中职教育-《交通工程学》课件：第十三章 交通工程软件(吴芳 主编 人民交通出版社).ppt
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第十三章 交通工程软件
本讲内容
宏观交通模拟分析软件
• TransCAD • TRIPS • EMME • VISUM
微观交通模拟分析软件
• VISSIM • S-Paramics • TSIS • TransModeler
13.1 概述
目前，运用先进的交通软件来模拟道路交通系统的 复杂现象，揭示交通变化规律并进行交通规划、交通设 计以交通控制与管理等，已成为国内外交通工程界的研 究热点之一。据不完全统计，目前国内外已有百余种专 业软件应用于交通工程的各个领域。本章将介绍一些在 国内使用比较广泛的交通软件。
13.3.4 TransModeler
TransModeler是美国Caliper公司为城市交通规划和 仿真开发的多动能交通仿真软件包，它可模拟从高速公路到 市中心路网在内的各类道路交通网络，详细逼真地分析大范 围多种出行方式的交通流。TransModeler可用动画的形式 把交通流的状况、信号灯的运作以及网络的综合性能直观地 表现出来，并能直观地显示复杂交通系统的行为和因果关系。
13.2 宏观交通模拟分析软件
13.2.1 TransCAD
TransCAD是由美国Caliper公司开发的第一个完全基 于GIS的宏观交通仿真软件，它集成了四阶段交通需求预 测模型，并具有GIS的图形分析功能。TransCAD在国内 外已被广泛采用，并成功地应用于交通规划、设计和管理 等工作中，并获得了较好的效益。
TRIPS软件内置的主要交通模型有： （1）需求模型。包括Logit模型、重力模型、 矩阵分析与运算； （2）道路网模型。包括多种分配技术； （3）公共交通模型。多方式、多路径功能， 并带有票价和拥挤模型； （4）矩阵估算模型。更新过时的道路和公交 出行的OD矩阵。
13.2.3 EMME
EMME最初是由加拿大Montreal大学开发的，后由 INRO咨询公司继承，该系统为用户提供了一套内容丰富、 可进行多种选择的需求分析及网络分析与评价模型。目前最 新版本EMME/3是由EMME/2衍生而来，其功能得到了进一 步的拓展。EMME/3有如下强大的功能：
TSIS主要包括以下功能： （1）土地使用与交通影响研究； （2）高速公路与城市道路的立体交叉仿真； （3）信号配时以及协调控制； （4）无信号配时以及协调控制； （5）高速公路交织区的车道控制； （6）公共汽车站点与行驶路线仿真； （7）交通事故检测与事故管理； （8）排队、收费站以及货车超重仿真。
TransModeler主要包括以下功能： （1）模拟多种道路设施类型 ； （2）动态交通分配 ； （3）微观仿真 ； （4）混合仿真 ； （5）交通信号控制 ； （6）智能交通系统评价 ； （7）公交系统优化 ； （8）与TransCAD软件出行需求模型的集成。
（9）仿真结果分析 ； （10）开放的接口和强大的二次开发功能 .
（4）交通网络信息图形分析。提供基于GIS的图形输 出系统，对交通信息图形的加工和利用更为简单方便， 屏幕显示有关交通网络结构、交通流量信息、交通质 量信息和交通管理信息等图形。
13.3 微观交通模拟分析软件
13.3.1 VISSIM
VISSIM是由德国PTV公司开发的微观交通仿真系统， 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 评价交通工程设计方案的有效工具。该系统是一个离散的、 随机的、以0.1s为时间步长的微观仿真系统，车辆的纵向运 动采用了心理-生理跟车模型，横向运动（车道变换）采用 了基于规则的算法，不同驾驶员行为的模拟分为保守型和冒 险型。
TransCAD主要包括5大功能： （1）Windows下的功能强大的地理信息系统； （2）扩展数据模型，提供显示和处理交通数 据的基本工具； （3）汇集了极其丰富的交通分析过程，包括 需求预测、网 络分析、车辆路径与物流分析等；
（4）各式各样、数量巨大的交通、地理、人 口统计数据； （5）可以生成宏、嵌入、服务器应用及其他 用户程序。
（10）瞬时道路排放分析
13.3.3 TSIS
TSIS是在美国联邦公路局自20世纪70年代以来重点开 发的微观交通流仿真软件。TSIS经过40余年的开发、实践 和改进，在国际交通流仿真软件中占据了重要位置。TSIS 是一个大型的集成化的交通仿真工具箱，适用于信号控制的 城市道路、高速公路或者由两者组成的更复杂的路网系统。 与其他仿真软件相比，它能够模拟各种交通条件下的诸多细 节问题
（1）矩阵运算工具支持广泛的需求模型；
（2）整体化的数据库保证了数据的一致性和整体性； （3）在多方式路网中，考虑小汽车和公交车的相互影响； （4）交通平衡分配算法给予可靠的结果； （5）内置多方案比较、强大的可视性和交互计算提供决策评
价和分析； （6）强大的宏指令语言使得重复过程自动化 （7）提供地理信息系统，高质量图形和数值输出。
13.2.2 TRIPS
TRIPS是英国MVA交通咨询公司开发的基于传统的四 阶段模型的交通规划软件包。TRIPS软件主要由三大模块， 即TRIPS管理器TRIPS图形和TRIPS帮助构成。其中， TRIPS管理器用流程图的形式来组织建模过程，其输入、输 出数据及数据的流动在流程图中得到表述；TRIPS图形用来 建立道路和公交网络，探求模拟结果；TRIPS帮助则向用户 提供模型运作各层次所需的文档介绍。
13.2.5 TranStar
交通网络系统交通分析基础软件“交运之星— TranStar”是进行交通运输网络系统规划、建设及管理的系 统软件。该软件是东南大学交通学院以王炜教授为主的交通 研究者在交通运输领域内逾20年的科学研究成果的基础上 开发而成的，是用户最多的国产交通分析软件。目前，“交 运之星—TranStar”已有4个版本：公路交通版、城市交通 版、交通管理版和公共交通版。4个版本软件结构是基本相 同的，均由以下4部分所组成：
VISSIM主要有如下交通分析功能： （1）可进行固定式信号灯配时方法以及感应信号控制方案的 评价和优化、公交优先信号控制逻辑的设计、评价和调整； （2）可以对各种类型的信号控制进行模拟 ； （3）可分析慢速交通交织区域车流分流和合流情况； （4）可对信号灯控制、停车控制交叉口、环形交叉口以及立 交等设计方案进行对比分析； （5）可评价公交港湾停靠站和公交专用车道的运行效果，分 析公交系统复杂站台设施的通行能力和运行情况，评价轻轨和 公共汽车系统的综合站点布局的容量和管理效果； （6）可运用内置的动态分配模型分析和评价有关路径选择的 问题。例如，各种信息牌对交通带来的影响、交通流分向路网 邻近区域的可能性等； （7）可进行城市轨道交通建设项目的可行性及其影响评价。
小结
宏观交通模拟分析软件（了解）
TransCAD TRIPS EMME VISUM
微观交通模拟分析软件（了解）
VISSIM S-Paramics TSIS TransModeler
13.2.4 VISUM
VISUM是德国PTV公司研发的交通软件，适用于交通 规划、交通需求建模及数据管理。在多模式分析的基础上设 计的VISUM把各种交通方式（如小汽车、货车、公共汽车、 轨道交通、自行车、行人等）都融入一个统一的网络模型中。 VISUM可以提供各种交ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分配运算程序以及四阶段模型要素， 包括基于出行链和活动链的分析方法。
13.3.2 S-Paramics
S-Paramics软件是由英国SIAS公司研发的交通仿真软 件，可用于模拟各种交通和运输问题。适用于各种交通网络 的仿真需要，如单个交叉口、拥挤的高速公路以及整个城市 交通系统。S-Paramics软件系统主要组件包括以下10各方 面：
（1）S-Paramics浏览器 （2）编辑/模拟/可视器 （3）模拟/可视器 （4）批运行 （5）矩阵估计 （6）统计 （7）批处理器 （8）经济评价 （9）高级控制接口
（1）交通网络基础数据库的建立。通过GIS网络编辑 平台或者直接输入节点类型表、邻接目录表等数据文 件，建立起交通网络结构。
（2）交通需求分析及预测。提供了双约束重力模型、 Fratar模型等交通分布预测模型，OD矩阵合并和图形 分析等工具。
（3）网络交通分析与评价。提供了最短路、多路径容 量限制等交通分配模型，网络运行状况集成分析、交 叉口流向分析等工具。
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，也可以连 线输出各种统计数据，如行程时间、排队长度等。交通仿真 器是一个微观交通仿真模型，它包括跟车模型和车道变换模 型。信号状态产生器是一个信号控制软件，基于一个微小时 间间隔（0.1s）从交通仿真器中提取检测器数据，用以确定 下一仿真时间的信号状态。同时，将信号状态信息回传给交 通仿真器。
本讲内容
宏观交通模拟分析软件
• TransCAD • TRIPS • EMME • VISUM
微观交通模拟分析软件
• VISSIM • S-Paramics • TSIS • TransModeler
13.1 概述
目前，运用先进的交通软件来模拟道路交通系统的 复杂现象，揭示交通变化规律并进行交通规划、交通设 计以交通控制与管理等，已成为国内外交通工程界的研 究热点之一。据不完全统计，目前国内外已有百余种专 业软件应用于交通工程的各个领域。本章将介绍一些在 国内使用比较广泛的交通软件。
13.3.4 TransModeler
TransModeler是美国Caliper公司为城市交通规划和 仿真开发的多动能交通仿真软件包，它可模拟从高速公路到 市中心路网在内的各类道路交通网络，详细逼真地分析大范 围多种出行方式的交通流。TransModeler可用动画的形式 把交通流的状况、信号灯的运作以及网络的综合性能直观地 表现出来，并能直观地显示复杂交通系统的行为和因果关系。
13.2 宏观交通模拟分析软件
13.2.1 TransCAD
TransCAD是由美国Caliper公司开发的第一个完全基 于GIS的宏观交通仿真软件，它集成了四阶段交通需求预 测模型，并具有GIS的图形分析功能。TransCAD在国内 外已被广泛采用，并成功地应用于交通规划、设计和管理 等工作中，并获得了较好的效益。
TRIPS软件内置的主要交通模型有： （1）需求模型。包括Logit模型、重力模型、 矩阵分析与运算； （2）道路网模型。包括多种分配技术； （3）公共交通模型。多方式、多路径功能， 并带有票价和拥挤模型； （4）矩阵估算模型。更新过时的道路和公交 出行的OD矩阵。
13.2.3 EMME
EMME最初是由加拿大Montreal大学开发的，后由 INRO咨询公司继承，该系统为用户提供了一套内容丰富、 可进行多种选择的需求分析及网络分析与评价模型。目前最 新版本EMME/3是由EMME/2衍生而来，其功能得到了进一 步的拓展。EMME/3有如下强大的功能：
TSIS主要包括以下功能： （1）土地使用与交通影响研究； （2）高速公路与城市道路的立体交叉仿真； （3）信号配时以及协调控制； （4）无信号配时以及协调控制； （5）高速公路交织区的车道控制； （6）公共汽车站点与行驶路线仿真； （7）交通事故检测与事故管理； （8）排队、收费站以及货车超重仿真。
TransModeler主要包括以下功能： （1）模拟多种道路设施类型 ； （2）动态交通分配 ； （3）微观仿真 ； （4）混合仿真 ； （5）交通信号控制 ； （6）智能交通系统评价 ； （7）公交系统优化 ； （8）与TransCAD软件出行需求模型的集成。
（9）仿真结果分析 ； （10）开放的接口和强大的二次开发功能 .
（4）交通网络信息图形分析。提供基于GIS的图形输 出系统，对交通信息图形的加工和利用更为简单方便， 屏幕显示有关交通网络结构、交通流量信息、交通质 量信息和交通管理信息等图形。
13.3 微观交通模拟分析软件
13.3.1 VISSIM
VISSIM是由德国PTV公司开发的微观交通仿真系统， 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 评价交通工程设计方案的有效工具。该系统是一个离散的、 随机的、以0.1s为时间步长的微观仿真系统，车辆的纵向运 动采用了心理-生理跟车模型，横向运动（车道变换）采用 了基于规则的算法，不同驾驶员行为的模拟分为保守型和冒 险型。
TransCAD主要包括5大功能： （1）Windows下的功能强大的地理信息系统； （2）扩展数据模型，提供显示和处理交通数 据的基本工具； （3）汇集了极其丰富的交通分析过程，包括 需求预测、网 络分析、车辆路径与物流分析等；
（4）各式各样、数量巨大的交通、地理、人 口统计数据； （5）可以生成宏、嵌入、服务器应用及其他 用户程序。
（10）瞬时道路排放分析
13.3.3 TSIS
TSIS是在美国联邦公路局自20世纪70年代以来重点开 发的微观交通流仿真软件。TSIS经过40余年的开发、实践 和改进，在国际交通流仿真软件中占据了重要位置。TSIS 是一个大型的集成化的交通仿真工具箱，适用于信号控制的 城市道路、高速公路或者由两者组成的更复杂的路网系统。 与其他仿真软件相比，它能够模拟各种交通条件下的诸多细 节问题
（1）矩阵运算工具支持广泛的需求模型；
（2）整体化的数据库保证了数据的一致性和整体性； （3）在多方式路网中，考虑小汽车和公交车的相互影响； （4）交通平衡分配算法给予可靠的结果； （5）内置多方案比较、强大的可视性和交互计算提供决策评
价和分析； （6）强大的宏指令语言使得重复过程自动化 （7）提供地理信息系统，高质量图形和数值输出。
13.2.2 TRIPS
TRIPS是英国MVA交通咨询公司开发的基于传统的四 阶段模型的交通规划软件包。TRIPS软件主要由三大模块， 即TRIPS管理器TRIPS图形和TRIPS帮助构成。其中， TRIPS管理器用流程图的形式来组织建模过程，其输入、输 出数据及数据的流动在流程图中得到表述；TRIPS图形用来 建立道路和公交网络，探求模拟结果；TRIPS帮助则向用户 提供模型运作各层次所需的文档介绍。
13.2.5 TranStar
交通网络系统交通分析基础软件“交运之星— TranStar”是进行交通运输网络系统规划、建设及管理的系 统软件。该软件是东南大学交通学院以王炜教授为主的交通 研究者在交通运输领域内逾20年的科学研究成果的基础上 开发而成的，是用户最多的国产交通分析软件。目前，“交 运之星—TranStar”已有4个版本：公路交通版、城市交通 版、交通管理版和公共交通版。4个版本软件结构是基本相 同的，均由以下4部分所组成：
VISSIM主要有如下交通分析功能： （1）可进行固定式信号灯配时方法以及感应信号控制方案的 评价和优化、公交优先信号控制逻辑的设计、评价和调整； （2）可以对各种类型的信号控制进行模拟 ； （3）可分析慢速交通交织区域车流分流和合流情况； （4）可对信号灯控制、停车控制交叉口、环形交叉口以及立 交等设计方案进行对比分析； （5）可评价公交港湾停靠站和公交专用车道的运行效果，分 析公交系统复杂站台设施的通行能力和运行情况，评价轻轨和 公共汽车系统的综合站点布局的容量和管理效果； （6）可运用内置的动态分配模型分析和评价有关路径选择的 问题。例如，各种信息牌对交通带来的影响、交通流分向路网 邻近区域的可能性等； （7）可进行城市轨道交通建设项目的可行性及其影响评价。
小结
宏观交通模拟分析软件（了解）
TransCAD TRIPS EMME VISUM
微观交通模拟分析软件（了解）
VISSIM S-Paramics TSIS TransModeler
13.2.4 VISUM
VISUM是德国PTV公司研发的交通软件，适用于交通 规划、交通需求建模及数据管理。在多模式分析的基础上设 计的VISUM把各种交通方式（如小汽车、货车、公共汽车、 轨道交通、自行车、行人等）都融入一个统一的网络模型中。 VISUM可以提供各种交ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分配运算程序以及四阶段模型要素， 包括基于出行链和活动链的分析方法。
13.3.2 S-Paramics
S-Paramics软件是由英国SIAS公司研发的交通仿真软 件，可用于模拟各种交通和运输问题。适用于各种交通网络 的仿真需要，如单个交叉口、拥挤的高速公路以及整个城市 交通系统。S-Paramics软件系统主要组件包括以下10各方 面：
（1）S-Paramics浏览器 （2）编辑/模拟/可视器 （3）模拟/可视器 （4）批运行 （5）矩阵估计 （6）统计 （7）批处理器 （8）经济评价 （9）高级控制接口
（1）交通网络基础数据库的建立。通过GIS网络编辑 平台或者直接输入节点类型表、邻接目录表等数据文 件，建立起交通网络结构。
（2）交通需求分析及预测。提供了双约束重力模型、 Fratar模型等交通分布预测模型，OD矩阵合并和图形 分析等工具。
（3）网络交通分析与评价。提供了最短路、多路径容 量限制等交通分配模型，网络运行状况集成分析、交 叉口流向分析等工具。
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，也可以连 线输出各种统计数据，如行程时间、排队长度等。交通仿真 器是一个微观交通仿真模型，它包括跟车模型和车道变换模 型。信号状态产生器是一个信号控制软件，基于一个微小时 间间隔（0.1s）从交通仿真器中提取检测器数据，用以确定 下一仿真时间的信号状态。同时，将信号状态信息回传给交 通仿真器。