 从沿线行驶车辆的行驶速度我们可以发现，在两种行驶限速措施上，车辆在连霍高速公路上的行使速度并没有明显变化，说明两种限速行驶方式在连霍高速公路上都不会产生拥堵现象，行驶状态良好。
综合上述观察点中各实验项目的表现，在交通安全方面，两种限速方案均可以在不影响车流量的前提下，做到匀速行驶，并且两种限速方案差别不明显。在油耗方面，60KM/h与80KN/h两种运行方案的耗油量没有显著差别，对比不明显。在行驶时间方面，80KM/h与 60KM/h两种运行方案之间存在显著性差异，80KM/h的运行方案车辆运行效率明显高于60KM/h，综合种种情况，笔者认为应当选择80KM/h的限速方案。
结束语：
高速公路改扩建工程，既要保证过往行驶车辆的安全，同时也要保证施工人员的人身安全，总体上说，高速公路改扩建是一个涉及方面复杂，涵盖知识面较广的工作，所以在进行施工前必须详细制定施工方案、交通方案以及对于突发情况的应急预案。交通仿真技术作为目前在高速公路加宽改建中最为常用的一种技术，可以保证高速公路加宽工程在施工期间，利用交通仿真技术进行限速交通分析，还可以对施工中的特殊情况做出交通分析。交通仿真技术，可以在施工前模拟施工中会遇到的各种情况，让相关部门未雨绸缪，拟定出一套切实可行的施工方案。
参考文献：
[1] 孙晋文.基于Agent的智能交通控制策略与可视化动态仿真研究[D].中国农业大学博士学位论文,2011.
[2] 邝先验,邹小洪,王晓燕.微观交通仿真车辆随机生成模型分析与设计[J].江西理工大学学报.2010,27(3):20-23.
关键词：交通仿真技术； 仿真技术；高速公路改扩保通
中图分类号： D035.37文献标识码： A
在我国早期高速公路建设中，大部分都是4车道标准，但是随着市场经济的不断发展，车辆也在不断增多，原有的旧式高速公路已经满足不了当今社会发展的需求，但是推倒重建将会耗费大量的人力物力。这时，就需要找出一种可以拓展解决该问题的方式，增加高速公路车道数量，扩大通行能力。但是在改扩建过程中，会遭遇许多约束条件，使施工与新建的难度增加了很多。笔者通过总结多年工作经验，结合各方面相关材料，对高速公路改扩建工程施工期间的交通保障方案进行全方位分析与论述，找出最为妥善的解决方式。
一、交通仿真技术
微观交通仿真模型指通过描述对交通运行方面制定微观规律参数，并设计仿真模型。该设备将直接考察单体驾驶员或是车辆以及两者之间相互作用特性来描述总体状态，对于交通系统细节描述程度最高。微观仿真技术是再现交通场景，验证一些较为复杂的交通问题的仅有的途径，例如智能交通系统，比较复杂的交叉口位置，交通事件产生对于全局的影响和拥堵的交通网络等方面。
交通仿真系统模型，对于交通系统总体描述细节不一，大体上可分为微观仿真、中观仿真以及宏观仿真。本文将主要以TSIS仿真技术为基础进行讨论。
1.TSIS与微观仿真
TSIS（Traffic Software Integrated System)是FHWA开发出来的一种微观的交通仿真软件，用户可以使用该软件对交通运行方面的种种问题进行分析。CORridor SIMulation是TSIS软件的核心，使用时间扫描方式对交通行为进行描述。基本步长设置为一秒，每辆车都属于单位时间之内移动的独立对象，不同设备以及不同事件都以秒为单位进行信息更新。CORSIM本身属于一种随机模型，司机个人特征、每辆车辆特征以及最终决策过程都是随机的，仿真获得的工作效率度量是由随机种子决定的。在明确交通环境以后，CORSIM会对已经指定的道路网络进行校对，使用改变已有道路网的方式执行其余分析。图1为使用TSIS技术进行交通仿真的工作流程图。
作为微观交通仿真，TSIS满足微观仿真的三项基本功能
①.观察功能仿真模型可以根据实地情况中驾驶员的视觉范围，对周围道路交通情况进行观察，在仿真模型下的视觉范围内，交通道路状况的好坏将直接影响具体驾驶员的行为。
②.判断及分析功能 路网的道路交通情况十分复杂，并且具有多变性，对观察到的道路状况进行解析能够做出正确的判断，是交通仿真模型必备的功能。
③行为功能 将模型判断与分析的结果付诸于实际行动，通过这一手段，实现路网状态更新。
2.中观仿真： 中观交通仿真模型， 必须依靠宏观交通网络将车辆放置到宏观的交通流中去，并对其进行分析。模型会根据模拟的需求，监测车辆的运行速度，车辆所在位置以及其余与车辆相关的属性进行全方位标识，或者采取对车辆分组记录的方式，对车辆属性进行标识。中观仿真模型对于交通系统要素描述程度精确度较高。
3.宏观仿真： 宏观交通仿真模型，主要通过描述交通宏观方面运行规律来进行仿真，该设施主要通过对整体车队的平均行径进行采集，确定系统状态。对交通系统要素以及交通系统行为方面的细节描述精确度要求较低。
二、将TSIS软件应用到高速公路改扩建保通工作中的具体方案
在高速公路的扩改施工过程中，为了保证过往车辆以及施工安全，必须对车辆进行限速措施。笔者通过总结连云港至霍尔果斯高速公路国道主干线刘江至西南绕城这部分的高速公路路段由4车道扩建至8车道的工作经验进行分析。在施工过程中，限速方面提出2种要求，分别是80km/h以及60km/h。下文将对这两个限速段，使用TSIS软件进行交通仿真，详细分析车速控制在何种范围内最为合适。
1.TSIS软件概述： 由美国联邦公路局研制开发，起源于19世纪70年代，通过30余年修订以及完善，目前已经成为较典型、成熟、完善的交通仿真系统。
2.交通仿真系统的范围界定 ：连霍高速郑州段的交通仿真范围，西起西南绕城互通西面1KM处，东至刘江互通东面1KM处。互通立交主要包括西南绕城、沟赵等四个地区，四地区之间互通立交。将大量道路、交通有关的数据进行采集整理后，建立了交通仿真系统模型。
3.交通仿真结果对比 对限速80km/h以及60km/h的地区进行交通仿真方面分析，得到的数据分别为下图1、2、3所示，图中均为每个方案的行程时间、燃油量、行驶速度的对比。
根据上图提供的数据我们可以发现
1.在行驶时间方面，和不限速的方案作比较，采取限速80KM/h的方案只会少量增加行程总时间，从东方开始行驶，共计行驶29.5分钟，与不限速相比，行驶时间仅仅增加了16%，从东向西走的总行程时间为29.4分钟，比不限速的情况下，时间增加了8%，所以对连霍高速公路实行限速政策，对整体运行方面不会产生太大的影响。但是采取60Km/h的限速政策使连霍高速公路中郑州段的车辆总体运行时间以及运行效率产生巨大的影响。从西方向东方行驶，总行程时间大致为40.2分钟，这一数据与不限速的情况相比较，运行时间增加了58%，从东方向西方行驶的总路程时间为40.2分钟，比没有实施限速政策的数据相比较，增加了48%，但是从车辆整体运行时间方面看，限速80KM/h情况下的行驶速度远大于60KN/h。
2.在油耗方面 车辆耗油多少的主要因素是车辆的运行速度以及车辆的特性，通过仿真软件，统计出连霍高速公路上经过的车辆，在60KM/h 以及80KM/h兩种限速要求下的燃油消耗情况，实验控制在15分钟。经实地检验我们发现，两种限速下，车辆的耗油量并没有明显差别，比较不出哪种方案更加经济实惠。
3.交通安全 从沿线行驶车辆的行驶速度我们可以发现，在两种行驶限速措施上，车辆在连霍高速公路上的行使速度并没有明显变化，说明两种限速行驶方式在连霍高速公路上都不会产生拥堵现象，行驶状态良好。
综合上述观察点中各实验项目的表现，在交通安全方面，两种限速方案均可以在不影响车流量的前提下，做到匀速行驶，并且两种限速方案差别不明显。在油耗方面，60KM/h与80KN/h两种运行方案的耗油量没有显著差别，对比不明显。在行驶时间方面，80KM/h与 60KM/h两种运行方案之间存在显著性差异，80KM/h的运行方案车辆运行效率明显高于60KM/h，综合种种情况，笔者认为应当选择80KM/h的限速方案。
结束语：
高速公路改扩建工程，既要保证过往行驶车辆的安全，同时也要保证施工人员的人身安全，总体上说，高速公路改扩建是一个涉及方面复杂，涵盖知识面较广的工作，所以在进行施工前必须详细制定施工方案、交通方案以及对于突发情况的应急预案。交通仿真技术作为目前在高速公路加宽改建中最为常用的一种技术，可以保证高速公路加宽工程在施工期间，利用交通仿真技术进行限速交通分析，还可以对施工中的特殊情况做出交通分析。交通仿真技术，可以在施工前模拟施工中会遇到的各种情况，让相关部门未雨绸缪，拟定出一套切实可行的施工方案。
参考文献：
[1] 孙晋文.基于Agent的智能交通控制策略与可视化动态仿真研究[D].中国农业大学博士学位论文,2011.
[2] 邝先验,邹小洪,王晓燕.微观交通仿真车辆随机生成模型分析与设计[J].江西理工大学学报.2010,27(3):20-23.