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基于指标耦合的微观交通仿真参数标定方法

高沛 周荣贵 周建 张旭冉

高沛, 周荣贵, 周建, 张旭冉. 基于指标耦合的微观交通仿真参数标定方法[J]. 交通信息与安全, 2023, 41(5): 107-114. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.05.011
引用本文: 高沛, 周荣贵, 周建, 张旭冉. 基于指标耦合的微观交通仿真参数标定方法[J]. 交通信息与安全, 2023, 41(5): 107-114. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.05.011
GAO Pei, ZHOU Ronggui, ZHOU Jian, ZHANG Xuran. A Parameter Calibration Method of Micro Traffic Simulation Based on Index Coupling[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2023, 41(5): 107-114. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.05.011
Citation: GAO Pei, ZHOU Ronggui, ZHOU Jian, ZHANG Xuran. A Parameter Calibration Method of Micro Traffic Simulation Based on Index Coupling[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2023, 41(5): 107-114. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.05.011

基于指标耦合的微观交通仿真参数标定方法

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2023.05.011
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2021YFC3001502

新疆维吾尔自治区重大科技专项 2020A03003-4

详细信息
    作者简介:

    高沛(1994—),硕士研究生,助理工程师. 研究方向:交通安全. E-mail:p.gao@rioh.cn

    通讯作者:

    周荣贵(1965—),博士,研究员. 研究方向:交通安全. E-mail: rg.zhou@rioh.cn

  • 中图分类号: U491

A Parameter Calibration Method of Micro Traffic Simulation Based on Index Coupling

  • 摘要: 为了优化交通仿真模型的参数标定方法,提高仿真模型的精度和还原真实道路环境,研究了同时考虑多个校正指标的仿真标定方法。以仿真结果为导向,通过敏感性分析确定面向应用需求的标定参数。在考虑不同校正指标相互影响的基础上,以不同时间区间下的误差变异性作为影响权重,构建考虑多个校正指标的仿真标定模型,建立了考虑6种速度的目标函数。基于VISSIM仿真软件的二次开发功能,结合MATLAB语言对模型进行了实现,以免疫遗传算法为基本求解方法,通过两阶段的熵权赋值与自适应调整确定143组参数结果。最后采用均匀取值、递归取值、指标耦合取值3种方式比较了不同取值方法之间的优劣性。仿真结果显示不同时间段主线小客车速度的误差平方值大于0.01的频数下降了50%,大型货车下降了60%;在车速方面,主线小客车现有误差5%,下降了7%,大型货车现有误差1.5%,下降了5.2%,小型货车与匝道车速误差均维持在6.5%左右;主线小客车速度与主线大型货车速度具有更小的权重值,维持在0.15~0.2范围,误差变异性更小,在目标函数中的作用更小。结果表明:相较单一指标的标定方法,基于指标耦合的标定方法考虑了多个指标之间的相互影响,同时综合考虑各指标的误差,克服了以往标定1个指标而导致其他指标误差过大的缺点。

     

  • 图  1  二次开发技术流程图

    Figure  1.  The flow diagram of the second development of VISSIM

    图  2  主线分车型速度实测值

    Figure  2.  Measured value of main line sub-model speed

    图  3  合流区仿真图

    Figure  3.  Simulation diagram of confluence area

    图  4  车头时距标定结果分布

    Figure  4.  Distribution of CC1

    图  5  跟车变量标定结果分布

    Figure  5.  Distribution of CC2

    图  6  进入跟车状态的阈值标定结果分布

    Figure  6.  Distribution of CC3

    图  7  加速度波动幅度标定结果分布

    Figure  7.  Distribution of CC7

    图  8  不同情况下的平均车速

    Figure  8.  Average speed under different conditions

    图  9  误差频数统计

    Figure  9.  Error frequency statistics

    表  1  待标定参数及范围

    Table  1.   Calibration parameters and range

    驾驶行为 名称 范围
    跟驰行为 CC1(车头时距/s) [0.7,2]
    CC2(跟车变量/m) [2,8]
    CC3(进入跟车状态的阈值) [-10, 2]
    CC7(加速度波动幅度/(m/s2)) [0,2]
    换道行为 最大减速度/(m/s2 [-8,-2]
    -1m/s2距离/m [100,300]
    安全距离折减系数 [0.3,0.9]
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    表  2  参数标定结果的分散度值

    Table  2.   Dispersion values of parameter calibration results

    参数 分散度
    CC1(车头时距/s) 0.29
    CC2(跟车变量/m) 0.33
    CC3(进入跟车状态的阈值) 0.32
    CC7(加速度波动幅度/(m/s2)) 0.32
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    表  3  不同取值方法的标定结果

    Table  3.   Calibration results of different value methods

    驾驶行为 直接均值 递归取值 指标耦合取值
    CC1(车头时距/s) 1.46 1.43 1.45
    CC2(跟车变量/m) 4.78 4.58 7.13
    CC3(进入跟车状态的阈值) -0.99 -2.86 -2.38
    CC7(加速度波动幅度/(m/s2)) 0.97 1.59 0.21
    最大减速度/(m/s2 -2 -7 -3
    -1m/s2距离/m 300 200 200
    安全距离折减系数 0.9 0.3 0.6
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    表  4  指标误差平方和与目标函数值

    Table  4.   Index error sum of squares and objective function value单位: %

    指标类别 标定前 均匀取值 递归取值 权重取值
    主线小客车 29.67 17.56 17.56 17.56
    主线小型货车 27.73 29.1 28.9 24.47
    主线大型货车 15.85 7.1 7.1 7.1
    匝道小客车 14.27 17.76 15.86 13.89
    目标函数值 0.215 0.199 0.190 0.166
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    表  5  权重结果统计

    Table  5.   Weight result statistics

    取值方法 主线小客车 主线小型货车 主线大型货车 匝道小客车
    均匀取值 0.186 1 0.341 6 0.154 0 0.318 4
    递归取值 0.173 4 0.327 0 0.143 5 0.356 2
    指标耦合取值 0.191 2 0.291 0 0.158 2 0.359 5
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  • 收稿日期:  2022-03-29
  • 网络出版日期:  2024-01-18

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