一章绪论北京交通大学丁勇交通仿真技术.ppt
合集下载
绪论 交通运输工程学课件 共55页PPT资料
20 世纪展现了交通科技与创新的最大变革。
从飞机的发明到民用航空业的暴发性增长； 从汽车的大量生产到高速公路系统的建设； 从标准集装箱的发明到海洋货运的兴起； 从日本第一条新干线的开通到目前四处延伸
的欧洲高速铁路网的运营。
二、现代交通运输的特征
2.1 水路运输
运量大 运输成本低 通过能力大，占地少，投资省 速度慢 风险大，受自然条件限制较大
水路运输的特征——成本低
除运河以外内河航道都是利用天然江河 加以整治，修建必要的导航设备和港口 码头等就可通航；
海运航道是大自然的产物，一般不需要 人工整治，且海运航线往往可以取两港 口间的最短距离。
一般说来，河运的平均运输成本比铁路 略低，而海运成本则远比铁路为低，这 是水路运输的一个突出优点。
学习目的
了解现代化运输的种类及其作用 分析不同运输方式优缺点及其使用条件 了解各种运输方式的运输组织 建立各种运输方式优势互补、协调发展的观 念
绪论
本章结构
1. 交通运输及其种类 2. 现代交通运输的特征 3. 交通运输在国民经济中的地位 4. 交通运输的发展
一、 交通运输及其种类
1.1 交通运输的含义
开始的。是社会生产和再生产必备条件。。
物流和商流的关系？ 商流是前提，物流是基础。。
交通运输创造的是商品的价值?还是使用 价值?
货运是物质生产活动，为社会创造价值 客运是服务行为，不直接产生社会财富
1.3 运输方式的种类
现代交通运输主要包括铁路、公路、水路、航 空和管道五种运输方式。 各有其不同的技术经济特征与使用范围。 新型交通工具不断产生。如磁浮列车。
二、现代交通运输的特征
2.2 铁路运输
运量较大 速度较快 运输成本低 受气候条件限制较小 环境污染小 运输适宜类型
智能交通系统 第14章-交通仿真系统
实时交通数据采集
真实车辆 检测数据
接口软件
信号控制机
接口设备 真实交 通信号
仿真控制软件
仿真系统 交通控制在线仿真系统工作原理图
第4节 多维度一体化仿真技术
多维度一体化交通仿真可 以理解为将多个能够实现微观、 中观以及宏观仿真的交通仿真 软件集成为一个能够实现多个 功能的仿真软件系统，使之能 够根据实际研究的需要调用不 同的仿真模型，并且能够实现 对仿真资源的统一管理。
LOGO
第14章 交通仿真系统
第1节 交通仿真系统概述
概述
1.交通仿真系统的概念 2.交通仿真系统的分类
2016/5/16
章节内容
1 交通仿真系统概述 2 交通仿真模型与系统介绍 3 在线交通仿真技术 4 多维度一体化仿真技术 5 用于ITS评价的仿真技术 6 应用案例
第1节 交通仿真系统概述
1.交通仿真系统的概念
仿真技术一般是指在硬件平台（例如PC机、工作站等）， 通过利用仿真模型对ITS项目进行效果预测和评价。它与现场测 试相比，更加灵活、便宜，而且不会对当前的交通系统产生影响， 更能够对容易产生灾难性后果的方案进行评价，消除了现场测试 可能产生的灾难后果。
第5节 用于ITS评价的仿真技术
1.用于ITS评价的仿真技术概述
算 项目效益计算
项目成本效益分析
评价指标体系 项目多目标分析
评价结论
ITS项目评价的层次关系图
第5节 用于ITS评价的仿真技术
3.面向ITS的仿真模型
交通仿真模型是ITS中进行交通分析的重要手 段和方法，但并非所有的仿真模型都适用于ITS的 分析。
一般而言，面向ITS的仿真模型需要满足一些必要 的条件。
该评价是指比较分 析交通评价指标在 项目实施前后的变 化，根据交通评价 指标的变化定量地 分析项目的实际成 本与效益，对项目 进一步调整，以满 足实际的需要。
交通运输-交通仿真 精品
目录1 交通仿真 (2)1.1 国内外交通仿真研究概况 (2)1.1.1 国外研究概况 (2)1.1.2 国内研究现状 (3)1.2 道路交通仿真研究的意义 (3)2 研究思路 (6)2.1 考虑道路交通仿真的研究阶段 (6)2.2 考虑微观交通仿真模型的基本模块 (6)2.2.1 交通网络模块 (6)2.2.2 交通需求模块 (7)2.2.3 车辆行驶模块 (7)2.2.4 交通控制管理方案生成模块 (7)2.2.5 仿真输出模块 (7)2.3 常用微观交通仿真软件简介 (8)2.4 利用微观仿真软件进行交通分析的一般流程 (9)2.4.1 对象界定 (9)2.4.2 选用合适的仿真工具 (9)2.4.3 数据收集 (9)2.4.4 数据输入 (9)2.4.5 模型的校核和标定 (9)2.4.6 仿真输出分析 (9)2.4.7 不同方案的比较分析 (9)3 基于VC++微观城市交通仿真系统的研究与实现 (10)4 VISSIM软件介绍 (12)4.1 系统的模块构成 (12)4.2 系统的功能 (14)4.3 VISSIM的应用领域 (15)4.4 VISSIM的实践应用 (16)4.5 VISSIM关于微观交通仿真的运用 (16)5 结语 (24)致谢 (25)1 交通仿真交通仿真是20世纪60年代以来，随着计算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交通现象的交通分析方法。
交通仿真是计算机仿真技术在交通工程领域的一个重要应用，交通仿真是复现交通流时间空间变化的技术，交通仿真模型的建立以及交通仿真实验系统的开发是交通仿真研究的两个核心内容。
根据交通仿真模型对交通系统描述的细节程度的不同，交通仿真可分为宏观仿真，中观仿真和微观仿真。
（1）微观交通仿真模型其对交通系统的要素及行为的细节描述程度最高，例如，微观交通仿真模型对交通流的描述是以单个车辆为基本单元的，车辆在道路上的跟车、超车及车道变换行为等微观行为都能得到较真实的反映。
北京交通大学教学课件信息论(共计2部分,共计408页)_部分1
2. 信息的概念理解
运动状态： (moving state)
是事物运动在空间上所展现的形状和态势。 运动方式： (moving manner) 则是事物运动在时间上所呈现出的过程和规律。
直接知识
知识
knowledge
间接知识
现象记录
经验总结
知识也是一种广义的概念 它可以是……
理论推断
1. 信息的通俗理解
2. 信息的概念理解
之所以是广义的定义，是该定义中所指的对象都没 有任何限制。 客观存在的物质（matter）
事物
event
主观思维的精神 ( mind )
运动(motion)泛指一切变化(change)
机 械 运 动
物 理 运 动
化 学 运 动
生 物 运 动
天 体 运 动
思 维 运 动
社 会 运 动
Tet
例1—3. 有27个大小形状相同的小球，知其中 有一重球。问若用天平来判断，最多称几次就 可找出这个重球？当完全解除不定度后所得的 信息量是否要比前一例大？
3. 概率信息的定义理解
题解：因为其余26个球都是重量相同的标准球，故这也是一 个等概率的随机事件；若用天平称重，则一次可得一个三元 判断，即解除1Tet信息。该事件不定度的大小从以下求出：
一共测了三次， 共得3比特信息
3. 概率信息的定义理解
再举一个三元信息(Triple Information)的例子：
所谓三元信息是依赖于一次判断可得三种不同的 结果所解除的不定度，这也是一种衡量不定度大小的 单位；定义为 Tet triple digits Definition:
log 33 1
（Information）。
交通仿真实验教程PPT07
7.2 新建文件与导入底图
新建文件 导入底图
7.3 创建进出口车道
创建进口车道
7.3 创建进出口车道
创建出口车道
7.4 环岛内路段设置
创建环岛内基本路段
7.4 环岛内路段设置
完成环岛内基本路段间的连接
7.4 环岛内路段设置
连接各方向进出口路段与环形交叉口内部路段
“AB”与“南出口” 连接
《交通仿真实验教程》
李克平 主审 刘博航等 编写
交通版高等学校交通工程专业规划教材
第7章 环形交叉口与三维场景
第7章 十字信号交叉口
实验目的：掌握环形交叉口的仿真操作的方法和技巧。 实验原理：本章在分析环形交叉口特性的基础上，进 行环形交叉口仿真。 难点提示： （1）环形交叉口的设置方法。 （2）三维静态模型的添加。
7.1 了解熟悉实验数据
底图
7.1 了解熟悉实验数据
环形交叉口交通流量表
环形交叉口交通流量表（v/h）
进口方向 出口方向 东 南 西 北 合计 东 — 240 1100 121 1461 南 200 — 100 853 1153 西 1100 150 — 122 1372 北 200 1080 112 — 1392 合计 1500 1470 1312 1096 5378
“南进口”与 “AB”连接
7.5 添加流量并设置车Biblioteka 运行规则添加流量 路径决策
决策终点
决策终点
决策点 决策终点
7.5 添加流量并设置车流运行规则
冲突区设置
驶出车流优先 内部环形车流优先
内部环形车流让行
进入车流让行
7.6 添加三维场景
添加三维场景
交通工程学课件(完整版)-
§1－4 我国的交通工程 现状及发展趋势
一. 我国的交通现状
1. 综合运输 2. 公路交通 3. 城市交通
二. 我国交通工程学科的产生及面临的任务
1. 我国交通工程学科的产生 2. 我国交通工程学科面临的任务
(1) 城市交通规划理论与方法研究
①城市交通规划中规划化的交通调查内容、方法研究； ②城市交通 需求预测理论与方法规范化的研究； ③城市交通网络计算机模拟技术的研究； ④城市交通网络规划理论与方法的研究； ⑤城市交通规划方案评价技术的研究； ⑥城市公共交通系统优化理论与技术的研究； ⑦城市交通规划快速反应系统的理论与方法的研究； ⑧现代先进科学方法在城市交通规划中应用的研究。
§2－4 交通密度特性
一. 交通密度的定义
密度 是指在一条车道上车辆的密集程度，即在某一瞬时内每单位长度一条
车道上的车辆数，又称车流密度，常以K表示，其单位为辆/km，（如为多车 道，则应除以车道换算成单车道的车辆数然后再计算，于是有：
式中：K――车流K密度（N辆/km）； K Q N――单车道路段L内的车辆数（辆）；V s
3. 时变化
一天24h中，每个小时的交通量亦在不断地变化。
（1）高峰小时交通量
高峰小时内的交通量称为高峰小时交通量。高峰小时交通量占该天全 天交通之比称为高峰小时流量比(以%表示)。
（2）高高峰小时内某一时段交通量扩大 为高峰小时后的交通量之比。
高峰小时交通量 PHFt t时段内统计所得最高交通量 60
hs=1000/K 式中：hs――车头间距（m/辆）；
K――密度（辆/km）。
车头时距和交通量之间的关系为： ht=1000/Q
式中：Q――道路的交通容量（辆/h）； ht――平均车头时距（s/辆）。
第0章 交通管理与控制-绪论
9
专业建设
美籍华人张秋先生，1980年～回国讲学交通工程 同济大学（杨佩昆、徐慰慈、杨晓光、杨东援）； 东南大学（徐吉谦、王炜、黄卫）； 长安大学（赵恩棠、张树升、严宝杰、周伟）； 北京工业大学（肖秋生、任福田、刘小明）； 吉林大学（杨兆升、李江、王殿海、隽志才）； 清华大学（史其信、陆化普）；
交通工具
调整交通需求
提高服务能力
安全性/效率性/舒适性提高，环境明显改善
交通工程学的基本概念
运输工程
航空、轨道、水运、 道路运输
13
课程性质及交通工程学的特点
②交通工程学由三个方面组成，
一是法规（Enforcement），二是教育（Education），三 是工程(Engineering)。简称“三E” 学 “五E”包括环境（Environment）和能源(Energy)。
“交通设计”：近年来得到普遍重视的改善城市交通的方 法和技术；
指运用交通工程学理论和原理，以安全、通畅、效率、 便利及其与环境的协调为目的，优化现有和未来建设的 交通系统及其设施；
它既贯穿于交通规划和交通管理之中，又是二者相衔接 的必要环节。交通管理方案只有通过必要的交通设计方 能体现其真正的价值。
16
2.《交通管理与控制》课程内容
•内容主要涉及：
（1）交通立法 （2）法律性或行政性的管理措施 （3）工程技术性的管理措施 （4）信号控制技术等 “交通综合治理”中的各种治理措施
17
3.与其它课程的关系
《交通工程学》是本课程的基础。 《交通调查与分析》是必备工具，采取的任
何治理措施都必须有充分的调查与分析的资 料作为依据。 本课程属于“交通规划”中近期交通规划工 作的一部分，属于“交通综合治理项目”， 要求更具有针对性和可操作性。
专业建设
美籍华人张秋先生，1980年～回国讲学交通工程 同济大学（杨佩昆、徐慰慈、杨晓光、杨东援）； 东南大学（徐吉谦、王炜、黄卫）； 长安大学（赵恩棠、张树升、严宝杰、周伟）； 北京工业大学（肖秋生、任福田、刘小明）； 吉林大学（杨兆升、李江、王殿海、隽志才）； 清华大学（史其信、陆化普）；
交通工具
调整交通需求
提高服务能力
安全性/效率性/舒适性提高，环境明显改善
交通工程学的基本概念
运输工程
航空、轨道、水运、 道路运输
13
课程性质及交通工程学的特点
②交通工程学由三个方面组成，
一是法规（Enforcement），二是教育（Education），三 是工程(Engineering)。简称“三E” 学 “五E”包括环境（Environment）和能源(Energy)。
“交通设计”：近年来得到普遍重视的改善城市交通的方 法和技术；
指运用交通工程学理论和原理，以安全、通畅、效率、 便利及其与环境的协调为目的，优化现有和未来建设的 交通系统及其设施；
它既贯穿于交通规划和交通管理之中，又是二者相衔接 的必要环节。交通管理方案只有通过必要的交通设计方 能体现其真正的价值。
16
2.《交通管理与控制》课程内容
•内容主要涉及：
（1）交通立法 （2）法律性或行政性的管理措施 （3）工程技术性的管理措施 （4）信号控制技术等 “交通综合治理”中的各种治理措施
17
3.与其它课程的关系
《交通工程学》是本课程的基础。 《交通调查与分析》是必备工具，采取的任
何治理措施都必须有充分的调查与分析的资 料作为依据。 本课程属于“交通规划”中近期交通规划工 作的一部分，属于“交通综合治理项目”， 要求更具有针对性和可操作性。
交通系统建模与仿真教材
交通系统建模与仿真教材一、交通系统基本概念交通系统是一个复杂的网络系统，包括道路、车辆、交通信号、交通参与者等要素。
交通系统的主要目标是实现安全、高效、便捷的交通运输。
本章节将介绍交通系统的基本概念、组成和特点，为后续章节的学习打下基础。
二、交通流理论交通流理论是研究交通流运动规律和特性的学科。
本章节将介绍交通流的基本参数，如流量、速度、密度等，以及交通流的基本特性，如稳定性、波动性、分散性等。
此外，还将介绍交通流理论的数学模型，如流体动力学模型、跟驰模型等，为后续的交通仿真提供理论支持。
三、车辆行驶特性车辆行驶特性是影响交通流的重要因素之一。
本章节将介绍不同类型车辆的行驶特性，如机动车、非机动车、行人的速度、加速度、行驶轨迹等。
此外，还将分析不同路况下的车辆行驶特性，如拥堵、畅通、弯道等，以便更好地模拟车辆在道路上的行驶行为。
四、道路设计与交通工程道路设计与交通工程是影响交通流的重要因素之一。
本章节将介绍道路设计的基本原则和标准，如车道数、车道宽度、交叉口设计等。
此外，还将介绍交通工程的基本原理和技术，如交通信号控制、交通安全设施等，以便更好地模拟道路和交通工程对交通流的影响。
五、交通仿真软件介绍交通仿真软件是进行交通仿真的重要工具。
本章节将介绍一些常用的交通仿真软件，如SimTraffic、SimulationX等，并比较它们的优缺点。
此外，还将介绍如何使用这些软件进行交通仿真，以便读者能够更好地掌握软件的使用方法和技巧。
六、交通流仿真模型交通流仿真模型是进行交通仿真的核心。
本章节将介绍一些常用的交通流仿真模型，如流体动力学模型、跟驰模型等。
此外，还将介绍如何建立这些模型的数学表达式和计算公式，以便读者能够更好地理解它们的原理和应用。
七、交通控制仿真交通控制仿真是在仿真环境中模拟和控制交通流的方法。
本章节将介绍一些常用的交通控制方法和技术，如信号灯控制、智能交通系统等。
此外，还将介绍如何使用仿真软件进行交通控制仿真的步骤和方法，以便读者能够更好地掌握这一技术的应用。
计算机原理 第一章 交通系统仿真课程导论.
交通工程学 的研究内容：
交通特性
人的交通特性 车的交通特性 道路的交通特性 交通流的交通特性
交通调查 交通流理论 道路的通行能力和服务水平
交通工程学
交通规划 交通事故与安全 交通管理与控制 停车场及服务设施 公共交通 新技术（ITS等）
交通仿真的感性认识
交通系统仿真实例演示
感性认识 交通系统仿真实例演示
我们学校目前拥有的交通仿真软件： 美国CALIPER TransCAD 和TransModeler 德国PTV VISSIM 日本FORUM8 UC-win/Road 正在购进英国Paramics
参考书目
（1）刘运通.交通系统仿真技术[M].北京：人民交通出版社，2002. （2）裴玉龙，张亚平.道路交通系统仿真[M].北京：人民交通出版社，2004. （3）徐瑞华.运输与物流系统仿真[M].上海：同济大学出版社，2009. （4）肖田元，范文慧.系统仿真导论（第二版）.北京：清华大学出版 社,2010. （5）熊光楞.先进仿真技术与仿真环境[M].北京：国防工业出版社，1997. （6）王晓原，杨新月，张敬磊. 交通流微观仿真与驾驶员行为建模理论及方 法[M]. 北京: 科学出版社,2010. （7）王晓原，苏跃江，张敬磊. 多核网络城市生长与交通系统协调发展—— 以组群城市淄博为例[M]. 济南: 山东大学出版社,2010. （8）PTV Vissim等软件的用户手册.
计算机模拟
（交通系统仿真）
张敬磊 山东理工大学 交通与车辆工程学院 交通工程系 2011
联系方式
办公室：交通实验楼650 运输系统仿真研究室 联系电话：2786036-8019 电子邮件：jinglei@ 课题组主页： 课程资源： 校内FTP资源或教育教型的标定方法。
第1章 课程介绍与绪论
交通管理演化——为什么？
• 工业社会
– 交通拥挤不显著
– 制造业为主
– 商贸中心 – 出行方式：步行、有轨电车、马车
28
交通管理演化——为什么？
• 后工业社会
– 交通拥挤显著
– 第三产业为主
– 城市功能多元化 – 出行方式：大容量轨交、私人汽车
29
交通管理演化——为什么？
45
如何进行交通管理与控制---怎么做？
• 可持续发展原则
– 改变过去“以车为本”的为车建路与管理交通的传统 观念，建立为运人运货而建路与管理交通的“以人为 本”的观念。减少出行、降低损耗、倡导绿色节能。 • 大力发展绿色交通与大容量交通 • 落实公交优先 • 路权分配倾斜 • 保障绿色交通工具与行人的安全、方便畅通
• 专业选修课
《城市交通规划》 《交通视频处理技术》 《公路机电工程检测技术》 《交通地理信息系统》
《交通仿真技术》
《城市公共交通系统》 《交通安全与环境工程》
《城市交通控制系统》第5学期
《交通信息处理技术》第5学期 《智能交通系统集成技术》第7学期 …………
《道路交通物流运输管理》
…………
《智能交通系统集成技术综合实验》第8学期
14
课程安排
1.课时安排
• 每周一、三上午4学时，共16周 • 共64学时，48学时上课，16学时实验。（分组讨论、演讲、设计）
2.教材
• • • 《交通管理与控制》 陈骏、徐良杰，人民交通出版社，2012年
参考书：
《交通管理与控制》 吴兵、李晔，人民交通出版社，2005年 《道路交通管理与控制》袁振洲，人民交通出版社，2007年
8
交通宣传教育
环境
• 工业社会
– 交通拥挤不显著
– 制造业为主
– 商贸中心 – 出行方式：步行、有轨电车、马车
28
交通管理演化——为什么？
• 后工业社会
– 交通拥挤显著
– 第三产业为主
– 城市功能多元化 – 出行方式：大容量轨交、私人汽车
29
交通管理演化——为什么？
45
如何进行交通管理与控制---怎么做？
• 可持续发展原则
– 改变过去“以车为本”的为车建路与管理交通的传统 观念，建立为运人运货而建路与管理交通的“以人为 本”的观念。减少出行、降低损耗、倡导绿色节能。 • 大力发展绿色交通与大容量交通 • 落实公交优先 • 路权分配倾斜 • 保障绿色交通工具与行人的安全、方便畅通
• 专业选修课
《城市交通规划》 《交通视频处理技术》 《公路机电工程检测技术》 《交通地理信息系统》
《交通仿真技术》
《城市公共交通系统》 《交通安全与环境工程》
《城市交通控制系统》第5学期
《交通信息处理技术》第5学期 《智能交通系统集成技术》第7学期 …………
《道路交通物流运输管理》
…………
《智能交通系统集成技术综合实验》第8学期
14
课程安排
1.课时安排
• 每周一、三上午4学时，共16周 • 共64学时，48学时上课，16学时实验。（分组讨论、演讲、设计）
2.教材
• • • 《交通管理与控制》 陈骏、徐良杰，人民交通出版社，2012年
参考书：
《交通管理与控制》 吴兵、李晔，人民交通出版社，2005年 《道路交通管理与控制》袁振洲，人民交通出版社，2007年
8
交通宣传教育
环境
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数学模型不一定是仿真模型 仿真模型也不是只能由数学模型产生。 数学模型转换为仿真模型的三种方法：
通过直接编程由计算机来求问题的解析解； 对数学模型进行某种数学处理； 在数学模型所作描述的基础上，增补一系列求 解规则和逻辑条件，以流程图的形式建立模型。
14
建模的步骤（以离散事件系统为例）
确定系统的范围和组成 定义系统的参变量集合 确定事件类型及其发生时点 设置模拟时间推进机构 标函数
9
仿真
仿真，模拟。为了求解问题而人为模拟真实系 统整个或部分运行过程。 系统仿真是以相似原理、控制理论、系统技术、 信息技术及其相关领域相关专业技术为基础， 以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系 统模型对真实或设想的系统进行动态研究的一 门多学科综合性技术。 自20世纪50年代形成并发展的新兴学科。
徐瑞华，运输与物流系统仿真，同济大学出版社，北京， 2009年。
隽志才，交通系统建模与仿真，，科学出版社，北京， 2011年。
相关研究论文与报告。
2
课程计划
绪论 交通系统仿真基础 离散系统仿真方法 连续系统仿真方法 轨道交通系统仿真模型与方法 道路交通系统仿真模型与方法 国内外交通仿真软件介绍（专题报告）
数学－物理仿真
19
系统仿真过程
系统建模
系统模型
系统
仿真建模
仿真试验
计算机
20
为什么要用仿真？ 仿真的作用与特点？ 仿真的局限性？
21
仿真技术的优点
仿真时间的可控性 仿真运行的可控性 仿真实验的优化性 交通分析的开放性
22
仿真技术的局限性
不是最优化技术 评价技术，不能自己产生决策，产生方 案 随机抽样等造成“失真”
输入
输入
对应
参数
参数
系统（或过程）
对应
模型
推断
输出
输出
观察认识
系统
抽象
信息
综合
模型
12
建模的方法
演绎法建模
利用已有的关于系统的知识采用演绎的方法建 立数学模型，根据已知的原理推到出
归纳法建模
根据对一个已经存在观察、测量所得到大量输 入、输出数据，推断出的被研究系统的数学模 型。经验模型。
13
建模的方法
驾驶员
驾驶机构
汽车
视觉和触觉测量
汽车驾驶控制系统
实际行 预期行
驾驶员、汽车是实体； 属性包括行驶路线、驾驶员行为等； 驾驶员调整行驶路线为内部活动。
8
任意给定时间内，系统所有实体、属性和活动 的情况信息之集合成为系统在该时刻的状态。 表示系统状态的变量成为状态变量。 系统的状态随时间连续变化的称为连续系统。 动态特性可用微分方程或一组状态方程表示， 也可用差分方程和一组离散状态方程表示。 系统的状态变化只在时间的离散时刻发生变化， 称为离散系统。动态特性用流程图、网络图或 表格表示。 大多数系统既有连续成分，也有离散成分。
23
系统仿真的主要作用
应用于无法实施的一类问题 大量方案的比较和选优 应用于不易为人们所了解的大型复杂系统 避免实验的危险性 应用于无法重复的项目 节省经费 帮助训练系统操作人员
24
17
确定各类事件与系统状态变量的数学逻辑关系
模型必须对实体的活动以及实体间相互关联进 行科学的定量与定性分析。 定义事件的发生以描述实体的活动，并构造实 体之间的各种关系。 事件的发生来自实体的某种行为，引起被动实 体与系统某些描述变量的变化。
18
系统仿真
物理仿真，
象棋，沙盘，实战演习
数学仿真
计算机仿真
3
学习方法
自学为主 注重个人的研究方向 仿真模型与方法、仿真软件使用、仿真系 统设计与开发 培养动手能力 提高研究、分析问题的能力 进行实际应用（项目、论文）
4
第一章 绪 论
5
学科特点
介于运筹学、数理统计和计算机科学的之间的 边缘科学。利用计算机对系统或过程进行动态 仿真，以安全和经济的方法获得动态运行的数 量结果，提供决策依据。 综合了计算机、网络、图形图像、多媒体、软 件工程、信息处理、自动控制等多个高薪领域 的知识。 综合性很强的实验科学技术。 复杂系统的研究、设计、评价和训练的手段和 工具。
15
确定事件类型及其发生时点
“事件”表征使系统状态发生变化的一种行为 或瞬间事变。出现事件的时点称为事件时点。 基本事件：独立发生，不受其他事件是否发生 影响； 条件事件：并发事件，发生往往受其他事件是 否发生影响； 半基本事件。
16
设置模拟时间推进机构
为保证系统模拟持续进行，需要一个机构把模 拟时间从一个时间值拨动到下一个时间值。 模型中给出模拟时间当前值的变量称为模拟时 钟，起动控制模拟时间的作用。 时间步长法 事件步长法
交通仿真技术
北京交通大学交通运输学院 丁勇
yding@
1
参考教材
杨肇夏，计算机模拟及其应用，中国铁道出版社，北京， 1999年。
刘运通等，交通系统仿真技术，人民交通出版社，北京， 2002年。
裴玉龙等，道路交通系统仿真，人民交通出版社，北京， 2004年。
吴娇蓉等，交通系统仿真技术及其应用，人民交通出版 社，北京，2004年。
6
系统
相互作用的对象的有机结合。 特点在于其整体性和相关性。 系统边界的确定。 系统的三个要素：实体、属性和活动。 系统中被研究的对象或元素称为实体。 实体的有效特征称为属性。 系统内部发生的任何变化成为内部活动，系统外 部发生的对系统产生任何影响的任何变化过程称 为外部活动。
7
预期行 ＋ 驾驶线 —
10
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。
11
模型的形成
通过直接编程由计算机来求问题的解析解； 对数学模型进行某种数学处理； 在数学模型所作描述的基础上，增补一系列求 解规则和逻辑条件，以流程图的形式建立模型。
14
建模的步骤（以离散事件系统为例）
确定系统的范围和组成 定义系统的参变量集合 确定事件类型及其发生时点 设置模拟时间推进机构 标函数
9
仿真
仿真，模拟。为了求解问题而人为模拟真实系 统整个或部分运行过程。 系统仿真是以相似原理、控制理论、系统技术、 信息技术及其相关领域相关专业技术为基础， 以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系 统模型对真实或设想的系统进行动态研究的一 门多学科综合性技术。 自20世纪50年代形成并发展的新兴学科。
徐瑞华，运输与物流系统仿真，同济大学出版社，北京， 2009年。
隽志才，交通系统建模与仿真，，科学出版社，北京， 2011年。
相关研究论文与报告。
2
课程计划
绪论 交通系统仿真基础 离散系统仿真方法 连续系统仿真方法 轨道交通系统仿真模型与方法 道路交通系统仿真模型与方法 国内外交通仿真软件介绍（专题报告）
数学－物理仿真
19
系统仿真过程
系统建模
系统模型
系统
仿真建模
仿真试验
计算机
20
为什么要用仿真？ 仿真的作用与特点？ 仿真的局限性？
21
仿真技术的优点
仿真时间的可控性 仿真运行的可控性 仿真实验的优化性 交通分析的开放性
22
仿真技术的局限性
不是最优化技术 评价技术，不能自己产生决策，产生方 案 随机抽样等造成“失真”
输入
输入
对应
参数
参数
系统（或过程）
对应
模型
推断
输出
输出
观察认识
系统
抽象
信息
综合
模型
12
建模的方法
演绎法建模
利用已有的关于系统的知识采用演绎的方法建 立数学模型，根据已知的原理推到出
归纳法建模
根据对一个已经存在观察、测量所得到大量输 入、输出数据，推断出的被研究系统的数学模 型。经验模型。
13
建模的方法
驾驶员
驾驶机构
汽车
视觉和触觉测量
汽车驾驶控制系统
实际行 预期行
驾驶员、汽车是实体； 属性包括行驶路线、驾驶员行为等； 驾驶员调整行驶路线为内部活动。
8
任意给定时间内，系统所有实体、属性和活动 的情况信息之集合成为系统在该时刻的状态。 表示系统状态的变量成为状态变量。 系统的状态随时间连续变化的称为连续系统。 动态特性可用微分方程或一组状态方程表示， 也可用差分方程和一组离散状态方程表示。 系统的状态变化只在时间的离散时刻发生变化， 称为离散系统。动态特性用流程图、网络图或 表格表示。 大多数系统既有连续成分，也有离散成分。
23
系统仿真的主要作用
应用于无法实施的一类问题 大量方案的比较和选优 应用于不易为人们所了解的大型复杂系统 避免实验的危险性 应用于无法重复的项目 节省经费 帮助训练系统操作人员
24
17
确定各类事件与系统状态变量的数学逻辑关系
模型必须对实体的活动以及实体间相互关联进 行科学的定量与定性分析。 定义事件的发生以描述实体的活动，并构造实 体之间的各种关系。 事件的发生来自实体的某种行为，引起被动实 体与系统某些描述变量的变化。
18
系统仿真
物理仿真，
象棋，沙盘，实战演习
数学仿真
计算机仿真
3
学习方法
自学为主 注重个人的研究方向 仿真模型与方法、仿真软件使用、仿真系 统设计与开发 培养动手能力 提高研究、分析问题的能力 进行实际应用（项目、论文）
4
第一章 绪 论
5
学科特点
介于运筹学、数理统计和计算机科学的之间的 边缘科学。利用计算机对系统或过程进行动态 仿真，以安全和经济的方法获得动态运行的数 量结果，提供决策依据。 综合了计算机、网络、图形图像、多媒体、软 件工程、信息处理、自动控制等多个高薪领域 的知识。 综合性很强的实验科学技术。 复杂系统的研究、设计、评价和训练的手段和 工具。
15
确定事件类型及其发生时点
“事件”表征使系统状态发生变化的一种行为 或瞬间事变。出现事件的时点称为事件时点。 基本事件：独立发生，不受其他事件是否发生 影响； 条件事件：并发事件，发生往往受其他事件是 否发生影响； 半基本事件。
16
设置模拟时间推进机构
为保证系统模拟持续进行，需要一个机构把模 拟时间从一个时间值拨动到下一个时间值。 模型中给出模拟时间当前值的变量称为模拟时 钟，起动控制模拟时间的作用。 时间步长法 事件步长法
交通仿真技术
北京交通大学交通运输学院 丁勇
yding@
1
参考教材
杨肇夏，计算机模拟及其应用，中国铁道出版社，北京， 1999年。
刘运通等，交通系统仿真技术，人民交通出版社，北京， 2002年。
裴玉龙等，道路交通系统仿真，人民交通出版社，北京， 2004年。
吴娇蓉等，交通系统仿真技术及其应用，人民交通出版 社，北京，2004年。
6
系统
相互作用的对象的有机结合。 特点在于其整体性和相关性。 系统边界的确定。 系统的三个要素：实体、属性和活动。 系统中被研究的对象或元素称为实体。 实体的有效特征称为属性。 系统内部发生的任何变化成为内部活动，系统外 部发生的对系统产生任何影响的任何变化过程称 为外部活动。
7
预期行 ＋ 驾驶线 —
10
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。
11
模型的形成