交通模型1 概述
四步骤交通需求预测模型(1)概述与出行生成预测
精选2021版课件
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1 出行生成预测：出行产生量预测
回归分析法
（3）参数标定
p1
1 x11 x1n
P=XB
P
p
2
X 1
x21
x2n
X’P=(X’X)B
p
m
1
xm1
xmn
其中可以证明： 当各变量Xi线性无关时，矩阵
（X’X）可逆
b0
B
b1
(
X
T
X
)1
X
T
P
精选2021b版m课件
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1 出行生成预测：出行产生量预测
类型分析法 （3）家庭类型划分
[案例]：英国伦敦1963年交通规划家庭类型划分 1）年收入（英镑）划分为6级
收入级别 收入范围
1 <500
2 500~ 1000
3 1000~ 1500
4 1500~ 2000
5 2000~ 2500
6 >2500
类型分析法 （3）家庭类型划分
[案例]：英国伦敦1963年交通规划家庭类型划分 3）拥有车辆数划分为3类 0辆，1辆，≥2辆
根据以上划分可以看出，伦敦1963年规划把家庭 划分为6×6×3=108类
精选2021版课件
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1 出行生成预测：出行产生量预测
类型分析法
（4）模型
Pi as N si Ni as si
类型分析法
[例题]
解：由题设知预测未来家庭总数Ni=8000，由类型 分析法模型得
Pi as N si Ni as si 8000 (2.5 0.02 2.9 0.05 9.0 0.03) 34678
交通一张图汇报
省 级
卫 生 厅
交 通 厅
公 安 厅
国 土 厅
建 服务 设 …… 聚合 厅
基于地理空间框架 信息整合与共享
地理 信息 平台 地理 信息 平台 地理 信息 平台
省级综合应急系统
基于服务与消息 业务流程再造
市 级
卫 生 局
交 通 局
公 安 局
国 土 局
规 服务 划 …… 聚合 局
市级综合应急系统
地理信息共享与应用扩展
15
1.3.1 系统设计
产品 门户系统 服务平台 支撑系统 应用
服务端软件系统
扩展服务
数据管理系统
数据模型库
扩展插件
扩展数据模型
“交通一张图”平台
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• 功能设计
数据
模板
基础 数据 公路 数据 海图 ……
1.3.2 系统设计
数据
处理
导入
快速
配图
人工 配图 标准 模板 默认 风格 推荐 模板 ……
一 张 图 管 理 模 式
交通一张图模式共享服务平台
1.1.2“一张图”信息整合应用 地理 模式 国 信息
行业应用深化 行业应用软件
家
卫 生 部
交 通 部
公 安 部
国 土 部
建 服务 设 …… 聚合 部 行业应用深化 平台
跨部门业务协同
国家综合应急系统
“一张图” 信息整合共享 服务聚合 模式
纵 向 到 底
2.1.1 数据导入
• 基础数据 • 公路数据 • 海图数据 • （演示）
2.1.2快速成图
• 地图模板 • （演示）
2.1.2快速成图
• 交通符号库 • （演示）
第九章 基本交通分配模型1
Step0：初始化。将每组OD交通量平分成N等份，即
使
q
n rs
qrs
N。同时令
n
1，x
0 a
0，。a
Step1：更新路段行驶时间
。 t
n a
ta
(
x
n a
1
)，a
Step2：增量分配。按Step1计算出的路段时间 ，用最
短路分配法将
q
n rs
q rs
N 分配到网络中去，得到一组附
加交通流量 {yan}。
一、用户平衡分配模型及其求解算法
◦ （1） 模型化
◦ 其中，hkrs：OD对rs间第k条径路的交通量。 tkrs ：OD对rs间第k条径路的行驶时间。 trs：OD对rs间最短径路的行驶时间。 qrs ：OD对rFra bibliotek的分布交通量。
【例9-3】 如图表示了一对由两条可选路径连接的起终点， t1,t2分别表示路段1,2上的交通时间，用x1, x2表示相应的交通流 量，q表示总的OD流量，则q=x1+x2。
◦ 对于完全满足Wardrop原理定义的平衡状态，则称为平衡 分配方法；对于采用启发式方法或其他近似方法的分配模 型，则称为非平衡分配方法。
交通分配模型
均衡模型 非均衡模型
用户均衡模型扩展 标准用户均衡模型 系统优化均衡模型
最短路分配模型 增量分配模型 二次加权分配模型 其它分配模型
弹性需求模型 变分不等式模型
(5)计算 h12与h11，h22与h21，h32与h31 间的相对误差δi2
12
=
|
100
0.1
|
/0.1
999，
2 2
=|100-200|/200=0.5，
VISSIM初级教程(一)
VISSIM路网建模
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3、定义车辆类别、车速分布、交通构成
车辆模型 车辆类型 车辆类别 车速分布 交通组成
VISSIM路网建模
25
4、交通流量输入，不含公交车流量
创建 设置（交通组成、时间段、精确输入或随机输入）
VISSIM路网模
26
5、行驶路径
设置分配路径
粘贴、拷贝
VISSIM路网建模
VISSIM微观仿真作用、基本流程介绍
4
1、微观仿真作用
现状交通流运行状况评价——发现问题 交通流组织设计方案评价——优化系统 实时交通系统状态评估——监控系统，属高级应用
VISSIM微观仿真作用、基本流程介绍
5
2、VISSIM应用、举例
是一种微观、时间驱动、基于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，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。
对话框“车道变换”和“相邻”的各自功能。
其他参数
17
VISSIM图形界面
18
1>.用户界面
VISSIM图形界面
19
1>.用户界面
标题栏 显示仿真程序的名称，版本和输入文件名称 菜单
某些菜单命令指向子菜单或窗口： 显示一个下拉菜单，...打开一 个窗口
用户可以重新排列、插入、删除菜单选项，所有的菜单命令都可以 放置到任何一个工具栏内 工具栏 控制路网编辑器和仿真功能。支持拖动、自定义设置 状态栏 显示编辑说明和仿真状态 滚动条 路网可视区域的垂直和水平滚动
21
1、添加背景图片，设置比例尺
导入 移动、设置坐标 设置比例尺 保存，生成BGR文件
VISSIM路网建模
城市交通规划模型
2010 ？
用地类型
开发区
-
305.76 815.06
？
用地、建筑面积 建筑密度 容积率
远城区 合计
-
1664.02 1260.73
？
-
3967.15 3152.02
基础分析： 1.比对从规划编制到规划实施各审批阶段容积率的
知识树
变化情况
江岸区
空 间
江汉区
维 度
武昌区
黄陂区
2.月度、年度城市建设规模分析，环比、同比
早期的研究主要集中在城市交通的负载能力上，以满足 快速增长的车辆对交通的需求。目前多关注于交通系统对环 境的影响。
二、规划交通模型
1、交通规划
系统监测和数据采集 问题、目标分析 建模，分析和预测 可行方案评估 规划实施 评价反馈
二、规划交通模型
2、交通规划模型
交通规划始于对交通模型的建立和研究。交通模型是交 通规划的一个重要部分，在60年代由美国和英国提出并得到 长足的发展。
三、实例
1、背景
基础资料： 区域边界、道路、人口、公共设施 土地利用等矢量数据。
主要道路及人口分布图
三、实例
1、城市交通流量分析
目标：建立交通四阶段模型，生成城市道路交通流量。（城 市交通以机动车为主）
三、实例
1.1、交通区域划分
根据人口将研究区域划分为内径300米的六角格网
根据人口、土地利用现状、公共设施分布细分TAZ(交通分析区) 目标区具有相同的出行模型，区内无出行或可忽略。
三、实例
1.2、出行生成
以人口、土地利用现状、公共设施为因 子，应用出行生成模型得到每个区域的 出行和出行吸引数据。
出行密度图
交通工程中的交通流模型
交通工程中的交通流模型随着城市化进程的加速，人们的出行需求也越来越强烈。
交通工程作为一门综合性学科，旨在为城市交通提供科学的规划和管理。
而交通流模型是交通工程中非常重要的研究领域，掌握了交通流模型，可以更准确地预测道路拥堵状况，制定科学的交通规划，提高城市的通行效率。
一、什么是交通流模型？交通流模型是指对交通环境中各种因素的分析和模拟，以便更好地了解流量、流速、密度、通行状况等交通行为和地段的各种规律。
主要包括宏观模型和微观模型。
宏观模型是基于系列统计数据，采用概率分析和流量预测的方法，根据交通环境的总体特征，对交通流动规律、特征参数等进行研究和分析。
微观模型是基于道路拓扑结构和行车规则，通过对单车辆运动状态的模拟，描述交通环境中车辆的一系列动作和行为，并探究其因素、变化和效果等方面的规律。
二、交通流模型的应用交通流模型的应用十分广泛。
应用交通流模型，可以确认拥挤路段及其所引起的拥堵原因，预测交通环境中的流量、速度、密度和通行能力，评估道路改善项目等。
在城市交通规划和设计中，交通流模型是一种非常有效的工具，可协助规划者制定科学的规划和解决实际问题。
三、常用交通流模型常用的交通流模型主要包括饱和流模型、排队模型、微观交通流模型等。
1.饱和流模型饱和流模型是交通流模型中常用的一种，它是即时流量和容量的比值。
在道路饱和时，路段上的车辆数已经超过了它所能承载的容量，此时路段的通行能力和效率就会降低。
因此，在交通规划中，饱和流模型可以用来了解道路瓶颈、道路吞吐量和等待时间等因素。
2.排队模型排队模型通常用于衡量交通拥堵状况，这类模型假设车辆以一定的速度前行，当前方存在车辆时，车辆必须改变速度或停下，引发拥堵。
排队模型可以表达车辆之间相互作用关系，以及车辆的移动效率等。
3.微观交通流模型微观交通流模型主要研究单个车辆行驶的动态特性，包括车辆行驶速度、车道变换、加速和减速规律、路线选择等行为。
与宏观模型不同，微观模型更进一步地分析交通流，能够更准确地反映实际交通状况。
VISSIM使用说明1
VISSIM 仿真软件简要说明一 、VISSIM 仿真系统基本原理VISSIM 是一个微观交通流仿真系统，由德国 PTV 公司开发。
仿真模型基于时间步长 和驾驶员行为，可以模拟城市交通和公共交通。
可以分析在一些限制条件下（例如：车道组 成、交通组成、交通信号灯、公交车站等）交通运行情况。
从而成为一个评价多方案的有效 的分析工具。
软件使用的是包含跟车和车道变换逻辑的微观交通流模拟模型。
系统核心仿真模型-车辆跟踪模型采用德国 Karlsruhe 大学 Wiedemann 教授的"心理--物理学跟车模型"，模型建 立在司机反应行为之上。
对仿真模型精度影响最重要的因素是模型对车辆模拟的真实性，与 简单的定速度和固定跟车模型相比，VISSIM 所使用的"心理--物理学跟车模型"的基本观点 是：一个较快车辆的司机在接近一部较慢速行驶车辆时，他将减速至个人的心理阀值，由于 它不能精确决定前面车辆的车速，他的速度将减至低于前面车辆的车速，当减至另一个心理 阀值时，他将又慢慢地加速。
其模拟结果就是车辆加、减速反复迭代的过程。
VISSIM 内部由两个不同的程序，即交通仿真器和信号状态发生器所组成，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（步长可以小到十分之一秒）不断地从交通仿真器中获取检测信息，于是，它将决定下一 仿真时刻的信号状态并将这信息传送给交通仿真器。
随机的车速分布和极限车间隔可以反映个体驾驶员的行为特征。
这个模型通过德国 Katlsruhe 工程大学多方面观测后，加以校核和标定。
定期的观测和模型参数更新保证了驾驶 员行为和车辆改进的变化在模型中得以反映。
每一独立的驾驶员—车辆单元具有三类特征： 1． 车辆特征 长度、最大车速、潜在加速、路网中的实际位置、实际车速和加速度 2． 单个驾驶员—车辆单元的行为特征 驾驶员心理敏感度阀值（估计能力、冲动性）、驾驶员记忆力、基于现状车速和驾驶 员期望车速的加减速 3． 互相影响的多个驾驶员—车辆单元考虑在同一车道和相邻车道行驶的前车和跟随车辆、考虑路段和下一交叉口、考虑 下一个信号灯二 、VISSIM 仿真系统基本技术路线(改)调查交通量或者预 测交通量道路平面图（BMP）初始配时和交通组 织方案初步建立仿真路网仿真流量与输入 流量是否吻合NO 仿真网络检查YES 仿真运行仿真动画和评价指标输出是否符合要 求NO 调整方案YES 输出优化后的方案三 、VISSIM 仿真系统基本功能VISSIM 可以作为许多交通问题分析的有力工具，它能够分析在诸如车道特性、交通 组成、交通信号灯等约束条件下交通运行情况，不仅能对交通基础设施实行实时的运行情况 交通模拟，而且还可以以文件的形式输出各种交通评价参数，如行程时间、排队长度等。
交通流理论第一章
第一章绪论交通流理论是研究交通流随时间和空间变化规律的模型和方法体系。
多年来，交通流理论在交通运输工程的许多领域，如交通规划、交通控制、道路与交通工程设施设计等都被广泛地应用着，应该说交通流理论是这些研究领域的基础理论。
近些年来，尤其是随着智能运输系统的蓬勃发展，交通流理论所涉及的范围和内容在不断地发展和变化，如控制理论、人工智能等新兴科学的思想、方法和理论已经用于解决交通运输研究中遇到的复杂问题，又如随着计算机技术的发展，模拟技术和方法越来越多地被用来描述和分析交通运输工程的某些过程或现象。
第一节交通流理论的沿革交通流理论的发展与道路交通运输业的发展和科学技术的发展密切相关，在交通运输业发展的不同时期和科学技术发展的不同阶段，对交通流理论的需求和研究能力都不同，因此产生了交通流理论的不同发展阶段。
按照时间顺序，交通流理论可以划分为三个阶段。
创始阶段此阶段被界定为20世纪30年代至第二次世界大战结束。
在此期间，由于发达国家汽车工业和道路建设的发展，需要摸索道路交通的基本规律，以便对其进行科学管理，道路交通产生了对交通流理论的初步需求，需要有人对其进行研究。
此阶段的代表人物为格林希尔治（Bruce D.Greenshields）, 其代表性成果是用概率论和数理统计的方法建立数学模型，用以描述交通流量和速度的关系，并对交叉口交通状态进行调查。
正是由于其奠基性工作，人们常常称格林希尔治为交通流理论的鼻祖。
快速发展阶段此阶段被界定为第二次世界大战结束至20 世纪50 年代末。
在这一阶段，发达国家的公路和城市道路里程迅猛增长，汽车拥有量大幅度上升，此时交通规划和交通控制已经提到日程。
如何科学地进行交通规划和控制，需要交通流理论提供支持。
此阶段的特点是交通流理论获得高速发展，并产生了多个分支和学术上的多个代表人物。
学术分支包括：车辆跟驰（car following ）理论、基于流体力学的交通波理论（traffic wave theory）和排队理论（queuing theory）等。
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行测试和评价
五、交通模型的发展动向
4、精度动向
经过长足发展，预测精度有较大提高
与要求相比还有差距 模型技术原因、客观因素共同影响
《城市交通模型技术与应用—城市交通模型研讨
会》，同济大学出版社，2008年4月
第一章 概述
一、交通模型的概念
二、我国交通模型的发展历程
三、交通模型的功能及分类 四、国内典型城市交通模型介绍 五、交通模型的发展动向
一、交通模型的概念
交通模型是运用字母、数字和图形等一系列符号，
描述交通行为及其内在本质的抽象模型。
上世纪七十年代末，上海开展了交通模型的初期 研究。 1985年，上海决定编制综合交通规划，次年开展 第一次综合交通调查。同美国交通咨询公司合作， 建立了TP模型，主要研究上海市区范围交通状况。
二、交通模型的发展历程
1992年，上海交通所与美国COMSIS公司合作改
进模型技术。
1995年，上海开展全市第二次综合交通调查，并 对模型技术和功能进行了较大程度的改进，主要研 究区域扩展到中心城范围(外环以内)。 2004年，上海开展全市第三次综合交通调查，建 立了比较完整的上海市交通规划模型。
4、杭州
区域差别化的交通模型
五、交通模型的发展动向
1、理论动向
目前以Trip-based理论为基础，无法有效分析交通行为与活动
Activity-based理论认为交通行为是基于一系列人们活动而产生
之间的关系。
的。目前仍处于前期研究阶段，尚未进行实践应用。
五、交通模型的发展动向
2、规模动向
融合了经济学、社会学、行为学、交通工程学等 多种学科理论，运用数理方法和计算机软硬件，为 政府进行交通投资、规划、建设、运行等各阶段决 策和管理提供重要的定量分析技术支撑。
二、交通模型的发展历程
100多年前
美国在建设高速公路中开始使用简单交通模型，
进行交通流量预测。 人工采集流量、密度和车速等数据，建立交通模 型反映公路设施与交通流的关系，编制高速公路规 划。
北京市四层次交通模型及应用
四、国内典型城市交通模型介绍
1、北京
北京市交通模型体系依据空间区域划分, 以宏观、中观、微观模
型为原型构建了四层次架构, 即市域交通模型、市区交通模型、区域 交通模型、微观仿真模型。
北京市四层次交通模型及应用
四、国内典型城市交通模型介绍
1、北京
模型应用主要体现在以下几个方面:
二、交通模型的发展历程
20世纪50~60年代
交通模型在欧美发达国家得到大力发展和广泛应
用。 美国联邦3C法案规定，人口大于5万，要获得交 通拨款，在编制交通规划时必须使用交通模型技术。
二、交通模型的发展历程
20世纪70年代末，80年代初
交通模型技术引入我国。
北京、上海、天津、广州等建立各自的交通模型。
交通模型
主要内容
第一章 概述 第二章 模型基础数据采集与校核 第三章 用地与交通需求关系模型 第四章 交通出行生成模型
第五章 交通出行分布模型
第六章 交通方式选择模型 第七章 交通量及客流分配模型 第八章 交通模型的应用
教材及参考资料
《城市交通规划》，裴玉龙等，中国铁道出版社， 2007年8月 《上海交通模型体系》（第1版），陈必壮等，中 国建筑工业出版社，2011年11月
2、分类
按模型内容
用地与交通需求关系模型 机动车总量及分布模型 出行生成模型 出行分布模型 方式选择模型 道路网车流分配模型 公交线网客流分配模型 ……
四、国内典型城市交通模型介绍
1、北京
北京市交通模型体系依据空间区域划分, 以宏观、中观、微观模
型为原型构建了四层次架构, 即市域交通模型、市区交通模型、区域 交通模型、微观仿真模型。
道路模型：范围同战略模型，主要为道路网络规划、交通量预 公交模型：主要为公交网络规划和客流预测服务。
展政策制定服务。
测、收费敏感性分析、需求管理分析服务。
四、国内典型城市交通模型介绍
3、深圳
一体化的城市交通模型
不同层次模型一体化 动态、静态交通模型一体化
模型开发和应用一体化
四、国内典型城市交通模型介绍
交通模型的规ห้องสมุดไป่ตู้不断扩大
研究空间范围不断延伸 交通小区个数不断增加
交通系统种类和网络日趋复杂
基础信息采集范围和数量不断增加
五、交通模型的发展动向
3、功能动向
目前涵盖土地、经济、安全、环境、能源等多方面
重大基础设施的类型选择、规划、建设和运营管理方案与成本、
吸引客源、覆盖范围、动拆迁户数、环境影响和城市美观等方面进
三、交通模型的功能及分类
1、功能
评估基础设施建设存在风险，进行决策；
分析交通现状，预测未来趋势，为编制交通规划、 政策等提供技术支撑。
三、交通模型的功能及分类
2、分类
按研究空间范围
市区交通模型 市域交通模型 区域交通模型
按模型规模
宏观交通模型 中观交通模型 微观交通模型
三、交通模型的功能及分类
辅助交通战略与政策制定 为城市交通规划提供强有力的定量分析数据
为局部区域交通组织和优化提供支持
奥运仿真平台的建立服务于北京2008年奥运交通
四、国内典型城市交通模型介绍
2、广州
综合、系统、精确的交通规划模型
区域模型：覆盖广州、佛山、东莞三市，主要为区域交通规划 服务。
战略模型：涵盖广州市区，主要为城市综合交通规划、交通发