交通仿真实验教程-刘博航等主编 课件
交通运输管理仿真实验任务
交通运输管理仿真实验任务交通运输管理是一个复杂而关键的领域，涉及到人员、货物的流动以及各种交通方式的协调运作。
为了更好地理解和优化交通运输系统，仿真实验成为了一种非常有效的研究手段。
交通运输管理仿真实验的目的在于通过构建虚拟的交通场景，模拟各种交通状况和管理策略，从而对交通系统的性能进行评估和预测。
它可以帮助交通规划者、管理者以及决策者在实际实施之前，提前了解不同策略的效果，降低决策风险，提高交通系统的效率和安全性。
在进行交通运输管理仿真实验之前，需要明确一系列的任务和步骤。
首先是确定实验的目标和范围。
这包括要解决的具体交通问题，比如缓解某个区域的交通拥堵、优化公交线路布局，或者提高高速公路的通行能力。
同时，还需要明确实验所涵盖的地理范围和时间跨度。
接下来是收集和整理相关的数据。
这些数据涵盖了交通流量、道路网络结构、车辆类型、出行需求等多个方面。
准确而全面的数据是保证仿真实验可靠性的基础。
例如，对于一个城市的交通仿真，需要获取道路的宽度、路口的信号设置、不同时间段的车流量以及居民的出行习惯等信息。
然后是选择合适的仿真模型和工具。
目前市场上有多种交通运输仿真软件，它们具有不同的特点和适用范围。
有的擅长模拟城市道路交通，有的则更适用于高速公路或者铁路运输。
根据实验的具体需求，选择能够准确反映实际交通情况的仿真模型至关重要。
在构建仿真模型的过程中，需要对交通系统进行细致的描述和参数设置。
这包括道路的物理特性、交通规则、驾驶员的行为特征等。
例如，设定车辆的加速、减速性能，驾驶员对交通信号的反应时间，以及不同类型车辆的比例等。
实验方案的设计也是关键的一环。
需要设计不同的交通管理策略和措施，并在仿真模型中进行实施和对比。
比如，改变信号灯的时长、设置公交专用道、实施交通管制等。
通过对比不同方案下的交通运行效果，找出最优的解决方案。
进行仿真实验时，要仔细观察和记录实验结果。
这包括车辆的平均速度、拥堵程度、延误时间、尾气排放等指标。
VISSIM教程
状态，将鼠标移动至地图上上下约中间位置，左右方向约三分之一处，点击鼠标右键， 确定道路起点，在按住鼠标右键的同时平行移动鼠标，移动至左右方向约三分之二处放 开鼠标右键，如图 2 所示。此时弹出道路属性对话框，如图 3 所示。将车道数量属性改 为“3”，其它保持默认设置，即完成基本路段道路设置，如图 4 所示。(当然还应该进行 为道路命名、更改道路类型等操作，在本实验中由于篇幅限制不再进行。)
设置按钮，选择第一排第二个“流量方向”按钮 （按住鼠标左键移动至第一排第二 个），放开鼠标左键，左侧工具栏第六个按钮变化为曲线箭头图标，即表示目前处于车 辆选择行使方向编辑状态。在此状态下，用鼠标左键点击二车道主路进口路段，选中此 路段，再点击鼠标右键，设置车辆选择行使方向的起点。此时会弹出一个创建流量方向 的对话框，在“time intervals ”对话框中点击“new”，在弹出“time intervals”对话框 中点击“OK”，此时创建流量方向的对话框的 OK 按钮变为可用，点击该“OK”，完成 车辆选择行使方向的起点设置。二车道主路进口路段出现一条红色线条，如图 13 所示。
8
远航交通控制与检测工作室
/lbh
置。
提示：此设置可理解为由二车道主路进口进入的交通流量在驶出路网时，在二车道主路出口与一车道 匝道出口之间的比例为 8：2。如需删除流量方向的设置，则在其红色线条处按住左键不放，用鼠标将 将其拖离道路，则系统就会询问你是否删除此流量方向设置。
图 6 交通流量设置界面
6、 点击 Simulation-Continuous (仿真-持续)，将文件存在 D 盘/“学号+姓名”文件夹内，将
看到二维动画仿真，如图 7 所示。用鼠标左键点击左侧工具栏第二个按钮 ，出现放 大、缩小等图标，可用这些功能改变查看状态。
道路交通仿真模型与方法_图文
16
微观仿真软件能够描述的交通现象
交通现象 排队 路傍停车 交织运行 行人约束 突发事件 天气条件 车辆类别 发动机模型 环岛 停车场搜索 公共交通 自行车/摩托车 交通镇静措施
描述方法 通过可利用空间约束、跟车及换道刻画； 通过特定节点、路段上车辆的状态来刻画；
五是交通出行的技术性能指标，如费用与燃料 消耗。
21
仿真评价指标
目标
效率
安全
指标
速度 出行时间 拥挤 出行时间变化率 排队长度 公交管制 方式选择 车头时距 超车 事故数量 事故/速度严重性 离碰撞时的时间间隔 行人作用
提供率
87% 87% 71% 68% 65% 26% 16% 42% 26% 16% 16% 16% 16%
基本的仿真技术
几乎所有的仿真软件均采用面向对象的编程技术 ．绝大部分采用了时间扫描的描述方式．且多为 微观仿真。
24
4交通仿真系统的结构
以微观交通仿真系统为例，其结构一般包
括3个主要模块：
一是道路网络描述模块，包括交叉口，路
段，小区等；
二是车路间的信息通信模块，涉及交通流
诱导等问题；
三是车辆动态运行模块。
(3)车辆特性差异大 我国道路上行驶车辆种类繁多，性
能差异很大。性能较差的车辆增加了道路突发事件概率 。
28
要解决的技术关键
(1)建立非机动车与机动车之间的影响模型，包括 在交叉口、有隔离路段及无隔离路段的相互作 用模型；
(2)研究我国国情下道路交通管理计划的计算机描 述模型，重点是城市道路交叉口信号配时对机 动车与非机动车行驶的描述；
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。
微观交通仿真理论与实训 PPT课件(理论篇)第五章 微观仿真模型检验与标定
1.确定设施通行能力测算方法 2.获取模拟设施通行能力
3.选择通行能力影响参数
4.建立标定目标函数
5.寻找最优参数组合
6.参数微调
2
路径选择影响参数标定
全局参数标定和参数微调
3 系统特性标定
用以确定以上标定工作的综合效应
1.确定设施通行 能力测算方法
2.获取模拟设施 通行能力
3.选择通行能力 影响参数
1.确定设施通行 能力测算方法
2.获取模拟设施 通行能力
3.选择通行能力 影响参数
4.建立标定目标 函数
5.寻找最优参数 组合
6.参数微调
1 设施通行能力影响参数标定
微观仿真软件并不能直接输出设施通行能力值，需要仿真研究人员人为设置获取设施 通行能力的方法，然后统计最大小时流率。
例如：可以利用信号灯控制手段使车流排队，以获取饱和车流。 一般来说，仿真模型出现拥堵的地点应该与真实场景相同。 调试方法： ①如果没有产生真实场景中的交通瓶颈点，可以增加交通需求创建与真实场景相同的模拟 条件，标定通行能力影响参数； ②出现瓶颈点与现实场景不同，那么需要调整仿真模型中瓶颈点的通行能力。 设施通行能力的获取方法与第1步相同。
4
步骤四：仿真待标定参数评价
➢ 仿真系统涉及很多可控参数，且每一个参数都有 不同的取值范围，对每一种可能的情况都做相应 的排列组合，显然是很难应用于实际操作的。例 如，如果仿真系统有8个可控参数，每个参数取 值分为5个级别，则需要做的仿真试验有58 （390625）次。
➢ 运用优化算法实现参数的自动标定意义重大。
3
掌握微观仿真软件交通仿真机理
2 检验交通基础数据
观察仿真生成动画场景
5.1 仿真模型的检验
交通仿真技术(Transcad)实验报告
图 7 对两个数据表进行拼接
11
实验三
实验名称：重力模型用于出行分布预测 实验内容：
实验三的主要内容包括交通分区阻抗分析、阻抗函数类型的选择、阻抗函数 的参数标定以及交通分布预测。 1 、创建质心连杆和交通网络 先创建质心地理文件， 再为为节点图层地理文件添加一个名为 Index （Integer 型）的属性字段。通过 Tools/Map Editing/Connect 菜单项，完成小区质心与现有 路网的连接。打开路段图层的数据表文件，完成质心连接线的属性设置。最后通 过 Networks/Paths 菜单下的 Create 命令完成道路网络的创建。 2 、生成小区间阻抗矩阵及矩阵索引转换 先筛选出质心节点，再生成小区间的最短出行时间矩阵。 但这样生成的阻抗 矩阵对角线上的阻抗值（区内出行阻抗）为 0，不能用于包含区内出行的出行分 布过程，还需要对其进行相应的处理，手动输入小区内部的出行时间阻抗，填充 到矩阵的对角线中。 然而，生成的阻抗矩阵的索引号与交通小区的编号并不一致，不能直接用于 交通分布，因而还需要对其进行转换。 3 、出行分布预测重力模型的标定 校准重力模型包括评估阻抗函数的参数（或者摩擦因子表中的数值） ，以便 使重力模型再运行时，尽可能的使结果与基年出行量、吸引量及基年出行距离分 布接近。重力模型较清楚地表达了空间交流量与交通小区间阻抗的相互关系。 4 、重力模型用于出行分布预测 需要的数据有现状小区间的阻抗矩阵、 未来年的出行产生量吸引量表和刚刚 标定好的阻抗函数值。 先打开包含未来年各小区出行发生量和吸引量数据的数据 表文件，执行 Planning/Trip Distribution/Gravity Application 菜单项命令，输入各 参数，最后即可得到未来年的 OD 分布矩阵。
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。
交通仿真理论与实训PPT课件(实验篇)
实验一
车道宽度对车道通行能力影响
实验目标 背景知识 实验设计 数据分析 实验小结
实验目标
➢ 研究仿真场景中车道宽度变化对单车道通行能力的影响； ➢ 熟悉微观交通仿真实验基本方法与流程； ➢ 理解应用仿真分析方法求解道路交通设施通行能力的基本思路； ➢ 融合统计学知识分析不同车道宽度对通行能力影响分析。
车道宽度为3.50m路段
RD
40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
c6
2435 2441 2317 2471 2563 2464 2360 2389 2399 2536
车道宽度为3.75m路段
RD
40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
c7
2438 2383 2477 2353 2477 2507 2360 2320 2314 2556
检测器的车辆数量。
数据分析
车道宽度为2.80m路段
RD
40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
c1
2448 2284 2412 2513 2343 2536 2372 2477 2343 2376
车道宽度为2.90m路段
RD
40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
通过相同方法，可以获取所有 路段不同随机种子下通行能力 值。由本表可以看出同一车道 宽度、不同随机种子影响下， 路段通行能力是有所差异的； 不同车道宽度条件下，车道通 行能力数值也有所不同。那么 在仿真场景下，车道宽度究竟 有没有显著影响，需要应用统 计学中假设检验方法来对数据 之间差异性进行分析。
实验设计—模型构建
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3.5
214
6
3.0
326
6
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《交通仿真实验教程》
底图
4.1 实验数据
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《交通仿真实验教程》
4.2 新建文件与导入底图
新建文件 打开工程文件并导入底图
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《交通仿真实验教程》
4.3 创建行人车辆构成
添加行人速度期望分布 创建行人车辆构成
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3.4 改变交叉口控制方式
修改已设冲突区 删除已设冲突区
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3.4 改变交叉口控制方式
设置停车标志 查看节点评价文件
北进口停车标志
南进口停车标志
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《交通仿真实验教程》
第4章 非机动车和行人仿真
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《交通仿真实验教程》
路边
2东进可变道路段 1西出口 育才街公交站点
2路
路边
2东进可变道路段
1南出口
育才街公交站点 体育大街公交站点
3路
港湾式
1西进可变道路段 2东出口 师大公交站点
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《交通仿真实验教程》
5.2 新建文件和导入底图
新建文件 加载底图 调整底图比例
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5.3城市干道两相邻交叉口道路仿真系统的建立
《交通仿真实验教程》
4.4 交叉口东进口方向过街行人仿真
创为建东东进进口口人人行行 横横 道道 添加流行量人信号
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《交通仿真实验教程》
4.4 交叉口东进口方向过街行人仿真
编为辑东交进叉口口行节人点 和车流交汇添加冲突区
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4.5 完成交叉口其它方向过街行人仿真
3.2 检测器设置与评价
在东进口直行车道上设置排队计数器 对排队长度及排队次数进行评价
排队计数器
勾选“排 队长度”
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3.2 检测器设置与评价
设置节点 节点评价设置 评价文件输出
添加 删除
上移
下移
选中参数 已添加的参数
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3.3 改变车速分布与车辆构成
全部信号灯布置完毕
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2.5 交通信号及让行规则设置
北进口左转显红 色，表示需让行
南进口直行显绿色， 表示具有优先权
北进口直行显 绿色，表示具 有优先权
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南进口左转显红色， 表示让行冲突车流
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2.5 交通信号及让行规则设置
完成效果
—
左转
北
进 口
直行
1
3.5
右转
50
200
400
150
出口
1
3.5
—
—
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《交通仿真实验教程》
2.2 导入底图
调加整载底图比例
已导入的 底图文件
打开的底图
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2.3 东西进口及对应出口交通仿真
西东进口仿真
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2.3 东西进口及对应出口交通仿真
在西进口车道1上设置数据检测器 对西出口车道1上的车辆数量和占有率进行评价
勾选“数据 采集”
数据检测器
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3.2 检测器设置与评价
在东进口直行车道上设置行程时间检测器 对东进口直行车道上的车辆行程时间和延误 进行评价
检测器终点
检测器终点
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《交通仿真实验教程》
创为建其其它它进进口口人行人行行横和横道车道添流加交行汇人添信加号冲突区
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4.6 创建非机动车车辆构成
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《交通仿真实验教程》
4.7 交叉口东进口方向非机动车仿真
创为建东东进进口口非非机机 动动 车车 道 流道 添 设 和加 置 与出 路 专 其口 径 用冲车 决 信突道策号交通流设置冲 突区
裕华路与体育大街交叉口道路交通基本数据
方向
左转
东
进 口
直行
右转
出口
左转
南
进 口
直行
右转
出口
左转
西
进 口
直行
右转
出口
左转
北
进 口
直行
右转
出口
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车道数(条) 1 2 1 4 1 2 1 4 1 3 1 4 1 2 1 4
单车道宽度(m) 交通流量(v/h) 合计(v/h)
3.5
200
3.5
1300
难点提示： （1）非机动车二次过街设置。
（2）机非冲突设置。
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基础数据
4.1 实验数据
进口 东 南
方向 左转 直行 右转 左转 直行 右转
交通流量基本数据表
非机动车 （b/h）
60
进口合计 （b/h）
非机动车道 单向行人 人行横道 宽度（m） 流量（p/h） 宽度（m）
距离
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1.3 设置行程时间检测器
评价结果输出
选中行程时间
平均行程时间
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1.4 道路的连接和路径决策
添 连加 接出 匝口道匝道
按按钮钮凸凸显显
选择车道1 连接器起点
选匝中道起点 连接器终点
选择车道1 匝输道入终5 点
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《交通仿真实验教程》
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《交通仿真实验教程》
第3章 检测器设置与参数评价
东直终
北右终
北直起 北右起 北左起
东右终
东左起
东右起
东直起
北直终
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东左终
北左终
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第3章 检测器设置与参数评价
实验目的：掌握常用检测器的设置方法，改变车 速分布、交通组成以及交叉口控制方式后分析不同 条件下各种交通评价参数的变化。 实验原理：通过在路网上设置检测器获得各种评 价指标。 难点提示：交叉口处冲突区域集的设置。
改变“1东出口”路段 1北进口左转连接器设置。 1南进口右转连接器的平滑处理 设置路段流量 设置1号交叉口西进口方向入口路径决策
东西进口仿真
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2.4 南北进口及对应出口交通仿真
南进口直左右行转
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2.4 南北进口及对应出口交通仿真
南进混路径决策
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2.4 南北进口及对应出口交通仿真
北进口直右左行转
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实验原理：以城市干道上两个相邻路口为例，说明路 口连接成路网的方法，并在此基础上说明城市干道交 通信号协调仿真方法和公交站点线路的仿真方法。
难点提示： （1）干道信号协调时相位差的设置方法。 （2）有公交专用道情况下公交线路和站点的设置。
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5.1 了解熟悉实验数据
新建期望车速分布 新建车辆构成
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3.3 改变车速分布与车辆构成
改变裕华路上车辆构成 查看节点评价文件
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3.4 改变交叉口控制方式
删除交叉口所有信号灯 交叉口的冲突区域集设置 查看节点评价文件
删除
选中信号灯
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1.5 冲突区的设置
仿真查看
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第2章 十字信号交叉口
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《交通仿真实验教程》
第2章 十字信号交叉口
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.
实验原理：平面交叉口是交通系统中最常见的 元素之一，对它的仿真应包括道路、车辆和交 通管控措施等。
2.4 南北进口及对应出口交通仿真
北进混路径决策
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2.5 交通信号及让行规则设置
信号配时方案
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2.5 交通信号及让行规则设置
东进口右左直转 行信21转号信灯号设灯置设置
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《交通仿真实验教程》
2.5 交通信号及让行规则设置
1820
3.5
320
3.5
—
—
3.5
220
3.5
600
960
3.5
140
3.5
—
—
3.5
230
3.5
1200
1750
3.5
320
3.5
—
—
3.5
260
3.5
900
1520
3.5
360
3.5
—
—
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5.1 了解熟悉实验数据
公交线路数据
公交线路 公交站点类型
起点
终点 经过的公交站点
1路
例，练习这些基本的交通仿真操作。 难点提示：
（1）道路连接。 （2）路径决策。 （3）检测器设置。
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《交通仿真实验教程》
1.1 界面认识
上部工具栏