ch8 交通系统建模与仿真

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交通系统仿真软件

交通系统仿真软件

仿真输出: GETRAM/AIMSUN提供详细的输出数据,包括流量,
速度,出行时间等 可以提供燃油消耗和污染物排放等与环境有关的数据。
特点:自适应交通信号控制交通管理系统和事故管理系统的仿真。
车辆导航,燃油消耗和污染物排放的仿真 公交车辆调度和控制系统的仿真
三VISSIM软件是德国PTV公司的产品是一个随机的,离散的,以十分之一秒 为时间步长的微观仿真软件。 VISSIM4.1的操作使用主要分为三大步骤:
缺点:
1.需要大量的输入数据,对于某些实际问题数据很难获取。 2.仿真模型需要验证 标定 和进行有效性实验,否者仿真结果将会失实。 3.需要大量知识,如交通流理论 概率论 统计分析等还需要对所研究的 道路交通系统充分了解
交通仿真研究对象:
可以是真是物体如道路和车辆;也可以是意义明确的数据集合体如交 通规划等。
交通系统仿真软件
于华 杨子国
交通系统仿真简介
定义: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
优点:
1.不需要真实系统的参与者,经济方便,适用于对尚不存 在的规划中的系统行为的研究 2.能清楚的了解交通流中哪些变量是重要的,以及是如何 相互作用的。 3.对于交通系统中的某些危险情况或灾难性后果是很有效 的研究手段
中观交通仿真软件:
TSIS是由美国联邦公路署开发的一个大型集中化的交通仿真工具箱, 适用于信号控制的城市道路,高速公路,或者由信号系统与高速公 路所组成的更复杂的路网系统,它能够模拟各种交通条件下的诸多 细节问题。
TSIS操作流程图
TSIS能模 拟什么?
道路设施:各种平曲线、道路平交、互通式立交、渠化 道、不同类型出入口匝道、交织段、加减速车道等; 道路条件:路面类型及干湿程度、纵坡、横坡(超高)、 车道数目和宽度等; 车辆和驾驶员特性:车辆类型、车辆的性能、驾驶员类 型、冒进程度及熟悉交通网络的程度; 行人对交通的影响 交通控制:匝道检测器、交叉口信号配时、专用道、线 控、面控、单点感应式控制、感应式协调控制等; 交通流:流量大小、车流速度、车头时距;车辆的排队、 起步、消散等; 交通事故:位置、延续时间; 环境影响评价:交通对环境的影响

智能交通仿真系统的设计与实现

智能交通仿真系统的设计与实现

智能交通仿真系统的设计与实现智能交通系统是当今城市交通领域的热门话题之一,它能够利用智能化技术来增强城市交通的安全、流畅和效率。

将现实中的交通场景投射到计算机虚拟空间中进行仿真模拟,就可以让科研人员、交通规划者和公众更加真实地理解和体验城市交通系统的行为。

在这篇文章中,我们将会详细介绍智能交通仿真系统的设计和实现。

一、智能交通仿真系统的架构智能交通仿真系统(Intelligent Transportation System,ITS)由三个主要的组件构成:交通数据管理系统、交通仿真系统和交通决策系统。

其中,交通数据管理系统用于存储、处理和管理不同类型的交通数据,交通仿真系统模拟真实世界中的交通场景,交通决策系统基于交通数据和仿真结果进行预测和决策。

智能交通仿真系统的架构可以简单地分为两层。

第一层是仿真核心,包括仿真引擎、场景建模与渲染、车辆运动控制、交通规则引擎等。

第二层是上层应用,包括交通仿真分析、交通决策支持、交通管理与监控等。

上层应用依赖于仿真核心提供的仿真模型和仿真结果,可以提供更加复杂和实用的服务。

二、智能交通仿真系统的实现智能交通仿真系统的实现过程包括数据获取、场景建模、故障模拟、交通仿真和仿真结果分析等几个阶段。

1. 数据获取在实现智能交通仿真系统之前,需要在实验室或者综合交通管理中心建立一个交通数据管理系统,采集不同类型的交通数据,包括路网数据、交通流数据、车辆数据、路口信号灯数据、天气数据等。

这些数据将用于车辆运动模拟、交通流模拟、交通规则引擎等方面。

2. 场景建模场景建模是将真实的交通场景转换为计算机虚拟空间中的仿真场景的过程。

场景建模可以采用基于三维建模软件的手工建模、激光雷达扫描和相机拍摄等多种方式。

建模过程中需要对路面、交通标志、交通信号灯、车辆、行人、建筑物等元素进行建模。

随着时代的变迁,一线城市的道路、交通标志等已经有了较新的变化,因此需要反映新时期的实际情况。

3. 故障模拟故障模拟是为了模拟现实中的交通故障事件,如车祸、路障、道路施工等,从而测试智能交通系统的应急响应能力。

(整理)交通建模仿真.

(整理)交通建模仿真.

1. VISSIM介绍VISSIM为德国PTV公司开发的微观交通流仿真软件系统,用于交通系统的各种运行分析。

该软件系统能分析在车道类型、交通组成、交通信号控制、停让控制等众多条件下的交通运行情况,具有分析、评价、优化交通网络、设计方案比较等功能,是分析许多交通问题的有效工具。

VISSIM软件系统内部由交通仿真器和信号状态发生器两大程序组成,它们之间通过接口来交换检测器的呼叫和信号状态。

"交通仿真器"是一个微观的交通流仿真模型,它包括跟车模型和车道变换模型。

"信号状态发生器"是一个信号控制软件,它以仿真步长为基础不断地从交通仿真器中获取检测信息,决定下一仿真时刻的信号状态并将这信息传送给交通仿真器。

图1.1交通仿真器和信号状态产生器之间的交流2.仿真模型的说明交通仿真是典型的离散系统仿真,被仿真事件在时间上是离散的、随机的,交通行为的产生整体符合分布规律。

仿真模型是用一系列的数据、逻辑条件表达式和若干公式组成。

2.1.路口描述模型路口描述模型描述了交叉口的形状、车道功能等,是用一组数据表示的静态模型,在仿真过程中保持不变。

模型参数是通过路口参数输入对话框送入的。

参数有:路口名称,路口类型(正十字口,畸形口,丁子口),畸形口中心距,车道数,车道宽,停车线距离,隔离带宽,车辆检测器位置,车道功能选择等。

2.2.车辆描述模型车辆描述模型描述了车辆的形状、位置、颜色、速度、来向、去向、期望速度、车辆反应时间等。

模型参数随着车辆的随机生成而产生,某些参数随着车辆的运行而改变。

车辆描述模型与车辆生成模型、车辆运行模型有着密切的关系,是它们模型算法执行结果的直接反映。

2.3.车辆生成模型车辆生成模型描述了车辆的随机到达数分布,到达车辆的车型分布,到达车辆的流向分布,到达车辆车道选择方法,到达车辆车色分布。

车辆生成模型是交叉口车辆运行模型的基础。

(1)车辆到达数分布模型车辆到达数的分布是离散型的随机分布,又称之计数分布,反映了在某一固定时段内到达给定地点车辆的随机数。

交通工程技术课程仿真实验案例

交通工程技术课程仿真实验案例

交通工程技术课程仿真实验案例交通工程是一门研究交通规律及其应用的技术科学,旨在通过合理规划、设计、运营和管理交通系统,提高交通运输的效率、安全性和可持续性。

在交通工程技术课程中,仿真实验是一种非常重要的教学手段,它可以帮助学生直观地理解交通现象和规律,掌握交通工程的分析方法和技术。

本文将介绍几个典型的交通工程技术课程仿真实验案例,以期为相关教学和研究提供参考。

一、交通信号控制仿真实验交通信号控制是城市交通管理的重要手段之一,通过合理设置信号灯的相位和时长,可以优化交通流的运行,减少拥堵和延误。

在交通信号控制仿真实验中,通常使用微观交通仿真软件,如 VISSIM 等,构建交通网络模型,设置交通流量、车辆类型、道路条件等参数,然后对不同的信号控制方案进行模拟和评估。

例如,对于一个十字交叉口,可以设计定时控制、感应控制和自适应控制等不同的信号控制方案。

在定时控制方案中,信号灯的相位和时长是固定的;在感应控制方案中,信号灯根据车辆的到达情况实时调整绿灯时长;在自适应控制方案中,信号灯通过与上游检测器的通信,实时获取交通流量信息,并根据预设的算法自动优化相位和时长。

通过对这些方案的仿真模拟,可以比较它们在不同交通流量条件下的性能指标,如平均延误、停车次数、排队长度等,从而选择最优的信号控制方案。

二、高速公路交通流仿真实验高速公路是现代交通运输的重要组成部分,其交通流特性与城市道路有很大的不同。

在高速公路交通流仿真实验中,通常关注车辆的自由流速度、跟车行为、换道行为等。

通过构建高速公路模型,设置不同的交通流量、车道数量、坡度等参数,可以研究高速公路的通行能力、拥堵形成和消散过程等。

例如,可以模拟在节假日等高峰时段,大量车辆涌入高速公路导致的拥堵现象。

通过分析车辆的速度分布、密度分布和流量变化,可以了解拥堵的传播规律和影响范围。

同时,还可以研究不同的交通管理措施,如限速、限流、设置应急车道等,对缓解拥堵的效果。

ch8-MATLAB 应用实例仿真及分析

ch8-MATLAB 应用实例仿真及分析

第8章MATLAB/Simulink在电路中仿真及分 章 在电路中仿真及分 析
8.1电路分析的应用 电路分析的应用
8.2数字电路的应用 数字电路的应用
8.1电路分析的应用 电路分析的应用
8.1.1电阻电路 电阻电路 8.1.2动态电路 动态电路 8.1.3正弦稳态电路 正弦稳态电路 8.1.4频率响应电路 频率响应电路
10.0000 5.0000 0.5000
• 通过运行结果,可以写出的表达式 通过运行结果,
uc (t ) = 5 + 5e −2t
(t ≥ 0)
• 画出的电容上的电压波形曲线如图 。 画出的电容上的电压波形曲线如图8-6。
图8-6 电容上的电压波形
3)根据电路图用 根据电路图用Simulink进行仿真 根据电路图用 进行仿真
21.0000 u2 = 35.0000
3) 根据电路图用 根据电路图用Simulink进行仿真 进行仿真
图8-2例8-1Simulink模型图 例 模型图
【例8-2】含受控源的电阻电路 】
• 如图 所示电路具有VCCS,其电流 如图8-3所示电路具有 所示电路具有 ,其电流Ic=gmU2,其中 , U2为电阻 上的电压,已知 为电阻R2上的电压 为电阻 上的电压,已知R1=4 ,R2=4 , R3=2 ,Is=2A,gm=2,求U2。 , , 。
图8-7例8-3Simulink模型图 例 模型图
【例8-4】 二阶电路的响应 】 • 在图 所示的电路中,已知Us=10V,C=1µF, 在图8-9所示的电路中,已知 所示的电路中 , , R=4k ,L=1H,开关 原来早已合在触点 处, 原来早已合在触点1处 ,开关K原来早已合在触点 由触点1合至触点 在t=0时,开关 由触点 合至触点 处。求电容两 时 开关K由触点 合至触点2处 端的电压,并画出波形。 端的电压,并画出波形。

智慧交通管理系统仿真实验

智慧交通管理系统仿真实验

智慧交通管理系统仿真实验在当今社会,交通拥堵已成为各大城市面临的严峻问题之一。

为了有效缓解交通拥堵,提高交通运行效率,保障交通安全,智慧交通管理系统应运而生。

而智慧交通管理系统仿真实验则是在实际应用前,对系统进行模拟和测试的重要手段。

智慧交通管理系统是一个复杂的综合性系统,它整合了多种技术和手段,包括传感器技术、通信技术、数据分析技术、智能控制技术等。

通过这些技术的协同作用,实现对交通流量、路况、车辆行为等信息的实时采集、分析和处理,并据此做出相应的交通管理决策,如交通信号控制、道路疏导、车辆限行等。

智慧交通管理系统仿真实验的目的主要有以下几个方面。

首先,它可以帮助我们在系统实际部署前,对其性能和效果进行预测和评估。

通过在虚拟环境中模拟不同的交通场景和交通流量,我们可以了解系统在各种情况下的响应和表现,从而发现潜在的问题和不足,并进行针对性的改进和优化。

其次,仿真实验可以降低系统开发和测试的成本。

在实际环境中进行测试往往需要大量的人力、物力和财力投入,而且还可能对正常的交通秩序造成影响。

而通过仿真实验,我们可以在虚拟环境中快速、便捷地进行多次测试和试验,大大提高了开发效率,降低了成本。

此外,仿真实验还可以为交通管理政策的制定提供科学依据。

通过对不同管理策略在仿真环境中的效果进行比较和分析,我们可以选择最优的管理方案,提高交通管理的科学性和有效性。

在进行智慧交通管理系统仿真实验时,首先需要建立一个逼真的交通模型。

这个模型要能够准确地反映实际交通系统的特征和行为,包括车辆的生成、行驶、跟驰、换道等行为,以及道路的几何形状、交通信号设置、交通规则等因素。

为了建立这样一个模型,通常需要收集大量的实际交通数据,如交通流量、车速、车辆类型等,并运用数学方法和计算机技术对这些数据进行分析和处理,从而确定模型的参数和规则。

在建立了交通模型之后,接下来需要选择合适的仿真软件和工具。

目前,市场上有许多专门用于交通仿真的软件,如 VISSIM、SUMO、TransModeler 等。

第一章 道路交通系统仿真

第一章 道路交通系统仿真

§1.5 道路交通系统仿真的应用
(6)提供与外部实时应用程序交互的接口; (7)模拟动态车辆诱导,再现被诱导车辆和交通中心的信息交换;
(8)应用于一般化的路网,包括城市道路和城市间的高速公路;
(9)细致地仿真路网交通流的状况,例如交通需求的变化,模拟交 通设施的功能; (10)模拟公共交通; (11)提供结果分析的工具;
1.1.2仿真的作用
• 优化系统设计
• 评价系统性能 • 节省经费 • 避免实验的危险性 • 提高预测精度 • 帮助训练系统操作人员 • 为管理决策和技术决策提供依据
§1.1道路交通系统仿真的概念
1.1.3道路交通系统仿真
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。
• 9.虚拟现实(Virtual Reality)技术的应用
• 10.交通需求仿真的飞速发展 • 11.面向ITS道路交通仿真系统的开发
§1.5 道路交通系统仿真的应用
6. 在智能交通ITS中的应用 (1)清晰地表现路网的几何形状,包括交通设施,如信号灯、 车检器等; (2)清晰地表现驾驶员的行为; (3)清晰地表现车辆间的相互作用,如跟车、车道变换时的 相互作用; (4)清晰地表现交通控制策略(定周期、自适应、匝道控制 等);
(5)模拟先进的交通管理策略,如采用VMS提供的路径重定 向、速度控制和车道控制等;
交通仿真软件提供了一个将道路和交通设计有初
在一起的灵活的试验平台,可以直观地提供各种交通
设计的实施效果,以计算方案实施中的各种交通流参

双向航道船舶交通流元胞自动机模型及仿真

双向航道船舶交通流元胞自动机模型及仿真

双向航道船舶交通流元胞自动机模型及仿真引言随着全球船舶交通的日益繁忙,保证船舶安全和交通效率成为一个重要的问题。

为了研究船舶在双向航道中的交通流量,我们提出了一种基于元胞自动机的模型,并进行了相应的仿真实验。

本文将介绍我们的模型设计、实验方法以及仿真结果。

背景在双向航道中,船舶交通流动复杂,不同船舶在航道中的行为会对整体交通造成影响。

因此,研究船舶在双向航道中的交通流量对于提高交通效率和安全性具有重要意义。

元胞自动机是一种模拟复杂系统行为的数学工具。

它可以将系统划分为许多离散单元,每个单元都有自己的状态和行为规则。

通过定义单元之间的相互作用规则,可以模拟出整体系统的行为。

在本文中,我们将利用元胞自动机模型来模拟双向航道中的船舶交通流。

方法模型设计我们的元胞自动机模型基于以下假设:1.航道被划分为离散的单元格,每个单元格代表一段长度相等的航道。

2.每个单元格可以容纳一艘船舶。

3.船舶的行为受到速度限制和相邻船舶的影响。

4.船舶可以做出四个动作:保持当前速度、加速、减速、变道。

基于上述假设,我们设计了如下的元胞自动机模型规则:1.每个单元格的初始状态为空,可以随机生成船舶。

2.每个船舶根据相邻船舶的位置和速度来决策自己的行动。

3.船舶在行动后,会更新其所在单元格的状态。

实验方法为了验证我们的模型的有效性,我们设计了一系列实验。

实验过程如下:1.初始化航道状态:设置航道长度和初始船舶数量。

2.按照模型规则,更新航道中每个船舶的状态。

3.重复步骤2,直到达到预设的模拟时间。

4.分析仿真结果。

我们将关注航道的流量、拥挤度等指标。

结果与分析经过多次实验,我们得到了如下的仿真结果:1.航道流量与初始船舶数量呈正相关关系。

随着船舶数量的增加,航道的流量也随之增加。

2.船舶的行为会受到相邻船舶的影响。

当船舶密度较高时,船舶更容易受到限制,无法加速或变道。

3.船舶的变道行为能够减少航道的拥塞程度。

当船舶有机会变道时,航道的拥塞情况会得到改善。

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9.6 交通控制器
? 概述 :交通控制器用来控制一个交通网络上给定 区域的交通。连接网络节点与交通控制器可以建 立一个交通控制区域。这些网络节点就变成交通 控制区域的成员。同一个交通控制器实体中的任 意两个网络节点之间的路径都是交通控制路径。 行进物只有在获得交通控制器许可的情况下才能 到那条路径上去,这条路径在给定时间只允许一 定数目的行进物进入区域,或者可以使用非时间 模式,只允许行进物立即到给定的路径段上去。
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?详细说明 : 按住“ A”键并从交通控制器拖动到节 点即可连接网络节点和交通控制器。这将这将会在 节点和交通控制器之间绘制一条红色连线。如果两 个节点之间有路径,且两个节点都是同一个交通控 制实体的成员,则那条路径就被指派为交通控制路 径,或者叫成员路径。
如果将一个节
点连接到某站点 , 却
没有看见蓝色连线,
可试着四处移动网
络节点来查看,也
许蓝色连线被网格
线遮住了。
7
?将连接网络节点连接到任务执行器 : 要将一个网络 节点连接到一个任务执行器上,使它在网络中行进, 可以在网络节点与任务执行器之间建立一个“ A”键 拖动连接。这将在网络节点与实体左上角之间绘制 一条红色连线。
3
9.2 网络节点
网络节点用来定义运输机和操作员遵循的路径 网络。通过使用样条线节点来增加路径弯曲部分从 而修改路径。在默认情况下,在网络上行进的实体 将沿着起始位置和目标位置之间的最短路径行进。 连接行进网络有如下三个步骤: 1)将网络节点相互连接。 2)将网络节点连接到扮演网关的实体上。 3)将任务执行器连接到某些网络节点,在仿真开始 时,任务执行器将呆在那些网络节点上。
将连接网络节点连接到任务执行器 : 要将一个
网络节点连接到一个任务执行器上,使它在网络中
行进,可以在网络节点与任务执行器之间建立一个
“A”键拖动连接。这将在网络节点与实体左上角之
间绘制一条红色连线。
6
? 可将多个网络节点连接到一个实体上。这将导致一 个想要到达那个实体的任务执行器行进到与那个实 体相连的、离它自己最近的网络节点。也可以将多 个实体与同一个网络节点相连。这些功能如下所示。 左边的处理器连接到左右两个网络节点上。右边的 网络节点也同时连接到左右两个处理器上。
?建立这种类型的连接意味 着任何一个给定了行进任 务的任务执行器都将沿着 此网络到达其目的地。它 还意味着,当任务执行器 需要穿过网络行进时,它 第一个到达的节点是与它 相连的那个节点。
8
每当一个任务执行器完成一次行进操作到达与 行进操作的目的实体相连的网络节点时,任务执行 器将会在那个节点变为“非激活”当它在那个节点 区域内进行某些操作时,将会绘制出连接此任务执 行器的红色连线。这意味着,任务执行器下一次再 接到行进任务时,它必须首先返回到它以非激活态 所在的那个网络节点去,才能回到网络中。
4
? 相互连接网络节点 : 每个网络节点都可以有多条路 径与其它网络节点相连。每条路径代表两条单行线 路径。每条单行线都可以单独配置。 ?在正投影 /透视视图中配置路径 :
要在两个网络节点之间创建一条路径,可以按 住“ A”键点击一个网络节点,然后拖动到另一个节 点。这将会创建两条经由两个网络节点间连接的单 行线路径。路径用两节点之间的绿色带子画出。带 子被分为两个侧边 , 每个侧边描述路径的一个方向。
交通系统仿真是 20世纪60年代以来,随着计算机技术
的进步而发展起来的采用计算机数字模型来反映复杂道路
交通现象的交通分析技术和方法。从试验角度看 ,道路交通
仿真是再现交通流时间和空间变化的模拟技Байду номын сангаас。物流运输
与交通系统是否畅通关系密切。
2
交通系统仿真是智能交通运输系统的一个重要组成 部分,是计算机技术在交通工程领域的一个重要应用, 它可以动态地、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,有效地进行交通规 划、交通组织与管理、交通能源节约与物资运输流量合 理化等方面的研究。同时,交通仿真系统通过虚拟现实 技术手段,能够非常直观地表现出路网上车辆的运行情 况,对某个位置交通是否拥堵、道路是否畅通、有无出 现交通事故、以及出现上述情况时采用什么样的解决方 案来疏导交通等,在计算机上经济有效且没有风险的仿 真出来。
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9.3 网络节点与实体连接
要连接一个网络节点到模型中的某个实体,相 对此实体,该网络节点扮演行进网关的角色,可以 在这个网络节点和此实体之间创建一个“ A”拖动连 接。这将在网络节点和实体左上角之间绘制一条蓝 色连线。这种类型连接意味着任何在网络上行进并 想到达那个实体的任务执行器,都将行进到它所连 接的网络节点。
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2.禁止超车 :增加“ A”键拖动连接将会在一个单行 线上进行允许超车和禁止超车两种模式之间切换 (黄色和绿色)。切换的方向取决于操作是从哪个 节点拖到哪个节点。下图显示了两条路径。第一条 是两个方向都允许超车的。第二条是一条从右向左 允许超车,从左向右禁止超车的路径。路径带的两 个侧边和它们所描述的方向的确定规则与美国公路 系统的规则相同:沿路的右边行驶。
? 可以将多个任务执行器连接到同一个网络节点。 当模型重置时,连接到同一个网络节点的所有任务 执行器都会把它们的位置重置为最初把它们分配给 的网络节点的位置。
9
9.4 网络节点连接类型
? 网络节点连接类型有三种:无连接、允许超车 和禁止超车。 1.无连接 : “Q”键拖动连接将会把路径的一个单 行方向切换锁定为“无连接 ”,它意味着不允许 行进物沿那个方向行进。这种类型的连接用红色 绘制。下图显示了一个从左到右禁止超车而从右 向左为无连接的路径。如果在两个方向上都进行 “Q”连接,则整个连接将被删除。
物流系统建模与仿真
第9章 交通系统建模与仿真仿真
9.1 交通系统仿真
交通系统仿真是研究复杂交通问题的重要工具,尤 其是当一个系统过于复杂,无法用简单抽象的数学模型描 述时,交通仿真的作用就更为突出。交通仿真可以清晰的 辅助分析预测交通堵塞的地段和原因,对城市规划、交通 工程、和交通管理的有关方案进行比较和评价,在问题成 为现实以前,尽量避免,或有所准备。
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