T_CTS 13-2023 城市道路交叉口交通组织微观仿真技术指南.docx

ICS 03.220.20CCS R80/89团体标准T/CTS 132023城市道路交叉口交通组织微观仿真技术指南Guideline for microscopic simulation of urban intersections trafficoperation2023-7-12 发布2023-7-15 实施中国道路交通安全协会发布T/CTS 132023目次前言 . II引言 . III1 范围 . 12 规范性引用文件 . 13 术语和定义 . 14 仿真流程 . 15 数据采集 . 25.1 仿真数据组成 . 25.2 道路数据 . 25.3 交通运行数据 . 25.4 交通管控数据 . 25.5 可视化建模数据 . 35.6 校正数据 . 35.7 采集要求 . 36 路网建模 . 36.1 仿真区域 . 36.2 路网构建 . 37 交通运行建模 . 38 模型校验 . 49 可视化建模 . 610 模型运行 . 611 仿真评价报告 . 611.1 仿真评价报告组成 . 611.2 仿真模型说明 . 611.3 仿真评价分析 . 6参  考  文  献 . 7IT/CTS 132023前言本文件按照T/CAS 1.1-2017团体标准结构和编写指南要求并参照GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国道路交通安全协会提出并归口。本文件起草单位：公安部交通管理科学研究所、无锡华通智能交通技术开发有限公司、上海济达交通科技有限公司、同济大学、东南大学。本文件主要起草人：王波、刘启远、祖永昶、章洺浩、邱红桐、树爱兵、林云志、殷宇婷、倪颖、孙剑、李大韦、华雪东。本文件为首次发布。IIT/CTS 132023引言微观仿真技术在城市道路交叉口交通组织评价中得到广泛应用，本文件结合微观仿真技术在交叉口交通组织评价开展的流程，对仿真流程、数据采集、模型构建、模型校验等提出规范性要求，旨在提升微观仿真的精准性、可靠性以及评价客观性，为在城市道路交叉口交通组织评价工作中规范使用微观仿真提供指引。本文件不涉及专利。IIIT/CTS 132023城市道路交叉口交通组织微观仿真技术指南1 范围本文件规定了城市道路交叉口交通组织微观交通仿真的仿真流程、数据采集、路网建模、交通运行建模、模型校验、可视化建模、模型运行，以及仿真评价报告。本文件适用于利用微观仿真技术开展城市道路交叉口交通组织仿真评价，城市道路交叉口的规划设计、改扩建设计、可行性研究等可参照执行。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 50647  城市道路交叉口规划规范3 术语和定义请选择适当的引导语3.1微观交通仿真技术 microscopic traffic simulation technique使用交通仿真软件或程序，在适用于交叉口的尺度上和精度上，对道路、车辆和行人、自行车构成的交通系统在计算机中进行复现，用于对交通系统运行特征的评估。3.2模型校正 model calibration and verification模型校正包括仿真模型的校准和验证。3.3模型校准 model calibration校准是通过改变软件底层模型参数，使仿真模型输出接近现实情况的过程。3.4模型验证 model verification验证是指在确定的底层参数下，检验对仿真模型输入新数据后，是否仍可以准确模拟实际情况的过程。4 仿真流程仿真流程包括数据采集、路网建模、交通运行建模、模型校验、可视化建模、模型运行、仿真评价报告编制。仿真流程见图1。1T/CTS 132023图1 仿真流程图5 数据采集5.1 仿真数据组成仿真数据主要由道路数据、交通运行数据、交通管控数据、可视化建模数据及校正数据等组成。5.2 道路数据5.2.1 道路数据包括道路基础数据和路灯、绿化带、公交站台等附属设施数据。5.2.2 道路基础数据包括道路宽度、长度、车道数、断面结构、车道功能、坡度、平曲线半径、限高要求、道路相交角度、路缘石转弯半径、交通渠化设计、通行能力等。5.2.3 附属设施数据包括设施名称、编号、位置、几何参数等。5.3 交通运行数据5.3.1 交通运行数据由交通流数据、车辆数据和慢行交通特性数据组成。5.3.2 交通流数据主要包括延误，排队长度，区分流向和车型的机动车、非机动车、行人的交通流量，以及公交车流量、路线、时刻、乘客数等。5.3.3 车辆数据分为车辆特性数据和驾驶人特性数据。5.3.3.1 车辆特性数据是用于构建车辆几何特征以及模拟车辆动力特征的数据，如车辆长、宽、车辆类型、最大加速度、最大减速度、期望速度等。5.3.3.2 驾驶人特性数据是用于仿真驾驶人驾驶过程中交通行为特征的数据，主要为跟驰行为、变道行为等模型所涉及参数，如驾驶冒险性、路径选择行为、信息遵从率等。5.3.4 慢行交通特性数据是用于仿真非机动车骑车人、行人交通出行行为特征的数据，主要包括非机动车骑速、行人步速、守法率等数据。5.4 交通管控数据2T/CTS 1320235.4.1 交通管控数据由交通控制数据、交通管理设施数据组成。5.4.2 交通控制数据是用于仿真交叉口所采用交通控制措施的数据，如路口控制方式、信号配时方案、道路限速值、交通组织措施、交通管控方式起始及终止时间、管控对象等。5.4.3 交通管理设施数据指用于展示各类交通管理设施的形式及其位置的数据，如道路交通信号灯、道路交通标志和标线、隔离设施等样式及位置。5.5 可视化建模数据模拟交叉口周边环境的数据，如天气、周边用地性质、建筑三维模型结构等。5.6 校正数据5.6.1 校正数据分为校准数据和验证数据。5.6.2 校准数据是仿真模型校准所使用数据，如饱和流量、行程时间、排队长度、延误等。5.6.3 验证数据是评价校准后的仿真模型可信度所使用数据，如交通量、行程时间、速度等。5.7 采集要求5.7.1 数据类型以及采集的时段、时长、样本量、精度等，需根据仿真目的和需求进行确定。5.7.2 现状数据优先从相关部门获得，并应与实际情况进行校核，确保数据的准确性。5.7.3 对于规划阶段的仿真，规划年数据宜基于现状数据进行预测获得，也可选择同类型交叉口的历史数据作为参考进行确定。6 路网建模6.1 仿真区域交叉口的交通仿真区域按照以下方法确定：a)  单个交叉口进行微观仿真时，宜在 GB/T 50647 规定的交叉口范围基础上，向上游延伸至少 50m；b)  对设有公交专用车道、可变车道、实施禁限行等交叉口进行仿真时，应根据实际交通运行情况，适当扩大仿真范围，保证能够覆盖交通措施影响区域；c)  当目标交叉口排队溢出至上游交叉口时，则上游交叉口也应纳入仿真区域；d)  对多个交叉口进行仿真时，仿真区域应包含这些交叉口之间的连接路段，连接路段上有较大交通吸引和发生量的交通小区时，宜将其纳入仿真区域。6.2 路网构建6.2.1 确定仿真区域后，根据实际路网情况，构建比例尺统一的仿真路网，并确保路段之间的连通性。6.2.2 交叉口设置应能如实反映出交叉口的车道数、车道功能、交叉口形状等几何形式，以及交叉口渠化设计、交通组织、行人过街设施等交叉口交通管控措施。6.2.3 路段设置应能如实反映出路段的车道数、断面形式、弯道、坡道、沿线出入口等几何形式，以及公交专用道、BRT 车道、有轨电车车道、潮汐车道、单行道等路段交通管控措施。6.2.4 仿真范围内设有公交站台的，应按照实际公交站台形式、尺寸等设置。6.2.5 对于采用可变车道、潮汐车道、方向禁行等交通管控措施的交叉口，以及畸形交叉口，应能对管控措施、停车线位置及过街设施进行准确构建。7 交通运行建模7.1 输入的车辆数据应能反映出在仿真时间段内的车辆组成、类型、比例、期望速度、加减速度等情况。7.2 输入不同交通流流向流量、运行路径及比例、道路限速等数据后，应能模拟出仿真时间段内，交通运行的实际状况，以及流量随时间变化的特征。7.3 输入的公交线路运行数据应能如实反映仿真时段内的公交车发车间隔、经停站点、线路运行期望速度等公交运行信息，以及乘客在公交站点的上下车时间分布等需求信息。轨道交通参考设置。3T/CTS 1320237.4 在机动车和非机动车、行人数据输入时，应充分考虑驾驶行为和行人行为特性，一般包括跟驰行为、变道行为、反应时间及期望速度等。7.5 无信号控制场景下，各类交通流在交叉或者共享空间内同时运行，仿真模型中应合理地反映交通流的优先权。7.6 信号控制交叉口通过对信号方案的设置，应能合理地模拟出车流遇信号灯排队集结和排队消散的过程及特性。7.7 对于设有公交专用道、轨道交通等场景，应实现与实际运行情况一致的专用车道运行效果。8 模型校验8.1 模型校验一般包括软件检查、建模检查、输出动画检查、模型校正。8.2 软件检查应检查仿真软件版本、存在的软件缺陷及补丁信息。8.3 建模检查应对建模过程中所有的建模要素进行检查，包括模型预检验、基础路网模型与控制管理数据检查、交通需求数据检查、车辆及驾驶人特性数据检查、输出数据检查，要求如下：a)  模型预检验，应检查仿真场景可能出现的影响因素，逐一确认是否符合仿真场景和仿真目的；b)  基础路网模型与控制管理数据检查，主要检查基础路网的连贯性，路段几何线形一致性以及交叉口控制参数及交通组织管控方式与实际情况是否相符；c)  交通需求数据检查，主要检查车辆组成比例、不同车辆的期望速度分布以及转弯车辆比例等设置是否与现实情况相符；d)  车辆及驾驶人特性数据检查，主要检查车辆类型、动力特性参数和驾驶人特性参数是否与现实情况相符；e)  输出数据检查，主要检查仿真输出数据的设定、采集数据定义、数据采集的时间及频率等是否满足仿真评价的需求。8.4 输出动画检查应根据仿真目的，按照以下要求开展：a)  车辆行为特征一致性检验，如车辆在交织区的交织特征、车辆的停车特征等；b)  路段上车辆进出和预计效果一致性检验，关注是否存在无故消失、产生或重叠的车辆；c)  路网上产生交通拥堵的点或区域在时间、空间上与实际情况一致性；d)  车辆排队长度在时间、空间上与实际情况一致性；e)  车辆让行、车辆变换车道、公交车停靠、不同交通流之间的交织冲突等与实际情况一致性；f)  车辆变道位置、加减速位置等分布与道路渠化设计及交通组织与实际情况一致性；g)  信号控制方案的运行与实际运行一致性；h)  其他交通管控措施仿真运行与实际情况一致性。8.5 模型校正所选取的参数应能由模型输出并可在实际中获得，可参考本文件 5.6 条选取。8.6 模型校准中，应对仿真软件底层模型参数进行调校，使模型输出结果接近实际交通运行情况。8.7 输入新的交通运行数据对校准后的仿真模型进行模型验证，校准后的仿真模型能够准确模拟出新数据条件下的交通运行情况。8.8 仿真模型宜运行 5-10 次，并对输出结果求取平均值。8.9 仿真模型运行至少 5 分钟后，方可采集仿真运行指标，并应根据路网规模适当延长。8.10仿真结果与实测数据的误差宜控制在 10%以内。当不满足时，应对仿真模型的参数进行调整。8.11仿真模型校验流程如下：4T/CTS 132023图2 仿真模型校验流程图5T/CTS 1320239 可视化建模9.1 根据项目需求，可进行交通环境的可视化建模。9.2 可视化内容包括道路交通管控设施、停车泊位、公交站台、沿线道路绿化景观、周边建筑等的外观样式，以及天气、光线等。10 模型运行10.1模型在运行开始前，应设置仿真运行时间、计算频率(每秒计算次数)、运行速率（仿真加速比）和运行随机数等。10.2仿真运行分析时间长短，应根据仿真需求进行确定，所获得的结果应能够满足分析需求。10.3应按照本文件 8.8 和 8.9 条规定运行。11 仿真评价报告11.1仿真评价报告组成仿真评价报告由仿真模型说明和仿真评价分析组成。11.2仿真模型说明11.2.1 对仿真模型的构建过程以及构建中的技术参数进行说明。11.2.2 说明选取的仿真方法是否能满足仿真对象需求，能否实现仿真目标。11.2.3 说明仿真模型的构建过程，一般包括：a)  对仿真对象、仿真范围、仿真目的进行说明；b)  对仿真路网建模过程进行说明；c)  对模型构建中所采用数据的情况进行说明；d)  对仿真模型校验过程及结果进行说明；e)  对仿真模型运行情况及实际运行效率进行说明；f)  对选取的仿真评价指标进行说明。11.3仿真评价分析11.3.1 说明仿真区域确定依据，以及选取评价指标依据。11.3.2 说明仿真模型运行时间和仿真加速比，确保仿真结论满足仿真方案分析需求。11.3.3 仿真分析应采用多方案比较，选取的评价指标应保持一致。11.3.4 仿真评价指标根据仿真对象和仿真需求进行选取，可选用排队长度、交叉口排队时间、行程速度、交通流量、交叉口车均延误、公交人均停车时间等。6T/CTS 132023参 考 文 献1  GB/T 366702018 城市道路交通组织设计规范2  GB 506472011 城市道路交叉口规划规范3  GB/T 331712016 城市交通运行状况评价规范4  GA/T 4862015 城市道路单向交通组织原则5  DB13/T25292017 公路交通仿真准则6  GA/T527.22016 道路交通信号控制方式 第2部分：通行状态与控制效益评估指标及方法7  GB/T509032013 市政工程施工组织设计规范8  CJJ/T1412010 建设项目交通影响评价技术标准9  GA/T9002010 城市道路施工作业交通组织规范10 美国通行能力手册（HCM2010）11 微观交通仿真分析指南（孙剑等编著）12 交通管理与控制第五版（吴兵、李晔主编）13 美国联邦公路局交通分析工具手册（FHWA Traffic Analysis Tools）7