VISSIM

 VISSIM 

Microscopic Multimodal Traffic Simulation

 

 

 

 ●Benefits 

▪FLEXIBILITY -정밀한 미시적 교통시뮬레이션으로써 현실적 모델링이 가능하며, 타 프로그램과 연계되어 유동적으로 사용이 가능 또한, COM 인터페이스는 외부 응용프로그램과 상호작용할 수 있어 보다 폭 넓은 교통체계 제어 및 분석이 가능   ▪VISUALISATION IN 2D AND 3D -2D 및 3D의 시각전환을 통해 운영자의 이해를 돕고 3D 애니메이션은 시각적으로 현실적인 차량흐름 분석이 가능하도함   ▪EASE-OF-USE -이용자 편의를 고려한 UI(User Interface)를 설계하여 사용이 편리 하도록 하여 네트워크 객체 생성 및 편집이 효율적이며, 데이터 출력 시 운영자가 다양한 옵션 선택이 가능

 

 

 

•VISSIM은 정밀한 Microscopic 교통 시뮬레이션으로써, 모든 도로 이용자의 행태 및 도로 이용자 간의 상호작용 분석 가능

•승용차, 화물차, 철도 및 도로와 연관된 모든 대중교통 수단,

보행자, 자전거 이용자를 함께 고려

•현실과 유사한 네트워크 모델링을 통해 user들에게

현실적 모델링 제공

•운전자와 차량속성을 개별적으로 파라메터화하고, 신호제어와 환경모델 등 다수의 인터페이스 제공

•포괄적인 교통체계 분석과 도시교통 관련 인프라의 평가 및

계획이 가능한 Tool

•교통정책 시행 시의 효과분석을 위한 시나리오별 분석 및 3D 애니메이션 생성

•다양한 인프라 대책방안의 선택을 지원하며, 정책의사 결정자와 대중의 이해를 돕기 위한 자료로 활용

                   

     

               Traffic Online Monitoring & Management System

 

 

 

Use Case : VISSIM의 적용분야

 

VISSIM은 다양한 분야에서 활용이 가능하며, 크게 Junction Geometry, Multimodal Systems, Motorway Traffic, Active Traffic Management, Public Transport, Emissions Modelling 6가지로 나뉘어집니다.

 

 

 

 Junction Geometry 

 

▪단순한 교차로에서부터 신호교차로, 회전교차로 등의 통행수단별 통행우선권과 신호제어 등 분석 가능

▪다양한 연구 및 개별 모델링 단계의 결과VISSIM 프로그램 내에서 표출

▪현실적인 기하구조 구축을 통해 비전문가들도 이해가 쉽도록 현실적인 3D 모델링 제공 가능

 

Signal control

-VISSIM은 고정식 신호, 교통감응식 신호 또는 대중교통 우선신호 등 여러 형태의 신호제어를 모델링 하고 최적화

-타 제어기 Type의 인터페이스 제공 및 연계를 통해 다양한 신호최적화 제어 가능

 

 

Signal groups and phase-based fixed time control

-외부적으로 생성된 interstage matrix와 신호 프로 그램을 import

-신호그룹 기반 고정식 신호제어를 설계하고 phase-based 고정식 신호제어를 add-on 모듈인 Vissig로 생성

 

                                                                                            < VISSIM 분석화면 예시 >

Traffic-actuated signal control

-VAP (Vehicle Actuated Programming)을 감응식 신호  제어가 가능하도록 하며,단일 교차로에서 sub-network에 이르기까지 다양한 제어

-제어 Logic의 명령어에 따라 교통신호가 적정하게 전환되며 운영자는 VAP Logic 설계 시 VisVAP(Visual VAP)을 통해     

VAP 코드로 편리하게 작성 가능

    < 감응식 신호제어 Logic 생성 화면 예시 >

Non-signalised intersections

-회전교차로, 통행우선 교차로, yellow box 등과 같은 비신호 교차로의 시뮬레이션 가능

-링크와 커넥터로 세밀한 기하구조 조정이 가능하며  상충지역과 우선통행 규칙에 의해 주교통류를 정의하여 교차로 내

차량 분류 및 특성을 정의

 

Multimodality

-운영자에게 도로 및 수단별 특수신호 등 대상지의 현실적 구축을 가능케하는 수준 높은 모델링 인터페이스 제공

-다수 신호등이 동일한 차로에 설치되며, 차종별로 다른 신호셋팅으로 자전거와 차량들이 동일한 차로에서 각자의

신호를 받을 수도 있음

 

 

 Multimodal Systems 

 

▪VISSIM은 모든 교통수단과 그들간의 상호관계를 분석하는 미시적 시뮬레이션으로 다양한 다 수단 시나리오들이 현실적으로

모델링 가능

▪승용차, 버스 등과 같은 차량, 트램이나 열차와 같은 궤도교통수단, 또는 보행자와 자전거와 같은 비 동력 수단 등이 교통체계에

미치는 영향 평가

 

 

Bicycle traffic: non-lane based bahaviour

-VISSIM은 비동력 수단인 자전거의 통행체계 분석이 가능하여 이를 자전거 이용 활성화 계획에 반영

-자전거가 다수단이 혼재된 도로를 공유할 시 차선과 상관 없이 다양한 폭원의 동일한 차로에서 상호영향 분석

 

Public transport

-대중교통 시스템을 상세하게 묘사하기 위하여 기존 타 프로그램에서 계획된 대중교통 모델을 VISSIM으로 import  또는

시뮬레이션 소프트웨어에 수동으로 추가 가능

-대중교통 노선, 다양한 대중교통 차량형태, 운행계획표, 정류장, 정류장 형태와 정류장 체류시간 등이 구체화되고

대중교통 우선신호도 모델링하며 타 교통수단 간 환승계획수립 시 활용 가능 

 

 

< 철도역사 내 보행자 행태분석 화면 >

Pedestrians

-도시에서 보행자, 자전거, 차량은 상대적으로 좁은 공간에서 교차하여 보행류와 타 교통수단이 

인접한 공간에서 상호작용 할 때의 통행은 교통과 도시계획에서 고려되어야 할 중요한 요소

 

-Add-on 모듈인 VISSIM-Pedestrian은 보행행태를 단계적으로 분석하여 보행자의 전형인

특성인 자유로운 방향선택을 고려 

-개인의 심리적 결정에 기반하고 다양한  보행자  종류를 운영자가 설정하여 분석

-빌딩이나 터널 또는 경기장에서의 이벤트 및

대피전략 수립 시 최적의 대안을 도출 시 활용

 

 

Modelling freight traffic

-완전히 적재된 화물차와 비어 있는 화물차는 운전 행태가 상이하므로 적재량은 화물교통분석 시 고려되어야 할 요소이며

VISSIM은 적재 상태를 가시적으로 프로그램 내에서 표출

-화물적재량은 수동적으로 입력되고 COM script에 의하여 정밀히 보정되어 가·감속 과정을 실질적으로 표출

 

Airports and shipping

-항공교통의 경우 정확한 타이밍이 매우 중요하며, 제한된 공간에서 운행경로가 생성되므로 지원차량 (Ex. 케이터링, 화물, 탱커) 들의 적재량은 세밀하게 묘사되어야 하고 승객용 셔틀에 대한 정류장의 LOS(Level Of Service)도 평가되어야 함

-항공교통 시뮬레이션 분석 시에는 해당 항공기가 활주로로 이동하거나 심지어 상공에 있을 경우에도 시뮬레이션에서 항공기들이 시각적으로 표출 가능

 

 

 

 

    < 고속도로 분석 : 링크별 속도표출 화면>

 

 Motorway Traffic 

 

▪고속도로 교통흐름 분석은 통행시간이나 대기행렬 같은 거시적 지표에 기반하는데 VISSIM은 상세한 기하구조와

미시적 행태분석을 통하여 현실성 있는 결과 데이터를 표출

 

Operational level: Driving behaviour

-고속도로 교통흐름 시 차량 모델 수, 형태와 클래스로 차량편성을 분류하고 운전자와 차량 특성의 상세한 고려

-차량추종행태(CAR-Following Model)는 Wiedemann  교수의 심리적-신체적 차량추종모델을 기반으로 시뮬레이션

-운전자는 앞차와의 거리와 상대속도에 의해 가감속 하여 반응하고 차선변경(Lane Changing) 시 인접 차로에 차간 혹은

변경차로 운행 차량의 가·감속 여부에 대한 변수 설정 가능

 

Tactical level: Lane selection and cooperative behaviour

-차로선택은 차량경로, 전방 주시 거리와 주변 차량들의 영향하에 가·감속을 하며, 이는 엇갈림 구간, 램프 등의 용량에 영향을  미침

 

 

 

< 차량추종모형(CAR-Following Model) 4단계과정 >

 

-다른 차량과의 조화를 이루는 특성들이 VISSIM에 반영되어 분석 지역 내 운행행태들이 보다 현실적으로 묘사

 

 

 

 

 Active Traffic Management 

▪능동교통관리 대응방안은 교통흐름을 개선시키기 위해 고속도로와 도시부 구간 혹은 네트워크 차원에서 교통 체계를 제어

▪교통정체를 예방하거나 감소시키는 것을 목적으로 하며 교통운영차원의 대안에 대한 모델링이 가능

 

Variable speed limits and hard shoulder release

-다양한 차선제어시스템이 표현되어 교통파급 영향 분석

-교통감응식 속도제한, 대형화물차 통과 금지 또는 교통정체 경고 등과 갓길의 일시적 통행도 시뮬레이션 가능

<가변속도제어 및 갓길운행허용 분석화면>

Ramp Metering

-본선 구간 정체의 진입램프 영향 시 진입 교통량 통제 전략으로 VAP과 add-on module VisVAP의 COM 활용

-다양한 알고리즘을 통한 검증 및 최적 대안 도출

 

Stationay routing and individual route guidance

-경로선택에 영향을 주는 가변 전광판, 네비게이션 시스템 등의 시뮬레이션 가능

-교통량에 따른 교통감응식 대응 또는 시간대별로 운영되는 가변 전광판 및 승용차 경로안내시스템 시뮬레이션

Car2X applications

-Car2X는 다른 차량이나 도로시설과의 통신이 가능한  시스템으로 차량 움직임에 대한 제어가 가능

-본 신기술의 현장 적용 시 많은 비용이 필요하나 이를 사전 시뮬레이션하여 비용절감의 효과도모

 

 

 

<Car2X applications 시뮬레이션 예시>

 

 

 Simulation of Public Transport 

▪VISSIM은 대중교통 특성과 상세한 모델링을 위한 광범위한 지원 제공

▪다양한 차량형태를 갖는 대중교통 노선(궤도 기반, 도로기반 등)과 이에 상응하는 운행시간표와 노선경로 분석

▪타 시스템의 대중교통 네트워크 인터페이스를 쉽게 import

 

Distribution-based dwell time

-조사된 관련 자료를 통해 체류시간 분포를 정규분포 또는 경험적인 분포로 정의

 

Calculated dwell time

-체류시간은 운영자에 의하여 정의되는 승객당 평균 승·하차 시간과 승하차 인원 비율에 기반하여 산출

-승하차 과정은 출입문 특정 셋팅 (승하차 동시 또는 승차만 또는 하차만)에 의하여 상이한 결과 도출

-차량과 정류장 당 승하차 승객 비율, 대중교통 노선 이용 수요-기반 배차간격, 다양한 대중교통 노선분포, 승객 목적지 배정 등 다양하게 표현

-운행시간표, 포화도 또는 지체시간 등을 고려하여 출발시간 선택 가능

 

Simulated dwell time

-보행자용량과 정류장 기하구조의 승객 환승시간 영향 분석

-정류장 내에서 대중교통 노선과 보행자간의 상호 작용의 시각적 표출로 승·하차 과정의 단점 신속히 파악

 

Public transport partial route diversion

-COM scrpit와 Add-on 모듈 VisVAP은 대중교통 세부 경로 배정의 다양한 시나리오 검증 활용 가능

-비어 있는 버스 Bay에 정차되거나 다른 정류장으로의 승객 환승과정 시뮬레이션

 

Public transport priority schemes

-대중교통의 효율성을 결정하는 주요 요소는 대중교통  통행우선권으로서 운영계획을 기반으로 설정

-최적정류장 설계 시 승객 환승에 대한 최적화도 동시 고려

-VAP과 VisVAP 모듈과 연계하여 특정 차로 셋팅 등 신호등에서 대중교통 차량의 우선통과에 대한 시뮬레이션 시행

 

< 회전교차로와 Tram 혼용 시 통행우선권 분석화면 >

 

 

 

 

 Emission Modeling 

 

▪네트워크 차원의 총 차량대수 및 지점별 교통량 (Hot SpotAnalysis)와 관계 있는 배기오염 산출

▪TNO의 VERSIT+ 배기방출 모델에 기반, Add-on 모듈인 EnViVer를 활용하여 차량운행궤적에 따른 배기오염 분석

▪승용차 속도 또는 가속 등의 차량운행 궤적으로 차량자료 데이터를 export 하여 EnViVer에 import

▪차량형태는 EnViVer의 개별 차량에 대한 연료형태 또는 배기수준과 같은 추가적인 속성들에 의해 정의

 

EnViVer: Customizing vehicle fleets to adjust emission model to local conditions

-EnViVer는 분석대상 지역 내 CO2, NOx와 PM10의 배기량을 분석하고 그래프나 표 형식으로 제시

-총 합 또는 배기량의 공간적인 분포를 나타내는 heat map과 전체 교통망에 대한 배기종류 등 다양한 표출방법 선택 가능

-다양한 교통계획과 관리전략의 배기오염-감소 요인을 위한 시뮬레이션과 상호 비교 등에 관한 연구

 

<온실가스 배기량 분석모델 화면-Graph>

 

 

 

<온실가스 배기량 분석모델 화면- Heat map>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Modules : VISSIM는 다양한 모듈을 통한 교통분석 Interface 제공 및 외부 프로그램 연계가 가능

 

 

COMMON Add-ons

▪Dynamic Assignment :기존의 입력방식과 달리 Static route(정적 경로)에 대해 수동으로 교통량을 입력할 필요가 없이,

기·종점 O/D와 Zone별 Parking lot 배정 후 경로 상 교통량 자동 배분

 

▪EnViVer Pro :차량 검지 데이터에 기반한 대기   오염을 산출 하기 위한 모듈로 VERSIT + by TNO에 기반한 다양한

운전 조건에서 CO2, NOx와 PM10 배기량 산출

 

▪EnViVer Enterprise :EnViVer Pro 모듈 기능에서 추가적으로 차종 분류, 개별적 시간주기, 다양한    입력자료의 자동적인 처리 가능

 

▪3D packages (3DS max Export and V3DM)

- 3DS max Export :네트워크 데이터와 차량 위치가 텍스트 파일로 export 되고 Autodesk’s 3DS Max 소프트웨어로 import

 - V3DM :V3DM은 Autodesk의 DWF, 3DS와 Google Sketchup의 SKP의 3D 모델을 V3D로 전환 하여 분석프로그램에

적용되며 추가적인 차량 속성 (색채, 축, 문 등)을 정의

 

 

 

<V3DM을 통한 상황별 시뮬레이션 내 환경 구현>

 

 

 

 

Signal Control Interfaces

▪External Signal Control : 별도의 응용프로그램 (*.exe) 라이브러리 (*.dll) 로 설정된 신호제어기를 시뮬레이션 하여,

타 업체나 임의의 사용자가 자체적으로 개발(API add-on을 이용한)한 제어기의 제어절차 분석

▪LISA + OMTC :Schlothauer사에서 개발된 LISA+에 적합하게 구현된 신호제어기 시뮬레이션

▪SCATS Interafce : 호주 SCATS 절차에 따른 신호 제어기 시뮬레이션

▪SCOOT Interface : 영국 SCOOT 절차에 따른 신호제어기 시뮬레이션

 

 

Signal Controllers

▪Econolite ASC/3 : Econolite 사의 ASC/3 미국 제어기로 운영되는 신호교차로 시뮬레이션

▪RBC (Ring Barrier Controller) : 미국 표준 절차인“Rring Barrier Controller”에 따른 신호제어기 교차로 시뮬레이션

 

 

 < Ring Barrier Controller 편집 화면>

 

▪VAP Controller : VAP (vehicle actuated programming)는 VAP 제어 로직을 통해 현시 기반 교통감응식을 시행하며,

대중교통 우선신호, 교통축 제어, 가변속도제어 등 매우 다양

 

VisVAP(Flow Chart Editor for VAP) : VAP 신호제어기의 프로그램 로직을 VAP Function을 통해 flow chart

 

< VisVAP을 이용한 VAP Logic 구축화면 >

 

▪Vissig : 추가적으로 제공되는 stage-based 고정식 신호제어에 의해서 phase-based 고정식 신호제어를 보완

 

Programming interfaces

▪API package (Application Programmer’s Interface) : 자체 또는 외부 응용프로그램 연계 모듈

- SignalControl.DLL, SignalGUI.DLL : 신호제어기 연계

- DriverModel.DLL : 차량추종 및 차선변경 모델 적용

- EmissionModel.DLL : 배기량 측정 모델 적용