微观交通仿真中的驾驶员模型研究
西南交通大学
硕士学位论文
微观交通仿真中的驾驶员模型研究
姓名：李勇
申请学位级别：硕士
专业：电力系统及其自动化
指导教师：陈维荣;苏虎
20080501
连续交通流模型及数值模拟
连续交通流模型及数值模拟 [摘要]本文对现有的交通流宏观模型进行了研究，总结了各种模型的思想、优缺点以及适用条件，在此基础上，选取了Payne 模型离散格式进行数值模拟，选取了某段高速公路的交通流作为模拟对象，展现了Payne 模型模拟交通流的可行性。 [关键字] 连续交通流；离散格式；数值模拟 0 引言 交通流理论研究加深了人们对复杂多体系统远离平衡态时演变规律的认识，促进了统计物理、非线性动力学、应用数学、流体力学、交通工程学等学科的交叉和发展等多学科的交叉渗透和相互发展。交通流理论研究的对象是离散态物质，是一个复杂的非线性体系，对这类物质运动规律的描述，尚无成熟的理论。 在宏观的连续流模型中，交通流被比拟为连续的流体介质，即将流量、速度和密度等集聚变量视为时间和空间的连续函数。模型包含时间和空间的状态方程，考虑了车辆的加速度、惯性和可压缩性，能够合理准确描述交通流的动态特性，相比微观模型有更大的优势。连续流交通流模型通常用密度（k ）、速度（u ）、流量（q ）三个变量来描述[1]。 1 连续交通流模型 1.1 LWR 模型 1955年，Lighthill&Whitham 提出了第一个交通流的流体力学模型——流体运动学模型[2]，随后P.I.Richards 独立地提出了类似的交通流理论。LWR 模型用k(x,t)和u(x,t)表示t 时刻位于x 处的交通流密度和平均速度，他们满足流体力学的连续方程： (),k q g x t t x ??+=?? （1-1） 此方程反映了车辆数守恒，其中g(x,t)是流量产生率，对没有进出匝道的公路，g(x,t)=0， 对进口匝道，g(x,t)>0，对出口匝道，g(x,t)=0。k 为交通密度，也称为交通流量；x ，t 分别为空间测度和时间测度。设u 为空间平均速度，则存在以下关系： q k u =? (1-2) 对于平均速度u(x,t)，假设平衡速度——密度关系： ()(,)(,)e u x t u k x t = (1-3) 以上3个方程构成了完整的一阶连续交通流模型，LWR 模型的优点是简单明了，可以采用流体力学和应用数学中的成熟工具进行分析，而且可以描述诸如交通阻塞形成和消散之类的交通现象，但是，由于该模型的速度是由平衡速度密度关系决定，并且没有考虑加速度和惯性影响，因此不适用于描述本质上处于非平衡态的交通现象，例如车辆上、下匝道的交通、“幽灵式”交通阻塞、交通迟滞、时走时停的交通等。于是，后来的学者们引进了高阶连续介质模型，考虑了加速度和惯性影响，将动量方程代替方程(1-3)。 1.2 Payne 模型 Pipes 于1953年提出交通流加速度的一般表达式： 2 d u u u d u k u k dt t x dt x ?????=+=-? ?????? （1-4） 1971年，Payne 根据LWR 模型的思想，假设交通流速度是动态变化的，在引用连续性方
网络交通流宏观基本图研究综述_廖大彬
网络交通流宏观基本图研究综述 廖大彬马万经 （同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海 200092） 摘要：网络交通流宏观基本图(Macroscopic Fundamental Diagram，MFD)作为网络交通流研 究的新进展，在最近的研究中越来越受到人们的关注。本文将其相关研究进行综述分析，首 先回顾了网络交通流宏观基本图的产生过程及其定义，在此基础上从宏观基本图的存在性、 形状、适用条件、影响因素及运用方向等多方面梳理了相关的研究成果。最后，结合最新研 究成果对本领域未来发展方向进行分析。 关键词：宏观基本图；网络交通流；交通小区 Review of the Macroscopic Fundamental Diagram Dabin Liao, Wanjing Ma （Department of traffic Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China） Abstract: Macroscopic Fundamental Diagram as the new progress in the research of network traffic flow is attracting more and more intentions from home and abroad. The main idea of this paper is to give a detailed literatures review about this area, first of all, the definition and the progress of the Macroscopic Fundamental Diagram will be introduced. On the basis of this, the achievements about the existence、 shape、application conditions、influencing factors and application in many aspects of the Macroscopic Fundamental Diagram will be settled. At last the future research directions were given accordingly. Keywords: Macroscopic Fundamental Diagram, network traffic flow, traffic neighbourhood 随着社会的发展，机动车拥有量也在迅猛增长，随之而来的交通阻塞问题也越来越严重。对于如何改善现有交通运行状况，相关研究也在不断地深入。宏观交通流模型作为分析网络交通状态及其演变的基本工具，很早便引起了学者们的重视。对于宏观交通流的研究始于20世纪50年代，Wardrop （1952）[1]和Smeed（1968）[2]首先发展了针对于干道的宏观模型，后来该模型被扩展到普通的交通网络中。Smeed于1966年提出能够进入城市中心区的车辆数是城市区域面积的函数。Thomson从伦敦收集了多年的交通数据，并发现平均速度和流量呈近似线性递减的关系。Wardrop于1968年提出平均速度和流量的一般关系式，该关系式仍然是单调递减[3]。以上提到的单调递减的关系只适用于流量较低的情况，不能反应流量和速度都较低的拥挤情况[4]。1979年Herman[5,6]提出“二流模型”（Two-Fluid Model），假设网络中的交通流可以分为两类，即为“二流”，一类为运动的车辆，另一类为由于拥挤、交通信号灯、交通事故等造成的停止的车辆，但该部分车辆中不包含到达目的地而停车的车辆。 然而，这些研究大多针对于相对孤立的设施上的交通流（如一条快速路等）进行建模。随着研究 资助项目：国家863计划课题: 特殊需求下区域交通协同管控技术(2011AA110305) ?3?
交通仿真实验报告
土木工程与力学学院交通运输工程系 实 验 报 告 课程名称：交通仿真实验 实验名称：基于VISSIM的城市交通仿真实验 专业：交通工程 班级： 1002班 学号： U201014990 姓名：李波 指导教师：刘有军 实验时间： 2013.09 ---- 2013.10
实验报告目录 实验报告一： 无控交叉口冲突区设置与运行效益仿真分析 实验报告二： 控制方式对十字交叉口运行效益影响的仿真分析实验报告三： 信号交叉口全方式交通建模与仿真分析 实验报告四： 信号协调控制对城市干道交通运行效益的比较分析实验报告五： 公交站点设置对交叉口运行效益的影响的仿真分析实验报告六： 城市互通式立交交通建模与仿真分析 实验报告七： 基于VISSIM的城市环形交叉口信号控制研究 实验报告成绩
实验报告一： 无控交叉口冲突区设置与运行效益仿真分析 一、实验目的 熟悉交通仿真系统VISSIM软件的基本操作,掌握其基本功能的使用. 二、实验内容 1.认识VISSIM的界面; 2.实现基本路段仿真; 3.设置行程时间检测器; 4.设置路径的连接和决策; 5.设置冲突区 三、实验步骤 1、界面认识： 2、（1）更改语言环境—（2）新建文件—（3）编辑基本路段—（4）添加车流量 3、（1）设置检测器—（2）运行仿真并输出评价结果 4、（1）添加出口匝道—（2）连接匝道—（3）添加路径决策—（4）运行仿真 5、（1）添加相交道路—（2）添加车流量—（3）设置冲突域—（4）仿真查看 四、实验结果与分析
时间; 行程时间; #Veh; 车辆类别; 全部; 编号: 1; 1; 3600; 18.8; 24; 可知：检测器起终点的平均行程时间为：18.8; 五、实验结论 1、检测器设置的地点不同，检测得到的行程时间也不同。但与仿真速度无关。 2、VISSIM仿真系统的数据录入比较麻烦，输入程序相对复杂。 实验报告二： 控制方式对十字交叉口运行效益影响的仿真分析 一、实验目的 掌握十字信号交叉口处车道组设置、流量输入、交通流路径决策及交通信号控制等仿真操作的方法和技巧。 二、实验内容 1.底图的导入 2.交叉口专用车道和混用车道的设置方法和技巧 3.交通信号设置 4.交叉口冲突区让行规则设置
交通仿真论文
目录 1 交通仿真 (2) 1.1 国内外交通仿真研究概况 (2) 1.1.1 国外研究概况 (2) 1.1.2 国内研究现状 (3) 1.2 道路交通仿真研究的意义 (3) 2 研究思路 (6) 2.1 考虑道路交通仿真的研究阶段 (6) 2.2 考虑微观交通仿真模型的基本模块 (6) 2.2.1 交通网络模块 (6) 2.2.2 交通需求模块 (7) 2.2.3 车辆行驶模块 (7) 2.2.4 交通控制管理方案生成模块 (7) 2.2.5 仿真输出模块 (7) 2.3 常用微观交通仿真软件简介 (8) 2.4 利用微观仿真软件进行交通分析的一般流程 (9) 2.4.1 对象界定 (9) 2.4.2 选用合适的仿真工具 (9) 2.4.3 数据收集 (9) 2.4.4 数据输入 (9) 2.4.5 模型的校核和标定 (9) 2.4.6 仿真输出分析 (9) 2.4.7 不同方案的比较分析 (9) 3 基于VC++微观城市交通仿真系统的研究与实现 (10) 4 VISSIM软件介绍 (11) 4.1 系统的模块构成 (11) 4.2 系统的功能 (13) 4.3 VISSIM的应用领域 (14) 4.4 VISSIM的实践应用 (15) 4.5 VISSIM关于微观交通仿真的运用 (15) 5 结语 (23) 致谢 (24)
1 交通仿真 交通仿真是20世纪60年代以来，随着计算技术的进步而发展起来的采用计算机数字模型来反映复杂交通现象的交通分析方法。交通仿真是计算机仿真技术在交通工程领域的一个重要应用，交通仿真是复现交通流时间空间变化的技术，交通仿真模型的建立以及交通仿真实验系统的开发是交通仿真研究的两个核心内容。 根据交通仿真模型对交通系统描述的细节程度的不同，交通仿真可分为宏观仿真，中观仿真和微观仿真。 （1）微观交通仿真模型 其对交通系统的要素及行为的细节描述程度最高，例如，微观交通仿真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得到较真实的反映。 （2）中观交通仿真模型 其对交通系统的要素及行为的细节描述程度较高，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的，能够描述队列在路段和节点的流入流出行为，对车辆的车道变换之类的行为也可以简单的方式近似描（3）宏观交通仿真模型 其对交通系统的要素及行为的细节描述处于一个较低的程度，例如，交通流可以通过流密速关系等一些集聚性的宏观模型来描述，象车辆的车道变换之类的细节行为可能根本就不予以描述。 1.1 国内外交通仿真研究概况 1.1.1 国外研究概况 国外的交通仿真研究发展阶段基本上经历了20世纪60年代，70年代至80年代以及80年代末90年代初以来的3个较为明显的发展阶段。 （1）20世纪60年代 国外交通仿真研究始于20世纪60年代，其中TRANSYT交通仿真软件是当时最具代表性的成果。TRANSYT模型是由英国的D.L.罗伯逊于1968年提出，以后又经历了8次修改。它是一种宏观仿真模型，用以确定定时交通信号参数的最优值。这一时期的交通仿真系统主要以优化城市道路的信号设计为应用目的，模型多采用宏观模型，模型的灵活性和描述能力较为有限，仿真结果的表达也不够理想，这也是由当时的计算机性能所决定的。 （2）20世纪70~80年代 20世纪70年代至80年代，由于计算机的迅速发展，交通仿真模型的精度也迅速提高，功能也更加多样。这期间的典型代表当属NETSIMU模型。该模型是
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
_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
交通问题基于vissim仿真研究现状
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的内容。与此同时，大量的交通系统仿真应用软件被开发出来，这些软件可以分为两种类型，一类以宏观交通仿真模型为基础，另一类则以微观交通仿真模型为基础。 第三阶段，20世纪80年代初至现在，为成熟期。这一时期，交通系统仿真技术在美国已经得到了迅速的发展和广泛的应用。本阶段，交通系统仿真技术的发展呈现如下特征: ①系统建模开始突破微观模型与宏观模型，出现了混合模型。一个典型的例子是由schwerdtfeger于1984年提出的DYNEMO仿真模型，采用交通流的一般关系式来描述车流运动，而将每辆车看作是一个基本单元。另外，、乞nAerde于20世纪80年代中期开发的INTEGRATION，混合使用了微观和宏观交通流模型，被认为是准微观模型。 ②仿真软件开始向大型化、综合性方向发展。例如，由Hubschnelder
从1983年开始研制的MlsSION软件，既可用于高速公路，又可用于城市道路;既可用于一般的交通流仿真，又可用于公共交通系统的仿真试验。再如，由英国M琳公司开发的T班PS和美国caliper公司推出的肠anscAD软件包，都是以四阶段模型为基础，用于区域交通规划。值得一提的还有，由英国Quadstone公司从1992年开发奴它ARAMIcs，能够持100万个结点，，_400万个路段，32000个区域的路网。除此之外，这一时期还研制出用于信号交叉口的CALSIG(1988年)、CAPSSI(1986年)、POSIT(1985年)、SIDRA2.2(1986年)、sIGNA 乓55(1986年)、soAP一84(1984年)，用于高速公路的CoRQ以及用于乡村道路的TWOPAS等。 ③研究重点从软件开发逐渐转向了系统模型的改进，包括模型的精炼，如加入优化子模型和加入有效性测定、仿真模型集成、向个人计算机移植等等。于是，己开发出的软件不断推出新的版本，比如，到1983年，sIGOP己上升为SIGOP一111;到1987年，TRANSYT已经上升为TRANSYT7F;到1985年，FREQ已上升为FREQSPE，TRARR 己提出了第三版等等。 中国智能交通网https://www.360docs.net/doc/5c621968.html, 国内外交通仿真技术的研究现状https://www.360docs.net/doc/5c621968.html,/tech/show-8818.html ④新的计算机技术开始用于交通系统仿真，主要表现为仿真界面更加友好，人机交流更加方便。另外，计算机图形技术的应用使得仿真过
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。
交通仿真学习心得
交通系统仿真技术 实 验 报 告 班级：交通10-03 学号：311002030318 姓名:王文博
交通系统仿真技术学习 学习交通系统仿真技术首先要了解几个词的概念。“仿真”是对真实事物的模仿，仿真一词另外一个常见的提法是“模拟”。根据“国际标准化组织（ISO）标准”中《数据处理词汇》部分名次解释，“模拟（Simulation）”与“仿真（Emulation）”两词的含义分别为：“模拟”即选取一个物理的或抽象的系统的某些行为特征，用另一系统来表示他们的过程；“仿真”即用另一数据处理系统，主要是用硬件来全部或部分地模仿某一数据处理系统，以至于模仿的系统能像被模仿的系统一样接受同样的数据，执行同样的程序，获得同样的结果。“系统仿真”则是模仿现有系统或未来系统运行状态的一种技术手段。“系统”是指相互联系又相互作用着的对象之间的有机结合。这种比较概括的含义包含所有工程的及非工程的系统。机电、电气、水力、声学系统等都属于工程系统；社会、经济、交通、管理系统等都属于非工程系统。系统的分类方法有很多，其中最重要的一种分类方法就是按其状态变化是否连续分为连续系统和离散系统两种。 系统仿真研究的目的在于对现有系统或未来系统的行为进行再现或预先把握。其实系统仿真并不是什么新概念，而是人们早已广泛应用的研究方法，通过在计算机上进行的仿真实验，可以得到被仿真的系统动态特征，估计和评价现有的系统或未来系统的优劣和所采用策略或方案的真确性，从而将系统仿真的概念赋予了新的内容，使之成为辅助决策的重要手段之一。 因此，系统仿真的概念可以表述为：所谓系统仿真，示意控制论、相似原理和计算机技术为基础，借助系统模型对现有系统或未来系统进行试验研究的一门综合性新兴技术。利用系统仿真技术，研究系统的运行状态及其随时间变化的过程，并通过对仿真运行过程的观察和统计，得到被仿真系统的仿真输出参数和基本特征，以此来估计和推断现有系统或未来系统的真实参数和真是性能，这个过程称为系统仿真过程。 系统仿真是近半个世纪以来发展起来的一门新兴技术学科，他与各门技术学科、管理学科、经济学科以致社会学科都有着紧密的联系，这正是系统仿真得到日益广泛应用的原因。它在航天、航空、军事、科研、工业生产、环境保护、生态平衡、医学、交通工程、经济规划、商业经营、金融流通等各个方面都获得了成功的应用，取得了显著地经济效益。 而我们所学的交通系统仿真是指用系统仿真技术来研究交通行为，它是一门对交通运动随时间和空间的变化进行跟踪描述的技术。从交通技术仿真所采用的技术手段以及所具有的本质特征来看，交通系统仿真是一门在数字计算机上进行交通实验的技术，它含有随即特性，可以是围观的，也可以是宏观的，并且涉及到描述交通运输系统在一定时期实时运动的数学模型。通过对交通系统的仿真研究，可以得到交通流状态变量随时间与空间的变化、分布规律及其与交通控制变量时间的关系。因此，交通系统仿真在道路运输系统及其各组成部分地分析和评价中发挥着重要作用。 交通仿真模型与其他交通分析技术，如需求分析、通行能力分析、交通流模型、排队理论等结合在一起，可以对多种因素相互作用的交通设施或交通系统进行分析和评估。这些交通设施和交通系统可以是单个的信号灯控制或无信号控制的交叉口，也可以是居民区或城市中心区的密集道路网、线控或面控的交通信号系统、某条高速公路或高速公路网、、双车道或多车道县(乡)公路系统等等。另
交通流分配模型综述
华中科技大学研究生课程考试答题本 考生姓名陈菀荣 考生学号M201673159 系、年级交通运输工程系、研一 类别科学硕士 考试科目交通流理论 考试日期2017 年 1 月10日
交通流分配模型综述 摘要：近些年，交通流分配模型已经广泛应用到了交通运输工程的各个领域，并且在交通规划中起到了很重要的作用。本文对交通流分配模型研究现状进行了综述，并分别对静态交通流分配模型、动态分配模型以及公交网络进行了阐述和讨论。同时对相关的交通仿真还有网络优化问题研究现状进行了探讨。最后结合自身学习经验做出了一些评价和总结。 关键词：交通流分配；模型；公交网络 0引言 随着经济和科技的发展，城市化进程日益加快，城市也因此被赋予更多的工程，慢慢聚集大量的人口。而人口数量的增加而直接带来的城市出行量增加，不管是机动车出行还是非机动车出行量都相较以前增加了很多，从而引发了一系列的交通问题。因为在城市整体规划中，交通规划已经成为了十分突出的问题。在整个交通规划过程中，交通分配在其中占有很重要的地位，为相关公交路线，具体道路宽度规划等都有很大作用。 1交通流分配及研究进程 1.1交通流分配简介 由于连接OD之间的道路有很多条，如何将OD交通量正确合理的分配到O 和D之间的各条路线上，是交通流分配模型要解决的首要问题。交通流分配是城市交通规划的一个重要组成部分也是OD量推算的基础。交通流分配模型分为均衡模型和非均衡模型。 1.2交通流模型研究进程 以往关于交通流分配模型的研究多是基于出行者路径偏好的，主要有以Wardrop第一和第二原则为分配依据建立的交通分配模型，Wardrop第一原则假定所有出行者独立做出令自己出行时间最小的决策，最终达到纳什均衡的状态，此时的流量为用户最优解，在这种状态下，同一个起始点时间所有有流路径的通行时间相等，并且大于无流路径的通行时间；Wardrop第二原则假定存在一个中央组织者协调所有出行者的路径选择行为，使得所有出行者的总出行时间最小，对应的状态称为系统最优，此时分布的流量称为系统最优流。 交通流分配模型最早要追述到Beckmann等[1]于1956年首先提出了满足
国内外交通信息平台研究现状介绍_共6页
国内外交通信息平台研究现状介绍 来源：智能交通观察网作者：李锐东 1.1国外研究情况 美国：2003年3月，佛罗里达州交通部被联邦公路局选中参与到一个名为iFlorida的项目中，该项目的主要目标是扩展和集成现有的数据采集和监视系统，收集及共享数据，利用运行数据来提高交通系统的安全性、可靠性及其他性能，并且在恰当的时候将数据发布出行者。同时该项目还将用实例来说明如何从技术和组织两方面集成交通、天气以及安全管理等方面的信息。 GCM GATEWAY旅行信息系统是美国运输部资助的旨在提升地面运输多式联运效率的项目，主要覆盖伊利诺州、印第安纳和威斯康星州。GCM GATEWAY的主要功能是收集处理和发布旅行时间、道路建设和维护、交通事故、天气状况信息等等，所有的信息面向用户实时提供，用户可以在互联网上方便访问，同时提供给政府组织、运输服务运营者以及其他公共旅行信息机构。在系统网络结构上，GCM GATEWAY采用混合型分布式配置，通过位于三个地区的交换网关进行互联，中心网关位于芝加哥运输部的交通通信中心，在每个网关之下，带有来自各个子网、各个道路监测点的下级接入点； 在系统逻辑结构上，GCM GATEWAY分为数据采集、中心处理和数据发布三部分，数据采集来自各个网关下的道路监测点、气象站、事故现场、运输机构等等，采集的手段多样，包括网上交换、传真等。GCM GATEWAY的特色是实时性、公共性和开放的技术标准。GCM GATEWAY通过多个具有扩展数据计算、通信和存储能力的服务器、客户机与网关组成的群组，达到了实时信息收集、处理和海量存储、宽带访问的能力，向用户提供了一个集成的、多模式的运输信息和管理系统，满足了公众、旅行者、运营者和相关管理机构的需要。 欧洲：欧洲的智能交通系统从研发初期就瞄准了多交通方式,随着智能交通系统的向前发展,欧洲的相关部门也开始意识到平台的概念和作用,在发展过程中逐渐开始了这方面的研究工作。在意大利都灵市实施的5T系统中包括一个骨干网络子系统，主要功能是实现其它各个子系统间的信息和数据交换。英国公路局的国家交通控制中心一个内容是建立为道路使用者提供信息的平台，通过开放的通信环境，实现多信息源的交换与共享。在ERTICO的研究项目中，项
开题报告城市道路交通组织优化分析
毕业论文（设计）开题报告 题目：城市道路交通组织优化分析 ——沧州市新华东路交通北大道交叉口一、本课题研究的背景及意义 交通优化是以交通工程学理论为指导，为保障车辆运行安全、有序畅通的目的，合理充分利用现有道路条件，用以解决现有车路矛盾。我国经济高速发展，私家车辆剧增，拥堵问题不仅是一线大城市的一大难题，许多二线城市也逐渐凸显此类问题。例如一些大城市北京、天津等早已开始限购、单双号限行等措施，但是效果并不是十分良好，为了出行方便，一些人甚至购买多辆车来满足单双号限行的出行要求，又进一步增加了城市的机动车保有量。但横向对比一些发达国家的大城市例如东京，机动车保有量达到800多万辆，远超北京的500多万辆，但东京的交通秩序、拥堵情况远远要好于北京，除了国民的用车较为理性外，与道路利用率、管理等也有很大关系。 城市交通拥堵的本质是城市交通供求的不平衡，是交通供给滞后于交通需求，因此，缓解城市交通拥堵，一方面是要通过道路及基础设施的建设来增强交通供给能力；另一方面，要采取有效措施合理调控交通需求。从供给的角度来看，由于城市道路网的建设受城市规划、城市规模、土地利用以及财力、物力等诸多因素的限制，不可能无限扩张，因而单靠改善道路系统是不足以解决解决交通拥堵问题的；从
需求的角度来看，目前尚不宜采取有力措施限制小汽车的购买和使用。因此，如何科学组织道路交通，充分发挥现有路网的通行效能，显得尤为重要。 道路拥堵早已是一大问题，许多城市并没有特别好的办法，早晚高峰让民警在路面进行管控，随时调节信号灯这是最常见的做法。最近网上还有爆料，一些地方开始让民警红灯时拉绳管理，但这些效果可想而知，即搞疲了警察，还解决不了拥堵问题，对于强闯红灯的行人更是难以管理。所以我基于上诉问题以一问题路口为例，通过借鉴一些他人研究成果，并通过自己调查分析，进行优化，并通过仿真验证，探求在交通管理工作中适合大多路口的优化措施。 目前，全国各地在交叉口交通优化上存在较多的差异，总体而言，普遍存在以下问题： （1）布局不尽合理，缺乏人文特性。地方在交通布局上由于之前没有较好的预见性，没有充分利用当地的地形环境，比如道路宽度、车行道宽度走向不合理，加剧了交通的拥挤，造成交通堵塞。 （2）设施建设不完善。很多地区交通标志欠缺，道路没有中心线，护栏设置也不合理，给驾驶者带来许多不便，也增加了交通隐患。 （3）信号灯设置不合理，难以充分利用每一个相位，难以达到最大流量。 （4）缺乏行人诱导、保护措施，机动车和非机动车混行，行人随意穿插马路，影响交通对自身带来危险。 （5）诱导向标、标线不明确，设置不明显，或相互有冲突，有些
计算机仿真技术概述及其在交通仿真领域的应用
计算机仿真技术简介 计算机仿真技术是一门综合性信息技术，它通过专用软件，整合图像、声音、动画等，将三维的现实环境、物体模拟成多维表现形式的计算机仿真，再由数字媒介作为载体传播给人们。当人们通过该媒体浏览观赏时就如身临其境一般。并且可以选择任意角度，观看任意范围内的场景或选择观看物体的任意角度。正是由于对身临其境的真实感和对超越现实的虚拟性，以及建立个人能够沉浸其中、超越其上、进出自如、具有交互作用的多维信息系统的追求，推动了计算机仿真技术在各个领域中的应用与发展。并且，因其有效性、经济性、安全性、直观性等特点而受到广泛的应用。它是在计算机图形学基础上发展起来的一种仿真应用技术。 计算机仿真已成为系统仿真的一个重要分支，系统仿真很大程度上指的就是计算机仿真。计算机仿真技术的发展与控制工程、系统工程及计算机工程的发展有着密切的联系。一方面，控制工程、系统工程的发展，促进了仿真技术的广泛应用；另一方面，计算机的出现以及计算机技术的发展，又为仿真技术的发展提供了强大的支撑。工业方面，计算机仿真一直作为一种必不可少的工具，在减少损失、节约经费开支、缩短开发周期、提高产品质量等方面发挥着重要的作用。 综上所述，计算机仿真技术是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。它集成了计算机技术、网络技术、图形图象技术、面向对象技术、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。 计算机仿真技术原理 对于需要研究的对象，计算机一般是不能直接认知和处理的，这就要求为之建立一个既能反映所研究对象的实质，又易于被计算机处理的数学模型。关于研究对象、数学模型和计算机之间的关系，可以用图1来表示。