交通仿真技术
微观交通仿真综述
微观交通仿真综述微观交通仿真是一种基于个体行为的交通系统模拟方法，它以车辆、行人等交通参与者为个体对象，通过收集和分析每一个个体的行为数据，来模拟和预测城市交通系统的运行状况。
微观交通仿真技术已经在交通规划、交通管理、交通仿真实验等领域得到了广泛的应用。
一、微观交通仿真的原理及方法微观交通仿真方法主要包括建模、参数校准、仿真实验和结果分析等几个步骤。
在建模阶段，需要收集和整理城市交通系统中各种交通参与者的行为数据，并根据这些数据构建一个真实的交通系统模型；在参数校准阶段，需要对模型中的各种参数进行调整，以使得模拟结果更加真实可信；在仿真实验阶段，可以通过改变模型中的各种参数来模拟不同条件下的交通系统运行状况；在结果分析阶段，需要对仿真实验的结果进行分析和评价，以获取对交通系统运行状况的深入理解。
二、微观交通仿真的应用领域微观交通仿真技术已经在交通规划、交通管理、交通仿真实验等领域得到了广泛的应用。
在交通规划方面，微观交通仿真可以帮助规划者更加准确地评估不同规划方案对城市交通系统的影响，以便制定更加科学合理的交通规划方案；在交通管理方面，微观交通仿真可以帮助交通管理者更加准确地了解交通系统的运行状况，并通过对模型中的各种参数进行调整，来优化交通系统的运行效率；在交通仿真实验方面，微观交通仿真可以帮助研究者更加准确地评估各种交通管理策略的效果，以便指导未来交通管理工作。
随着信息技术和仿真技术的不断发展，微观交通仿真技术也在不断演进。
未来，微观交通仿真的发展趋势主要包括以下几个方面：1. 数据采集技术的进一步发展。
随着传感器技术的不断发展，数据采集技术也在不断进步，未来可以更加准确、全面地采集城市交通系统中各种交通参与者的行为数据，为微观交通仿真提供更加丰富的数据基础。
2. 仿真模型的不断完善。
未来，随着交通仿真模型的不断完善，微观交通仿真可以更加真实地模拟城市交通系统的运行状况，为交通规划、交通管理等领域提供更加准确的决策支持。
城市交通规划中的交通仿真技术使用教程
城市交通规划中的交通仿真技术使用教程交通是城市发展的重要支撑，而城市交通规划则是保障城市交通有序发展的基础。
随着城市化进程的加速，城市交通拥堵问题日益突出，因此，合理的交通规划显得尤为重要。
交通仿真技术作为城市交通规划中的重要工具，可以帮助规划者预测交通系统的运行状况、评估交通方案的可行性，并为城市交通规划提供科学依据。
本文将为大家介绍城市交通规划中交通仿真技术的使用方法与步骤。
一、交通仿真技术简介交通仿真技术是利用计算机模拟交通系统运行的一种方法。
其基本原理是根据现实道路网络和交通流的基本参数，建立交通仿真模型，并通过模拟交通流的生成、传播和交互等过程，预测交通系统的运行状况。
交通仿真技术的主要应用领域包括交通规划、交通管理、交通设施设计等。
二、交通仿真技术的使用方法1. 数据收集与处理：交通仿真技术需要依赖大量的数据来建立仿真模型，因此，首先需要收集城市交通相关的数据，包括道路网络图、交通流量、车辆速度等。
然后通过数据处理的方法将原始数据进行清洗和整理，以提高数据的准确性和完整性。
2. 建立仿真模型：建立交通仿真模型是仿真技术的核心环节。
根据收集到的交通数据，选择合适的仿真软件或工具，建立准确的道路网络拓扑结构和交通流模型，并设置相关的参数和约束条件。
3. 编制交通方案：根据交通仿真模型的建立，可以通过改变交通流量、信号配时等参数来模拟不同的交通方案。
通过多次模拟实验，评估各种方案下的交通运行情况，寻找最优的交通方案。
4. 评估仿真结果：根据交通仿真模型的运行结果，对交通流量、通行速度、拥堵程度等指标进行评估。
如果仿真结果不理想，可以尝试调整参数或修改交通方案，然后重新运行仿真模型，直到达到预期的效果。
5. 方案优化与调整：通过交通仿真技术的使用，可以获取到各种交通方案的优缺点。
根据评估结果，可以进行方案的优化和调整，提出改善城市交通的措施和建议。
三、常用的交通仿真软件目前，市面上有许多交通仿真软件可供选择。
交通仿真基础知识
交通仿真算法及实现
01
微观交通仿真算法
02
宏观交通仿真算法
关注个体车辆的行为和交互，如跟驰 模型、换道模型等，常用的仿真软件 有VISSIM、PARAMICS等。
关注交通流的整体特性和演化规律， 如流体动力学模型、元胞自动机模型 等，常用的仿真软件有MATSim、 Aimsun等。
03
中观交通仿真算法
交通管理与控制
通过交通仿真技术分析不同交通管理 策略和控制方法对交通流的影响，为 交通管理决策提供支持。
交通安全分析
利用交通仿真技术分析交通事故发生 的原因和规律，为交通安全改善提供 依据。
国内外研究现状及趋势
国内研究现状
国内交通仿真研究起步较晚，但发展迅速，目前已经形成了一批具有自主知识产权的交通仿真软件和系统。
国外研究现状
国外交通仿真技术起步较早，已经形成了较为完善的理论体系和应用体系，涌现出了一批优秀的交通仿真软 件和系统。
发展趋势
未来交通仿真技术将更加注重实时性、动态性和交互性，实现更加精细化的交通仿真和分析；同时，交通仿 真技术将与大数据、人工智能等新技术进行融合，推动交通仿真技术的创新和发展。
02 交通系统建模与仿真方法
数据采集、处理和分析方法
数据采集方法
通过仿真软件输出、传感器采集等方式获取实验 数据。
数据处理方法
对原始数据进行清洗、去噪、归一化等处理，以 便进行后续分析。
数据分析方法
运用统计学、机器学习等方法对处理后的数据进 行深入分析，挖掘数据中的有用信息。
实验结果可视化展示技巧
选择合适的图表类型
根据数据类型和分析目的选择合适的图表类 型，如折线图、柱状图、散点图等。
交通系统建模方法
智能交通系统的仿真模拟
智能交通系统的仿真模拟智能交通系统是一个智能化、数字化和网络化的交通管理系统。
它运用最新的信息技术，将传感器网络、云计算、大数据和人工智能等技术集成在一起，为城市交通管理提供高效、便捷、安全的数字化解决方案。
而智能交通系统的仿真模拟，则是在现实的交通环境下，使用数字化技术来模拟交通流、道路设施、车辆行为等多方面，在此基础上进行各种交通管理策略的仿真研究，以提高交通系统的智能化水平，从而推进城市交通的可持续发展。
一、智能交通系统的仿真模拟技术智能交通系统的仿真模拟技术包括三个方面：一是道路交通仿真技术；二是车辆行为仿真技术；三是交通控制仿真技术。
其中，道路交通仿真技术主要涉及到建模和仿真，通过对交通数据的采集和分析，建立了一个真实的交通环境，在此基础上，使用数字技术进行仿真模拟，从而研究交通管理策略的有效性。
车辆行为仿真技术主要是针对车辆行驶过程中的驾驶员行为以及车辆感知和控制的情况进行仿真模拟，可以更好地理解和预测车辆行驶的行为，并研究相应的控制策略。
最后，交通控制仿真技术主要是对交通信号灯，交通标志和道路设施等进行仿真模拟，以研究交通控制策略的有效性，提高交通流效益和减少交通事故率。
二、智能交通系统仿真模拟的应用领域及意义智能交通系统的仿真模拟广泛应用于车辆驾驶行为、道路交通流的管理、智能交通系统的设计以及交通安全等领域。
通过仿真模拟可以分析在不同的交通场景下的最佳路线和最优速度、可以优化交通信号灯的时序、可以分析未来交通流的变化趋势以及预测可能出现的交通状况等等。
此外，在智能交通系统的研发和实践中，交通仿真技术也发挥了重要的作用。
通过交通仿真技术，开发者可以进行各种不同的测试，以验证智能交通系统在现实交通环境中的可靠性和有效性，并针对不同问题进行优化调整。
在交通安全方面，智能交通系统的仿真模拟技术也有着重要的应用。
仿真模拟技术不仅可以预测交通事故的发生概率，还可以分析交通事故的类型和原因，并提供相应的预警和控制措施，从而有效预防交通事故的发生，保障人们的生命安全。
交通仿真技术在交通规划与设计中的应用
交通仿真技术在交通规划与设计中的应用近年来，随着城市化进程的不断加速和交通拥堵的日益严重，交通规划与设计的重要性日益凸显。
而交通仿真技术作为一种先进的交通规划和设计工具，正在被越来越多的城市规划师和交通工程师所采用。
在本文中，我们将探讨交通仿真技术在交通规划与设计中的应用及其优势。
一、交通仿真技术概述交通仿真技术是一种模拟交通流动和行为的技术，它通过对交通流量、交通信号灯、车辆运行状态等进行模拟，来预测并评估交通系统的性能及其优化策略。
其中，最为常见的交通仿真技术包括微观仿真和宏观仿真。
微观仿真是指以单个车辆为单位进行模拟，通过计算机模拟每辆车的运行情况，预测并分析车辆在不同交通状态下的行驶时间、行驶距离、速度等运行指标，从而评估交通系统的运行效率。
宏观仿真则是以整个交通系统为单位进行模拟，通过对整个交通网络进行建模和分析，对交通流量、交通信号灯、交通方式等各种因素进行仿真，进而预测交通系统的稳定性、拥堵程度等，从而为交通规划和设计提供参考依据。
二、交通仿真技术在交通规划与设计中的应用1、交通规划交通规划是指为了满足城市交通需求、提高城市交通系统综合效益而进行的长远的交通战略规划，包括城市交通总体规划、分区规划和道路规划等。
交通仿真技术在交通规划中的应用主要体现在以下几个方面：（1）交通需求预测交通仿真技术可以通过对城市道路、公交线路、地铁线路等因素进行模拟，从而对未来城市交通需求进行合理预测。
这样可以在规划之初就根据预测结果进行调整，从而提高规划的科学性和可行性。
（2）道路网络优化交通仿真技术可以模拟不同的道路交通情况，通过对车流、车速、拥堵等指标的预测，优化道路的设计和安排，从而提高道路的通行效率，降低拥堵。
（3）分区规划交通仿真技术可以通过建立分区模型，预测未来交通需求和交通流量，从而制定出更加合理的分区规划方案，减少交通拥堵、提高道路使用效率。
2、交通设计交通设计是指根据交通规划的要求，依据设计标准和规范，以道路工程设计、交通标志和信号灯的布置、行人和非机动车设施的设置、公交线路等为主要内容的设计工作。
第一讲-交通仿真技术
Gipps, P G., A model for the structure of lane changing decision, Transportation Research B, 20(5), 403-414, 1986.
Lind, G et al, Best Practice Manual, /smartest, 1999. Algers, S et al, Review of Micro-Simulation Models, /smartest, 1997.
仿真技术发展历史
20世纪初仿真技术得到应用。例如在实验室中建立水利模 型，进行水利学方面的研究。40～50年代航空、航天和 原子能技术的发展推动了仿真技术的进步。
50 年代初，连续系统的仿真研究绝大多数是在模拟计算机 上进行的。
50年代中，人们开始利用数字计算机实现数字仿真。计算 机仿真技术向模拟计算机仿真和数字计算机仿真两个方 向发展。在模拟计算机仿真中增加逻辑控制和模拟存储 功能后，出现了混合模拟计算机仿真，以及将混合模拟 和数字计算机联合在一起的混合计算机仿真。在仿真技 术发展过程中研制出大量仿真程序包和仿真语言。
14
60年代计算机技术的突飞猛进，为仿真技术提供 了先进的工具，加速了仿真技术的发展。 70年代 后，研制成功了专用的全数字并行仿真计算机。 美国是仿真技术及系统发展最快、应用最广泛的 国家。1967年，美国成立了计算机仿真学会 (Society for Computer Simulation)，推动了仿真 技术在美国的发展和应用。
系统模型
模型是系统的一种描述，是为了研究目的 而开发的对真实系统进行模拟的一种形式。 能更真实、深刻反映系统的主要特征和运 动规律。 物理模型，实体模型 数学模型，实际系统的一种数学描述，用 数学符号和数学方程式来表示系统的模型 或者用文字、框图、流程和资料等形式对 真实系统的描述。
交通系统仿真技术
交通系统仿真技术交通系统仿真技术是一种常用于分析交通系统运行情况的工具，它通过模拟交通场景，分析交通流量、路况、车辆行驶等情况，从而提供决策支持和优化方案。
本文将从交通系统仿真技术的基础、应用、优势和不足四个方面进行论述，以期对该技术的认知有更全面的了解。
一、交通系统仿真技术的基础交通系统仿真技术主要包括以下基本元素：1. 地图：地图是交通场景的基本支撑，它包括道路、交叉口、车流、行人、建筑等要素;2. 车辆模型：车辆模型是交通场景中最基本的元素，它包括车辆的转向、加速度、制动力等参数，用于描述车辆的行驶特征;3. 驾驶行为：驾驶行为是指车辆驾驶员的行为模式，包括车辆与车辆之间的跟驰、并线、减速、加速等过程;4. 交通控制：交通控制是指交通信号灯、标志、标线等设施，用于管理和控制车辆行驶。
二、交通系统仿真技术的应用交通系统仿真技术广泛应用于城市交通规划、道路设计、交通流量控制、交通事故预防、公共交通优化等方面。
这里举几个典型的应用场景：1. 交通规划：仿真技术可以提供城市交通开发规划、路网优化等方案，预测各项指标的变化情况，提升交通系统的效率和安全性;2. 道路设计：仿真技术可以通过道路宽度、车道数量、弯道半径等参数调整，设计出更合适的道路，降低交通压力，提高道路通行能力;3. 交通流量控制：仿真技术可以通过对城市道路交通瓶颈、高峰时段、道路拥堵等情况模拟，预测未来交通流量变化，从而及时采取交通管制措施，优化交通流量;4. 交通事故预防：仿真技术可以模拟预测交通事故发生的概率，提供安全行车建议，针对潜在的交通事故危险进行预防;5. 公共交通优化：仿真技术可以通过优化公共交通车网、改善公交车站等方式，优化公共交通系统的出行速度，提高乘客的出行感受。
三、交通系统仿真技术的优势交通系统仿真技术具有以下优点：1. 安全：交通仿真技术可以对交通运行情况进行模拟分析，模拟出各种可能的交通事故，从而提前采取应对措施，降低事故发生风险，提高交通安全性;2. 节约成本：交通仿真技术可以减少现场实验和试验极端情况的成本和工作量，并进行低成本的试验，不会影响实际道路交通;3. 高效：交通仿真技术能够快速构建交通场景和模型，并进行快速评估，加快决策流程，并提高各种工作效率;4. 可视化：交通仿真技术可以将模拟结果以可视化形式展示出来，对于决策者和公众来说更加直观、易于理解。
交通运输中的交通仿真技术应用
交通运输中的交通仿真技术应用随着城市化进程的不断推进，交通运输业也日益发展，不仅在规模上不断扩大，而且在技术应用方面也得到了极大的开拓。
随着交通仿真技术的运用，交通运输的效率得到了很大的提升，各大城市的交通状况也得到了很大的改善。
一、什么是交通仿真技术交通仿真技术是指对交通运输系统进行虚拟建模，并通过计算机模拟系统来对系统进行评估、优化和规划的科学技术。
其主要作用是通过仿真实验，评估并优化城市交通运输系统的设计、运行和管理，以实现交通运输系统效率的提高和社会经济效益的最大化。
二、交通仿真技术的应用1.城市交通规划城市交通规划是交通仿真技术的一个重要应用领域，其主要目的是为城市交通系统的规划和建设提供技术支持。
交通仿真技术可以根据城市交通系统的实际情况，通过建立仿真模型和进行仿真试验，评估并改进交通规划方案，从而提高城市交通运输的效率和流动性。
2.交通运输管理交通仿真技术在交通运输管理方面也有着广泛的应用。
通过交通仿真技术的应用，交通管理部门可以对交通运输流量、状况及拥堵情况等进行实时监测和管理，并作出相应的调整和决策，以保证交通运输系统的正常运行和顺畅流动。
3.公共交通优化公共交通的优化是城市交通运输效率提高的重要环节，而交通仿真技术正是为公共交通优化提供了技术支持。
通过将公共交通系统建立在交通仿真模型中，可以通过模拟试验来调整和优化公共交通的路线、时刻和车辆数量，从而提高公共交通的客运质量和运输效率。
4.交通安全管理交通安全一直是交通运输系统中的重要环节。
通过交通仿真技术的应用，可以对道路设计、车辆速度、交通信号等进行仿真模拟，并评估交通运输系统的安全性能，从而提高交通运输的安全性。
三、总结交通仿真技术的应用范围越来越广泛，为城市交通运输效率的提高、经济效益的最大化、交通安全的保障提供了强有力的技术支持。
在未来的发展中，交通仿真技术将不断涌现新的应用领域，为交通运输行业的健康发展提供更好的技术手段和支持。
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阶段一：研制和开发适应常规交通系统方案评价需 求的仿真系统； 阶段二：研制和开发适应ITS方案评价需求的仿真系 统。
2.交通仿真发展现状
国外道路交通系统仿真研究经历了三个发展阶段：
20世纪50～60年代：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，仿真结果的表现也不够理 想； 2. 70～80年代：NETSIMU模型建立，大部分常见的交 通现象如：跟车行驶、变换车道、车流冲突、公交 运行、行人冲突等，以及交通管理措施如：固定信 号控制、感应信号控制、主次优先控制、车道关闭 等均可进行仿真。 3. 80年代以来：仿真模型的标准化、良好的用户界面、 ITS系统下的交通仿真。
河北理工大学交通与测绘学院
道路交通系统仿真技术
2010年7月19日
提纲
1. 交通仿真概述 2. 交通仿真发展现状 3. 交通仿真基本原理 4. 交通仿真软件介绍 5. 我国混合交通特性仿真
1.交通仿真概述
道路交通系统仿真是以相似原理、信息技术、系统
工程和交通工程领域的基本理论和专业技术为基础， 以计算机为主要工具，利用系统仿真模型模拟道路
交通系统的运行状态，采用数字方式或图形方式来
描述动态交通系统，以便更好地把握和控制该系统 的一门实用技术。
1.1交通仿真技术的主要用途
交通系统是一个由人、车、路、环境组成的复杂系
统。研究交通问题的一般方法有三种：
1. 2. 3.
经验实测法：需要大量调查数据，结论可移植性差 理论分析法：通常需要假设条件，实际应用性差 计算机仿真方法：具有上述两者优点。
5.我国混合交通特性仿真
我国道路交通是典及行人违章现 象，造成我国混合交通流特性研究的困难。
目前在混合交通流特性方面的研究仍属交通工程领
域的热点问题，研究成果较少。尚未形成商业化的
混合交通仿真软件。
Thank you
DYNASMART 得克萨斯大学交通研究中 ITS仿真 心 TRANSIMS HUTSIM FLEXYT-Ⅱ MELROSE THOREAU 洛斯阿拉莫斯国家实验室 交通规划 芬兰Helsinki技术大学 荷兰 日本Mitsubishi公司 美国Mitretek 信号控制 预测交通控制策略的影响 ITS规划评价 ITS中的ATIS和ATMS效益评价
目前，国内尚未形成真正意义上的商品化的交通仿
真软件。
道路交通仿真发展趋势
1.
2.
3. 4.
5.
6. 7.
8.
9. 10.
应用规模和范围的扩大 新的仿真方法的涌现 计算能力的增强 编程方法的改进 表现手法的丰富 开放的系统仿真环境的建立 模糊理论的应用 控制系统仿真的需求 虚拟现实技术的应用 面向ITS的仿真系统开发
有车辆进行标识和定位。
一般而言，微观交通仿真对计算机性能要求较高，
仿真速度慢，用于研究交通流与局部的道路设施的 相互影响，也用于交通控制仿真。
4.交通仿真软件介绍
1. 2. 3. 4.
宏观交通仿真软件 中观交通仿真软件 微观交通系统仿真软件 其他交通系统仿真软件
4.1宏观交通仿真软件
编号 软件名称 开发者 适用
1 2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
AUTOS CORFLO
METANET/METACOR NETFLO1/NETFLO2 TRANSYT-7F TRANSYT/10 TEXAS TRIPS TransCAD EMME/2 SATURN
乔治亚工学研究院，美国 联邦公路局，美国
慕尼黑工业学院，德国 联邦公路局，美国 联邦公路局，美国 明尼苏达职业协会，美国 得克萨斯大学，美国 MAV公司，英国 Caliper公司，美国 INRO咨询公司，加拿大 利兹大学交通学院，英国
宏观交通仿真模型的重要参数是速度、密度和流量。
中观交通仿真模型
中观交通仿真是在宏观交通网络基础上，将个体车
辆或分组车辆放入宏观交通流中进行分析，用于拟
定、评价交通控制和干预措施。
中观交通仿真对交通系统要素的描述往往以若干车
辆构成的队列为研究单元。
微观交通仿真模型
微观交通仿真将每个车辆作为一个研究对象，对所
1.
国内研究现状
起步晚，20世纪90年代以后才意识到交通仿真的重
要性并加以研究。
同济大学、东南大学、北京工业大学、哈尔滨工业
大学、交通部公路科学研究所等单位在交通仿真方 面的研究取得了一定的研究成果。
成果主要集中在：双车道公路通行能力仿真、高速
公路基本路段仿真、高速公路入口匝道范围交通仿 真、优先控制型交叉口仿真、动态交通仿真、交通 诱导仿真等等。
控制决策 信号控制
M. Van Aerde教授
美国联邦公路局 德国PTV公司
4.4其他交通系统仿真软件
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 软件名称 MITSIM DYNAMIT 开发者 MIT杨齐博士 MIT的Moshe Ben Akiva教授 适用 动态交通控制、事故管理、实 时路径诱导等 实时动态交通分配（准微观模 型）
快速路 综合
快速路 信号 信号 信号 信号 信号 交通规划 交通规划 交通规划 路网
PASSER-Ⅱ/PASSER-Ⅳ 得克萨斯交通运输学院，美国
4.2 中观交通仿真软件
编号 1 2 3 软件名称 DYNAMIT DYNEMO DYNASMART 开发者 马萨诸塞工业大学，美国 Innovative Concepts，美国 得克萨斯大学奥斯丁分校，美国 适用 综合 综合 综合
3.交通仿真基本原理
根据仿真模型对交通系统描述细节程度的不同，道
路交通系统仿真可分为：
1. 2. 3.
宏观仿真 中观仿真 微观仿真
宏观交通仿真模型
宏观交通仿真模型中，交通流被视为连续流，个体
车辆不单独标识。
宏观交通仿真对于计算机的要求较低，他的仿真速
度很快，用于研究基础设施的建设、扩建及宏观管 理措施等。
交通仿真主要应用领域
1. 2. 3. 4. 5. 6.
交通工程理论研究 道路几何设计方案评价分析 交通管理系统设计方案评价分析 道路交通安全分析 交通新技术和新设想的测试 智能交通系统中的应用
1.2道路交通系统仿真主要研究内容
公路系统交通仿真 城市道路网交通仿真 行人和非机动车交通仿真 交通环境仿真 交通安全仿真 面向ITS的道路交通系统仿真
4.3微观交通系统仿真软件
编号 1 2 软件名称 TRANSYT PARAMICS 开发者 英国道路交通研究所 Quadstone Limited公司 适用 信号控制 信号控制、路径诱导
3 4
5 6
GETRAM/ATMSUM2 西班牙TSS公司 INTEGRATION
CORSIM VISSIM
信号控制、VMS诱导 驾驶员行为、事故模拟