_用微观交通仿真软件实现ITS模拟的比较研究

交通系统仿真

交通系统仿真在城市规划交通影响中的应用【摘要】基于城市规划交通影响评价，对目前国内城市规划中存在的道路交通系统问题进行分析，剖析了目前城市规划中实施交通评价的意义。对交通系统仿真技术的概念和发展现状作了简单介绍，并就交通系统仿真技术在交通影响中的实际应用，以及交通评价和交通系统仿真的发展前景进行了预测。【关键词】交通仿真数学模型交通评价城市规划 Abstract：Based on analyzing the importance of the implementation of traffic evaluation in current urban planning，Author did the research on the significance oftranspod impact system and made a bdef introduction on the concept of simulation technology and development status．Furthermore， this paper analgze the practical application of traffic simulation technology in the traffic impact，and made prediction of the future development of traffic evaluation and traffic simulation．Key words：Traftic Simulation，MathematicaI Model，Traffic Evaluation， Urban Planning 1、引言随着我国城市化进程的加快。许多大城市在发展过程中各种问题逐渐显现出来，其中最为严重的是交通系统的问题：交通拥堵逐年加剧，交通污染日趋严重，交通效率不断下降。近几年来，虽然全国各地的城市交通系统方面加大了投资力度和建设速度，但交通问题依然没有明显好转，甚至还有不断恶化的趋势。造成这种现象的一个重要原因，就是在传统的城市规划和交通管理措施制定时较少考虑交通影响和交通设施的承受能力，在土地的开发和项目的新建、改建、扩建前没有对未来的交通需求和交通量进行认真科学合理的分析，即没有形成对城市土地开发、新建、改建项目进行交通影响评价的运行机制。更令人担忧的是，目前在我国，交通影响评价机制的重要性还没有受到像环境影响评价那样该有的重视，其执行标准和规范性也亟待改进。交通影响评价的全过程，从拟开发项目地点的基本条件、交通产生、交通分布、交通分配到局部土地开发对区域交通服务水平下降的评估，乃至提出交通设施改善，恢复到原先交通服务水平的改进建议，其具体步骤都应有章可循，方可成为一个完整的、精细的交通预测。而交通预测的成败，主要取决于预测结果与真实交通状况的接近程度。尤其对微观交通状况的预测，由于涉及到交通流的随机因素，传统的数学分析方法往往不能准确地描述实际交通状况，而且由于道路交通通常具有不可再现性和不可实验性，或即使可以再现或实验，却需要付出巨大的代价、承担巨大的风险。而现代交通仿真技术则可有效地体现交通流的随机因素，可按设想要求预现或复现交通状况，从而大大降低了现场试验要求。因此，交通仿真技术现已成为交通影响评价中的重要工具。 2、交通影响评价的意义及研究现状交通影响评价(Traffic ImpactAnalysis。简称TIA)是研究新建项目或城市土地利用变更对交通的影响，如建成区内实施大型项目建设开发时进行交通影响分析的项目占应进行交通影响分析项目的比率。交通影响评价的目的是：交通影响分析是保证大型项目开发建设不导致开发对象周边交通服务水平下降的重要措施，是避免土地超强开发的规划控制措施。分为规划交通影响评价和建设项目交通影响评价。分析内容（1）交通影响分析的主要内容至少包括：分析范围确定；现状交通分析；交通量预测；交通影响评价；改进措施；结论与建议。（2）分析范围确定：分析范围应包括拟建项目对道路交通产生显著影响的区域。一般情况下，应选择拟建项目所在的由城市主干道围合的区域。对于需在立项阶段进行初步交通影响分析的项目和对交通影响较大的项目，分析范围应适当扩大。一般来说,交通影响评价的侧重点应放在制定切合实际的改善措施以使建设项目对外部交通所产生的影响尽可能地减小和明确界定开发商对此影响所应承担的市政设施建设义务两个方面。为使城市建设与交通协调发展，一方面应考虑新建或改建项目在路网交通流量自然增长的情况下对交通设施的影响；另一方面，又应具体分析这种影响在未来路网交通流量中所占的比例，使项目的控制在合理的规模内，做到既能使交通设施承受这种影响，又不妨碍城市的发展和经济的增长。所以交通影响评价是把交通功能目标和资源利用目标有机的结合在一起，使两者互动的有效手段，既能从微观

_Doctor-城市微观交通仿真及其应用(理工大-商蕾)

城市微观交通仿真及其应用培养单位：能源与动力工程学院学科专业：轮机工程研究生：商蕾指导老师：高孝洪教授 2003年10月

摘要 80年代以来，世界各国虽然基本建成了现代化道路网，但随着经济的发展，路网通行能力已经满足不了交通量增长的需要，交通拥堵现象日趋严重。为了在现有道路条件下实施交通规划和控制，在路网出现拥挤的情况下进行交通诱导和事故处理，必须对交通流的特性有清楚的认识。因此，在过去的五十年里，出现了大量的交通流理论和模型。如按细节层次分，交通仿真模型可分为亚微观模型、微观模型、中观模型和宏观模型。以前的研究主要集中于宏观模型，讨论交通流量及密度的变化。现在，由于高速运算计算机的发展以及交通仿真的需要，研究热点逐渐转移到微观仿真模型。微观交通模型在每一时刻均计算每一辆车的位置、车速、加速度等特性，可为交通管理和仿真提供详细的信息。本文以微观交通仿真建模和城市微观交通仿真系统开发为研究重点，主要完成了如下工作：（1）建立了车辆行为模型，其中包括跟驰模型、邻车影响模型和换道模型。模型中充分考虑了邻道车辆对驾驶行为的影响及驾驶员的反应延迟，使模型更符合真实情况；（2）开发了城市微观交通仿真系统：该系统包括车辆产生模型、路网模型、交通规则模型、信号灯控制模型、车辆行为模型、路径选择模型、路口转向描述模型；（3）在仿真应用中实现并研究了信号灯周期及其相位按交通需求动态分配的方案，提出该项仿真可用于确定在已知OD下，信号灯控制路口的最大通行能力，并可作为现有控制方案的评估依据。（4）在图形工作站OCTANE上实现城市微观交通仿真系统的可视化，可从多角度实时观测交通状况。（5）通过对典型路段的交通调查，验证城市微观交通仿真系统的合理性。关键词：微观交通模型、仿真、可视化 I

交通仿真技术国内外详情分析及发展概述

交通仿真技术国内外详情分析及发展概述 1、国外的发展概况交通仿真技术发展较快，发展较早的国家是美国，世界其他国家的仿真软件全部都是在美国的交通仿真技术的基础上进行的发展的。美国在1967年有计算机专业的专家组织建立了美国的计算机仿真学会（SocietyforComputerSimulation），仿真学会的建立极大的推动了美国在交通仿真研究的发展。在美国成立了仿真学会之后，世界上许多国家慢慢地开始了对交通仿真的研究，与此同时，也陆陆续续开发设计了许多不太成熟的交通仿真软件，到现在为止，有很多开发设计的仿真软件发展已经较为成熟，许多都已经基本实现了仿真软件的商业化。从整个交通仿真软件的发展历程来看，交通仿真软件经历了初步阶段、飞速发展阶段和商业化阶段。 1.1交通仿真软件发展初步阶段初步阶段交通仿真发展的主要目标还是实现交通信号的合理设计，这个阶段，设计模型

主要还是运用的宏观设计模型，这种模型具备一定的局限性，他的机动性以及表述性不够理想，通过这种模型的到的结论自然也就不具备真正意义上的真实性。虽说这个阶段的仿真系统有一定的局限性，但也可以进行一些简单的模拟，如车辆的跟驰行为、超车变换车道、车流的速度密度流量模拟等。初步阶段出克可以对车辆速度、延误、里程、排队等常规性指标外进行模拟仿真之外，对于车辆的燃料消耗、废气废物的排放也可以进行模拟计算，对于道路几何条件、交通标志标线以及交通设施的描述也有很强的机动性。初步阶段交通仿真模型的领头羊以罗伯逊在开发设计的仿真软件TRANSYT实至名归，这款软件主要定位还是一款宏观软件，它的最大特点是可以较为合理的计算出交叉口配时的最佳信号周期；在1963年由Ger-lough仿真专家开发设计出的适合用于道路面控信号配置的仿真软件TRANS可以与TRANSYT媲美。此外，美国政府部门开发设计的美国SICOP 仿真系统也是这一时期具备代表性的交通仿真软件。在交通仿真初步阶段交通仿真模型的发展主要还是收到了当时计算机技术的滞后的影响导致发展比较缓慢，由于计算机技术的的限制，交通仿真模型处理数据问题的准确性以及仿真效果的可视性都不高。 1.2交通仿真软件飞速发展阶段 1970年到1980年间，交通仿真软件迎来了发展的高速时期，计算机技术的飞速发展，推动了计算机相关产业的同步飞速发展，这其中交通仿真软件便是一个比较经典的例子。有电子计算机飞速发展作为基础，仿真软件的仿真模拟精度有了很大的提升，同时，软件的功能也倾向了多元化色彩。在宏观软件全力飞速发展的同时，微观交通仿真也踏上了时代的高速列车，这其中最为突出的两款软件便是NESTSIM、AIMSUM2交通仿真软件，两款软件中，有以美国政府开发设计的NETSIM仿真软件为代表。这款模型是对于单个车辆的运动状态的网络微观交通仿真，NETSIM的出现将城市道路的交通现象的描述推到了一个新的

道路微观交通仿真中换道行为模型的研究与实现

::道路与交通工程 Road&Traffic Engineering 道路微观交通仿真中换道行为模型的研究与实现陈晶，孙旭飞，田东黎（福州大学物理与信息工程学院，福建福州350108）摘要：建立了描述车辆换道意图的产生、选择合适车道和实施换道行为的车道变换模型。运用车辆运动学理论，以换道车辆为目标，给岀了目标车辆与邻近车辆的最小安全距离间隙接受模型和车辆换道实施过程的运动模型，并应用到程序设计中，利用基于VC++上建立的交通仿真系统动态地显示非强制换道行为的效果。与VISSIM软件基于规则的换道模型相比，加入驾驶特性的影响和优化原来固定的安全距离,研究结果相对更优。关键词：道路；微观交通仿真；换道行为；目标位置；最小安全距离中图分类号：U412.1文献标志码：B文章编号:1009-7767（2019）01-0028-04 Research and Implementation of Simulated Lane Change Behavior Model of Road Micro Traffic Chen Jing,Sun Xufei,Tian Dongshen 智能交通系统（Intelligent Transport System,以下简称为ITS）在交通运输系统发展过程中占据重要地位。由于交通运输系统的不可复制性，交通仿真模型成为ITS中交通分析的重要方法之一，而作为交通仿真的核心部分，车辆行为模型也在ITS中发挥着重要作用m。车辆行为模型包括跟驰行为模型和换道行为模型，其中换道行为模型的质量优劣直接影响着交通仿真模型的效果与性能。与已趋于成熟的跟驰行为模型相比，换道行为模型研究则相对落后回。由于在换道过程中存在运动学过程较为复杂、驾驶员的驾驶特性难以量化、微观数据难以获取等问题，笔者拟从运动学角度对车辆换道行为模型进行分析，从驾驶员的决策过程分析最小安全距离和换道行为实施的运动模型。通过在微观仿真系统上动态显示换道行为的仿真效果，来验证换道行为模型的准确性，并提高微观仿真系统的精度。 1换道行为分类道路上车辆换道行为是一种普遍且常见的交通现象。车辆换道是指当前道路不止1个车道时,车辆由于某种需求从当前车道变更到相邻车道的驾驶行为。换道行为是指根据驾驶员特性以及对周围交通状况的实时信息（车速、位置等）判断,调整驾驶目标策略的综合过程。换道行为根据换道产生的需求大致可以分为2类：强制换道、非强制换道。强制换道是指车辆为了到达目的地而采取的变道行为，具有确定的目标车道、在一定行驶区域内必须换道的特点；非强制换道又称为自由换道，是指目标车辆在遇到当前车道前车速较慢时，为了追求期望车速以及更大的驾驶空间或为了正常驾驶避开即将驶入安全距离的后车而产生的换道行为。笔者主要研究非强制换道行为。 2换道行为模型研究换道行为通常被分为：产生换道意图、选择合适车道和换道行为实施2T。其中选择合适车道可以视为分析车辆换道行为可行性的过程，它将最终决定换道行为是否实施。 2.1产生换道意图在不同的交通流密度下，由于每个驾驶员对当前车辆的期望车速要求不同，这个期望车速主要受车辆的机械特性、驾驶员的驾驶特性和交通规则的影响。车辆在道路行驶时，由于当前车道前车的速度过慢，导致车辆的行驶速度低于期望车速时,便会产生换道需求。但是这个需求不是必须的，而是为了获取更理想的行驶方式而采取的换道行为。只有当选择的目标车道确认换道行为可行时，换道才可实施，否则车辆会继续在原车道减速行驶冋。 28彳苯技水2019No.l(Jan.)Vol.37

国内外交通仿真技术的研究现状

国内外交通仿真技术的研究现状仿真，顾名思义是指对真实事物的模仿，也称为“模拟”，它是指为了求解问题而人为地模拟真实系统的部分或整个运行过程。由于科学研究与实践的对象是兼有方法论与工具意义的系统仿真问题，因此，我们讲的仿真一般也就是指系统仿真。雷诺(T.H.Nayfor)在其专著中定义:仿真是在数字计算机上进行实验的数学化技术，它包括数字与逻辑模型的某些模式，这些模型描述某一事件或系统(或者它们的某些部分)在若干周期内的特征。国内学者认为:系统仿真就是在计算机或实体上建立系统的有效模型(数字的、物理的、数字一物理效应混合的模型)，并在模型上进行系统试验。目前人们普遍接受的观点是:系统仿真是以相似原理、控制理论、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础，以计算机和各种专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实的或设想的系统进行动态研究的一门多学科综合技术。系统仿真是20世纪50年代逐步形成并迅速发展起来的新兴学科。最早的通用仿真器是由美国IBM公司研制的，1%7年更名为通用仿真系统，并增加了许多功能，直至后来发展成应用最广的一种离散系统仿真语言。时至今日，仿真技术发展方兴未艾。我国自20世纪50年代就开展了仿真技术研究，并得到了迅速发展。60年代末，在开展连续系统仿真的同时，已开始对离散事件系统(如交通管理、

企业管理)进行仿真研究。 70一80年代，在训练仿真器方面获得飞速发展，自行研制的飞行仿真器、舰艇仿真器、火电机组培训仿真系统、化工过程培训仿真系统、汽车模拟驾驶仿真器相继研制成功并投入使用，在行业操作人员培训中发挥了很大的作用。1989年中国系统仿真学会正式立，标志着仿真学在中国的发展进入了一个崭新的阶段。90年代，我国开始对分布交互式仿真、虚拟现实仿真等先进仿真技术及其应用进行研究，开展了较大规模的复杂系统仿真[‘2一。系统仿真近些年来发展十分迅速，它综合集成了计算机、网络、图形图像、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高科技领域的知识。现代仿真系统已经成为任何复杂的系统特别是高新技术产业不可缺少的研究、设计、评价和训练的手段和工具，并在实践中得到了有效的应用。 1.3.1国外交通仿真技术的研究现状交通系统仿真技术是随着电子计算机和系统仿真技术的发展而发展起来的。在国外大体上经历了三个发展阶段tl3〕。第一阶段，20世纪40年代末至60年代初，为诞生期。该时期的工作大多讨论的是如何进行交通流仿真，直到大约1%O年，用仿真技术研究交通流状态的可能性和可行性才得到普遍承认，并且开始开发一些交通系统仿真软件。第二阶段，20世纪60年代初至80年代初，为发展期。该时期，发表了大量的论文和专著，主要都是关于交通流仿真方法及其模型建立

基于元胞自动机原理的微观交通仿真模型

2005年5月重庆大学学报(自然科学版)May2005第28卷第5期Journal of Chongqing University(Natural Science Editi on)Vol.28　No.5 文章编号:1000-582X(2005)05-0086-04 基于元胞自动机原理的微观交通仿真模型3 孙　跃,余　嘉,胡友强,莫智锋 (重庆大学自动化学院,重庆　400030) 摘　要:描述了一种对高速路上的交通流仿真和预测的模型。该模型应用了元胞自动机原理对复杂的交通行为进行建模。这种基于元胞自动机的方法是将模拟的道路量离散为均匀的格子,时间也采用离散量,并采用有限的数字集。同时,在每个时间步长,每个格子通过车辆跟新算法来变换状态,车辆根据自定义的规则确定移动格子的数量。该方法使得在计算机上进行仿真运算更为可行。同时建立了跟车模型、车道变换的超车模型,并根据流程对新建的VP算法绘出时空图。提出了一个设想:将具备自学习的神经网络和仿真系统相结合,再根据安装在高速路上的传感器所获得的统计数据,系统能对几分钟以后的交通状态进行预测。关键词:元胞自动机;交通仿真;数学模型中图分类号:TP15;TP391.9文献标识码:A 1　元胞自动机生物体的发育过程本质上是单细胞的自我复制过程,50年代初,计算机创始人著名数学家冯?诺依曼(Von Neu mann)曾希望通过特定的程序在计算机上实现类似于生物体发育中细胞的自我复制[1],为了避免当时电子管计算机技术的限制,提出了一个简单的模式。把一个长方形平面分成若干个网格,每一个格点表示一个细胞或系统的基元,它们的状态赋值为0或1,在网格中用空格或实格表示,在事先设定的规则下,细胞或基元的演化就用网格中的空格与实格的变动来描述。这样的模型就是元胞自动机(cellular aut omata)。 80年代,元胞自动机以其简单的模型方便地复制出复杂的现象或动态演化过程中的吸引子、自组织和混沌现象而引起了物理学家、计算机科学家对元胞自动机模型的极大兴趣[1]。一般来说,复杂系统由许多基本单元组成,当这些子系统或基元相互作用时,主要是邻近基元之间的相互作用,一个基元的状态演化受周围少数几个基元状态的影响。在相应的空间尺度上,基元间的相互作用往往是比较简单的确定性过程。用元胞自动机来模拟一个复杂系统时,时间被分成一系列离散的瞬间,空间被分成一种规则的格子,每个格子在简单情况下可取0或1状态,复杂一些的情况可以取多值。在每一个时间间隔,网格中的格点按照一定的规则同步地更新它的状态,这个规则由所模拟的实际系统的真实物理机制来确定。格点状态的更新由其自身和四周邻近格点在前一时刻的状态共同决定。不同的格子形状、不同的状态集和不同的操作规则将构成不同的元胞自动机。由于格子之间在空间关系不同,元胞自动机模型分为一维、二维、多维模型。在一维模型中,是把直线分成相等的许多等分,分别代表元胞或基元;二维模型是把平面分成许多正方形或六边形网格;三维是把空间划分出许多立体网格。一维模型是最简单的,也是最适合描述交通流在公路上的状态。 2　基于元胞自动机的交通仿真模型的优点目前,交通模型主要分为3类: 1)流体模型(Hydr odyna m ic Model),在宏观上,以流体的方式来描述交通状态; 2)跟车模型(Car-f oll owing Model),在微观上,描述单一车辆运动行为而建立的运动模型; 3)元胞自动机模型(Cellular Aut omat on),在微观 3收稿日期:2005-01-04 基金项目:重庆市自然科学基金项目(6972) 作者简介:孙跃(1960-),浙江温州人,重庆大学教授,博士,研究方向:微观交通仿真、电力电子技术、运动控制技术及系统。

VISSIM交通仿真软件简介

VISSIM交通仿真软件简介 VISSIM VISSIM是由德国PTV公司开发的微观交通仿真系统为模拟工具。 VISSIM 是一种微观、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具，用以建模和分析各种交通条件下（车道设置、交通构成、交通信号、公交站点等），城市交通和公共交通的运行状况，是评价交通工程设计和城市规划方案的有效工具。 VISSIM 由交通仿真器和信号状态产生器两部分组成，它们之间通过接口交换检测器数据和信号状态信息。VISSIM 既可以在线生成可视化的交通运行状况，也可以离线输出各种统计数据，如：行程时间、排队长度等。自1992年进入市场以来，VISSIM 已经成为模拟软件的标准，其投入的深入研发力量和世界范围内的大批用户保证了VISSIM 在同类软件中处于领先地位。公司简介德国PTV集团最初成立于1979年，总部设在德国的卡尔斯鲁厄尔市（Karlsruhe）。经过20多年的发展，已经在美国、法国、瑞士、荷兰、比利时、澳大利亚、新加坡、阿联酋、中国等地设立了分公司。其软件和技术在世界上被广泛应用，截至到2005年６月，全球的用户达到１３００个，其中欧洲用户达到７００个，北美、南美用户达到３５０个，亚洲用户达到２５０个。截至到２００６年３月，中国使用PTV Vision软件系列的用户超过了８０个。辟途威交通科技（上海）有限公司成立于2005年2月，是德国PTV集团在世界范围内投资的第20家独资子公司。该公司是PTV总部在中国成立的第一家子公司，旨在为中国的用户提供更加便捷、全面、本土化的技术支持以及培训等方面的服务，同时通过和用户进行项目合作，来支持用户掌握PTV公司提供的软件的使用。辟途威交通科技（上海）有限公司在中国的业务范围主要包括： 1 PTV 软件开发和销售 2 软件培训和技术支持 3 交通运输规划咨询 4 交通工程咨询 5 智能交通系统（ITS）咨询

Synchro交通仿真系统分析及应用

Synchro交通仿真系统分析及应用引言 Synchro4仿真软件是进行交通信号配时与优化的理想工具,具备通行能力分析仿真,协调控制仿真,自适应信号控制仿真等功能,并且具备与传统交通仿真软件CORSIM, TRANSYT-7F,HCS等的接口,其简单易懂,具有很高的工程实用价值。该文借鉴文献的思想,首先对Synchro系统的仿真建模思想进行深刻剖析,然后针对济南市经十路与舜耕路路口,进行了实例仿真,进一步阐明其应用方法。 1 交通网络的构建 1. 1 元素及属性 Synchro系统交通网络的构成元素主要有两类:圆形节点和线段,其中节点代表路口,线段表示路段(街道)。 Sychro为每个路口定义有如下属性:标识号( ID),隶属区域(Zone),周期时常(Cycle Length),控制器类型(ControllerType),位置坐标(X,Y)。每个路段具有如下属性:道路名称(StreetName),路段双向行驶速度(Link Speed),路段双向长度(LinkDistance),及车道数。为方便对多个路口实现相同的控制方案设计, Synchro规定可以将几个路口的组合定义为一个区域(Zone)。 Synchro提供有相应的对话框,可以方便的实现各个属性的设定。 1. 2 普通交通网络的绘制 Synchro有简单的操作按钮和菜单,可以方便的绘制出所需的交通网络图形。 1. 2. 1 路口的绘制 Synchro并没有提供直接绘制路口的命令和按钮,借助于绘制路段时产生的交叉点自然产生路口。路口的编号是根据其产生的先后顺次排序。但需注意,两路段首尾相接,不能产生路口,只能形成转折路段,而且转折点路段的形成也应遵循一定的角度规则。 1. 2. 2 路段的绘制 Synchro中对普通路网路段的绘制相对简单,可通过按钮(Add Link)或快捷键(Ctrl+A)生成绘图命令,然后用鼠标拖动即可,路段的长度及坐标可通过路段属性对话框另外修改。根据路段在交通网络中连接的路口的性质,可以分作三类:内部路段,外部路段和转折路段。内部路段是连接两个信号控制交叉口的路段;外部路段指一端为交通断面的路段;转折点路段指的是具有一定曲率的路段,即现实中存在的具有一定弧度的

基于宏、中、微观交通仿真平台交互使用的交通仿真集成系统

SooPAT 基于宏、中、微观交通仿真平台交互使用的交通仿真集成系统申请号：201110373610.2 申请日：2011-11-22 申请(专利权)人广州市交通规划研究所广州至信交通顾问有限公司地址510030 广东省广州市越秀区吉祥路80号10楼发明(设计)人邓兴栋贺崇明甘勇华陈先龙李橘云韦栋李健行宋程余尧主分类号G06Q10/04(2012.01)I 分类号G06Q10/04(2012.01)I 公开(公告)号102393928A 公开(公告)日2012-03-28 专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司 44102 代理人禹小明邱奕才

(10)申请公布号 CN 102393928 A (43)申请公布日 2012.03.28C N 102393928 A *CN102393928A* (21)申请号 201110373610.2 (22)申请日 2011.11.22 G06Q 10/04(2012.01) (71)申请人广州市交通规划研究所地址510030 广东省广州市越秀区吉祥路 80号10楼申请人广州至信交通顾问有限公司 (72)发明人邓兴栋贺崇明甘勇华陈先龙李橘云韦栋李健行宋程余尧 (74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司 44102 代理人禹小明邱奕才 (54)发明名称基于宏、中、微观交通仿真平台交互使用的交通仿真集成系统 (57)摘要本发明属于虚拟仿真技术领域，具体涉及一种基于宏、中、微观交通仿真平台交互使用的一体化交通仿真系统。其包括：宏观交通仿真模块、中观交通仿真模块、微观交通仿真模块、数据采集与融合模块，中观交通仿真模块与宏观交通仿真模块连接，微观交通仿真模块与中观交通仿真模块连接，数据采集与融合模块分别和宏观交通仿真模块、中观交通仿真模块、微观交通仿真模块连接。本发明在宏、中、微观交通仿真平台独立仿真的基础上，实现各层仿真系统、不同仿真平台数据的交互利用，能系统、全面模拟大型活动车流、人流的交通运作状况，为大型活动各种交通决策方案的制定提供技术依据。(51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页说明书 10 页附图 7 页

交通仿真软件应用

《交通仿真软件应用》实训报告系别专业班级学生姓名学号

一、前言（一）实训目的《交通仿真软件应用》是交通运输专业重要的实践课程，是计算机技术在交通运输领域的一个重要应用。VISSIM仿真软件它不仅可以复现交通流时空变化的技术、为交通道路设计规划提供技术依据，而且还可以对各种参数进行比较和评价，以及环境影响的评价等。同时，交通仿真系统通过计算机动画手段能够非常直观地表现出路网上车辆的运行情况。 Flexsim仿真软件针对运输系统进行系统建模，并在电子计算机上编制相应应用程序，模拟实际物流系统运行状况，并统计和分析模拟结果，用以指导实际交通运输系统的规划设计与运作管理。通过实训，使学生加深对仿真软件应用的理解，培养学生使用专业仿真软件的能力，增强学生解决应用问题的能力。（二）实训准备+ 1、借阅或购买《实用系统建模与分析》的相关书籍，了解仿真基本知识。 2、上知网数据库查找flesxim的相关论文学术文献，了解系统仿真最新的研究发展动态。 3、查找仿真软件flesxim的相关资料，了解相关知识。（三）实训要求为了确保实训顺利进行，圆满成功，培养同学们良好的习惯，增强修养，提高个人素质，特制定如下实训要求： ⑴严格遵守机房管理要求，穿鞋套方可进入机房。 ⑵实训安全第一，严防意外伤害，按规定操作，不准带电插拔仪器设备。 ⑶实训室内禁止饮食，禁止吐痰，严禁吃口香糖。 ⑷禁止在实训室内喧哗、嬉戏、争斗，保持安静，轻声讨论。 ⑸注意个人职业形象，衣冠整齐,女生不能披头散发、不穿超短裙（裤）和吊带衣（裙）；男生衣服扎腰，不穿短裤、拖鞋。 ⑹不准恶意破坏仪器设备，设备若有损坏及时向指导老师报告。 ⑺不准无故旷课、迟到、早退；若有特殊情况，需事先请假，征求许可。 ⑻旷课3节，实训成绩不及格，3次迟到算旷课1节。 ⑼每一个实训时间内，不允许随便离开实训室，若确有急事，需征得指导老师同意后方可离开。 ⑽实训结束后，整理复原仪器设备、桌椅，清洁四周环境，待检查后，方可离开。 ⑾实训过程中做好数据记录、晚上写实训日记，按规定时间、规定格式上交实训报告。

交通仿真A-答案

1.交通仿真的定义答：交通仿真是数字仿真在交通工程领域的应用，它以相似的原理、信息技术、系统工程和交通工程领域的基本理论和专用知识为基础，以计算机为工具，利用系统仿真模型模拟道路交通系统的运行状态，采用数字图形方式来描述动态交通系统，以便更好地把握和控制道路交通系统的实用科学技术。 2.交通仿真的优点答：经济性；安全性；可重复性；易用性；可控制性；可拓展性。 3.交通仿真的功能（或应用领域）答：在交通工程理论研究中的应用；在道路几何设计方案评价分析中的应用；在交通管理系统设计方案评价分析中的应用；在道路交通安全分析中的应用；在交通新技术和新设想测试中的应用；在智能交通系统中的应用。 4.交通仿真的发展趋势答：应用领域不断扩大；

健全系统后台开发技术，不断完善丰富交通仿真系统功能；前台表现手法更加丰富；交通仿真模型进一步完善；快速引入新技术。 5.交通仿真的分类体系答：交通仿真按照不同的分类标准可以得到不同的分类内容，一般来说，根据不同的仿真目的及仿真对象，交通仿真有以下几种分类方式和分类结果： ⑴从交通流理论的角度分为：微观交通仿真和宏观交通仿真； ⑵从仿真技术角度分为：连续时间仿真和离散时间仿真； ⑶从仿真实现的方式分为：理论仿真、多媒体技术仿真和人机交互方式仿真； ⑷从解决问题的对象分为：交叉口交通仿真、路段交通仿真和综合路网交通仿真； ⑸从仿真应用的研究范围分为：交通安全仿真、交通拥堵仿真、交通污染仿真、交通规划仿真、交通控制仿真、驾驶员行为仿真等。 6.

7.交通仿真技术与其他交通分析技术相比，具有的优点为？ 8.宏观交通仿真的常用模型有哪些？答：土地利用模型；车辆拥有模型；家庭收入模型；出行成本模型；出行生成模型；出行分布模型；方式划分模型；高峰时段模型；载客率模型；道路网分配模型；公共交通模型；方案评价模型。 9.宏观交通仿真的基本步骤为？

城市交通控制在线仿真系统[1]

０引言城市交通仿真就是运用计算机技术，动态地、逼真地仿真交通流和交通事故等各种交通现象，复现交通流的时空变化，深入地分析车辆、驾驶员和行人、道路以及交通的特征，找出问题的症结，对所研究的交通系统进行优化。交通仿真技术具有经济、安全、可重复等多种特点，大大降低了现场试验的要求，现已成为分析各种交通参数和优化交通控制等研究的有力工具。１国内外现状目前国外比较流行的交通仿真系统主要有德国的ＶｌＳＳｌＭ，美国的ＣＯＲＳＩＭ、Ｓｙｎｃｈｒｏ／ＳｉｍＴｒａｆｆｉｃ和ＴｒａｎｓＭｏｄｅｌｅｒ，西班牙的ＡＩＭＳＵＮ，英国的ＰＡＲＡＭ－ＩＣＳ，加拿大的ＤＹＮＡＭＥＱ，等等。这些软件在欧美交通界已经得到了普遍的应用，商业化多年，在ＩＴＳ研究和应用中使用频率较高。与国外相比，国内在城市道路交通系统仿真方面的研究起步较晚。直到２０世纪９０年代，国内交通工程界才逐渐意识到道路交通仿真系统研究的重要性并予以重视，目前总体上仍处于应用进口软件系统阶段，还未形成商品化的交通仿真软件。２传统交通仿真模型的不足根据仿真模型对交通系统描述程度的不同，道路交通仿真可分为宏观仿真、中观仿真和微观仿真三种。微观仿真模型主要包括路网模型、车辆参数模型、车辆行为模型和信号控制模型，其中车辆行为模型是最主要的模型。每辆车的当前速度和位置是模型的重要参数，什么时间、哪种类型的车、以什么速度进入路网，在路网中是如何行驶的，是否超车换道，这些参数是否与实际相符将直接影响到仿真的结果。在目前的交通仿真中，为了尽可能反映现实情况，通常会对车辆和司机进行统计分析，找出它们所符合的随机分布概率。城市交通控制在线仿真系统张永忠，郑媛元，李正熙（北方工业大学，北京１０００４１）摘要：交通在线仿真系统通过交通数据接口部件和控制数据接口部件将仿真软件ＶＩＳＳＩＭ与真实的交通数据连接起来，实现了仿真与现实的同步进行，使交通区域得到了真实再现。关键词：在线仿真；实时交通数据；ＶＩＳＳＩＭ；ＳＣＯＯＴ；接口中图分类号：Ｕ４９１文献标识码：Ａ文章编号：１００２－４７８６（２００８）０９－００８７－０３ＯｎｌｉｎｅＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｏｆＵｒｂａｎＴｒａｆｆｉｃＣｏｎｔｒｏｌＺＨＡＮＧＹｏｎｇ－ｚｈｏｎｇ，ＺＨＥＮＧＹｕａｎ－ｙｕａｎ，ＬＩＺｈｅｎｇ－ｘｉ（ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｏｎｌｉｎｅｔｒａｆｆｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｃｏｎｎｅｃｔｓｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅＶＩＳＳＩＭａｎｄｔｈｅｒｅａｌｔｒａｆｆｉｃｄａｔａｖｉａｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｔｒａｆｆｉｃｄａｔａｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｃｏｎｔｒｏｌｄａｔａｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｃａｎｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄａｃｔｕａｌｉｔｉｅｓ，ｔｈｕｓｒｅｐｒｏｄｕｃｅｔｒａｆｆｉｃａｒｅａｓｆａｃｔｕａｌｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｎｌｉｎｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｒｅａｌ－ｔｉｍｅｔｒａｆｆｉｃｄａｔａ；ＶＩＳＳＩＭ；ＳＣＯＯＴ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅ８７

2交通仿真软件及其应用

第十二章交通仿真软件及其应用前言交通仿真（Traffic Simulation）是系统仿真技术的一个分支，就是用系统模型来复现交通流随时间、空间变化从而表征其行为特征的技术。交通仿真模型可用于交通系统规划及控制方案的详细评估，更好地理解并掌握交通系统局部和细节，对于较复杂的交通系统尤为适用。交通仿真技术所具备的功能，使其在以下交通领域得以广泛应用：1）交通规划方案的详细评估；2）交通控制策略的评估；3）道路几何设计方案的评价分析；4）交通管理系统的评价分析；5）交通新技术和新设想的测试；6）智能交通系统的评价；7）道路交通安全分析；8）交通工程技术人员培训。当前使用较多的微观交通仿真软件有PARAMICS、VISSIM、TransModeler、AIMSUN、CORSIM、CUBE DYNASIM、TRAFFICWARE等。本章将介绍系统仿真和交通仿真的原理、方法和常用的交通仿真软件及其应用。第一节交通系统仿真一、系统仿真仿真是当今许多学科广泛应用的先进、安全和经济的技术，军事工业、航空航天、核能等一直是仿真技术应用的主要领域，在军工领域，仿真技术已成为新武器系统研制与试验中的先导技术、校验技术和分析技术。世界各国几乎所有大型研发项目，如“阿波罗”登月计划、战略防御系统、航天航空器研制、核武器研制等，因其投资和风险巨大，在研制过程中均成功地运用了仿真技术，以较小的代价大幅度降低了风险。系统仿真技术可应用于系统评价、系统优化、节约经费、降低试验的风险和危险、人员培训、决策支持等。下面阐述系统仿真的几个基本概念。（一）基本概念 1）系统

仿真技术应用的对象是系统。系统的定义很多，通常定义为具有一定功能，按某种规律相互联系又相互作用着的对象之间的有机组合。社会、经济、交通都是系统，仿真所关注的系统是广义的，泛指人类社会和自然界的一切存在、现象与过程。任何系统的研究都需要关注三个方面的内容，即实体、属性和活动。实体是组成系统的具体对象，属性是实体所具有的每一项有效特性（状态和参数），活动是系统内对象随时间推移而发生的状态变化。由于组成系统的实体之间相互作用而引起的实体属性变化，通常用“状态”的概念来描述。研究系统，主要就是研究系统状态的改变，即系统的进展或演化。研究系统除了需要研究系统的实体、属性和活动外，还需要研究系统的环境。环境是指对系统的活动结果产生影响的外界因素，自然界的一切事物都存在相互联系和相互影响，而系统是在外界因素不断变化的环境中产生活动的，因此，环境因素是必须予以考虑的。系统与环境的边界是不确定的，随研究的目的不同而异。 2）模型要进行仿真，首先要抓住问题的本质或主要矛盾，按研究的重点或实际需要对原系统进行简化提炼，也就是建立模型。模型是对系统某些本质方面的描述，可采用各种可用的形式提供被研究系统的信息，在所研究系统的某一侧面具有与系统相似的数学描述或物理描述，可以在不同的抽象层次上来描述一个系统，是对真实世界中的物体或过程的抽象化和形式化。模型方法是通过研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法。计算机仿真中采用的模型是数学模型。数学模型是根据物理概念、变化规律、测试结果和经验总结，用数学表达式、逻辑表达式、特性曲线、试验数据等来描述某一系统的表现形式。数学模型的本质，是关于现实世界一小部分和几个方面抽象的数学“映像”。这种系统观允许对现实世界中的过程在不同的详尽程度上进行数学描述（编码），从而将各种不同的模型彼此联系起来，并将相互间的关系隐含于数学模型之中。 3）计算机仿真计算机仿真是建立需研究系统的模型，进而在计算机上对模型进行实验研究的过程。计算机仿真方法是以计算机仿真为手段，通过在计算机上运行模型来模拟系统的运动过程，从而认识系统规律的一种研究方法。计算机仿真技术是以计算机科学、系统科学、控制理论和应用领域有关的专业技术为基础，以计算机为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行分析与研究的一门新兴技术。现代计算机仿真技术综合集成了计算机、网络、图形图像、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高新技术领域的知识，是系统分析与研究的重要手段。计算机仿真技术具有良好的可

微观交通仿真发展综述

微观交通仿真发展综述 1交通仿真的研究意义随着社会的发展，影响交通系统的相关因素越来越多，而我们又总是力求寻找最优解决方案，以期解决各种交通问题，然而，在现实交通环境中，某些领域需要大量资金的投入，某些领域还隐含着很多不安全因素，这就使得寻求最优方案的期望变得很渺茫，甚至是不可能现实的。此时，应用计算机技术进行交通仿真就成为了一种很有效的技术手段。交通仿真是计算机技术在交通工程领域的一个重要应用，它不仅可以复现交通流时空变化的技术、为交通道路设计规划提供技术依据，而且还可以对各种参数进行比较和评价，以及环境影响的评价等。同时，交通仿真系统通过计算机动画手段能够非常直观地表现出路网上车辆的运行情况，动画过程中哪个局部位置的交通拥挤比较突出，哪个地方比较畅通，均可以做到一目了然。因此，交通仿真就成了交通工程研究人员测试和优化各种道路交通规划、设计方案、描述复杂道路交通现象的一种直观、方便、灵活、有效的交通分析工具。交通仿真技术作为ITS的一项重要内容，伴随着 ITS 的蓬勃发展，目前已成为国内外交通工程界研究的热点领域之一。9 q% s, P, h Y7 ` 2交通仿真研究的核心内容要建立一个能尽可能反映真实状况的仿真系统，必须有一个与之匹配的仿真模型，建立的模型要便于仿真系统逼真地模拟实现路网中的各种实际交通行为，如车辆的跟驰行驶、车道变换、超车行驶、道路交叉口信号灯的控制等各种变化情况；另外，为了使仿真系统达到交通规划、评价的性能，还要求模型的建立要便于仿真系统能够随时反应全局路网的动态特性，以及能记录路网中任一实体当前的各种状态和彼此间的关系，以便于获得各种统计参数。所以，交通仿真模型的建立和交通仿真系统的开发就成了交通仿真研究的两个核心内容。 3交通仿真模型分类根据交通仿真模型对交通系统描述的细节程度不同，可将交通仿真模型划分为宏观、中观(又称准微观)、微观3种。 3.1宏观交通仿真模型宏观交通仿真模型对交通系统的要素、实体、行为及其相互作用的细节描述非常粗糙，例如通过流量密度等关系来描述交通流的一些集聚性的宏观模型，对车道变换之类的细节行为可能根本不予以描述。宏观模型的重要参数是车辆速度、密度和流量。宏观交通仿真模型对计算机资源要求较低，它的仿真速度很快，主要用于研究交通基础设施的新建与扩建及宏观管理措施等。根据目前计算机硬件的发展水平，可以在大规模的路网范围内进行交通宏观仿真。5 M2 {( {5 |, \/ ?3 t( B0 v/ w5 x J" p/ ` 3.2中观交通仿真模型相对于宏观模型来说，中观模型对交通系统要素、实体运动和相互作用的细节描述程度要比宏观模型高得多。例如，中观交通仿真模型对交通流的描述往往以若干辆车构成的队列为单元，能够描述队列在路段和节点的流入和流出行为，就每辆车而言，车道变换被描述成建立在相关车道的实体基础上的瞬时决策事件，而非细致的车辆间相互作用。& J: k7 `5 x! |5 r$ G 3.3微观交通仿真模型由于微观交通仿真模型既融合了宏观和中观模型的某些方面，又非常细致地描述了交通系统的交通环境及车辆实体等构成要素，因而它对交通系统的要素及行为等的细节描述程度是3种模型中最高的。它是以单个车辆为对象，通过一些相对简单但真实的仿真模型来模拟车辆在不同道路和交通条件下的路网上运行，并以动态图像的形式显示出来，在描述和评价路网交通流状况方面具有传统数学模型所无法比拟的优越性。例如，微观模型对交通流的描述是以单个车辆为基本单元的，车辆在道路上的跟车、超车及车道变换行为等微观行为都能够非常细致和真实的反映出来。微观模型的重要参数是每辆车的当前速度和位置。 3.3.18 C, L% Z4 \' E' b7 P1 W 微观交通仿真模型的功能交通微观仿真模型模拟的是驾驶员在各种不同情况下的驾驶行为，由于它是以单个车辆为研究对象，所以一般没有复杂的型式和推导过程，而是对驾驶员在实际路网上行驶时在各种道路交通条件下所可能采取的驾驶方式的描述，是由多重判断和规则所组成的。一般而言，微观交通仿真模型至少应具有以下功能：(1)观察功能：仿真模型可根据实际情况中驾驶员的视觉范围观察周围的道路交通情况，在仿真模型视觉范围内的道路交通状况将影响驾驶员的驾驶行为选择，主要包括其他车辆的运行情况、道路几何情况、交通信号灯、交通标志线的功能，以及不为驾驶员视觉所能观察到的但可通过其他途径所