交通仿真在实际中的应用

CompanyLOGO交通仿真在交通分析中的应用目录六、总结五、交通仿真在交通分析过程中的一般步骤四、交通仿真的分类及其应用三、交通仿真在交通分析中的必要性二、交通仿真的发展和现状2一、概述六、总结五、交通仿真在交通分析过程中的一般步骤四、交通仿真的分类及其应用三、交通仿真在交通分析中的必要性二、交通仿真的发展和现状3一、概述w一、概述交通仿真的定义：交通仿真是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。4相似原理信息技术系统工程交通工程动态的交通系统数字方式图形方式工具描述w七、总结五、交通仿真在交通分析过程中的一般步骤四、交通仿真的分类及其应用三、交通仿真在交通分析中的必要性二、交通仿真的发展和现状5一、概述w二、交通仿真的发展和现状6国外交通仿真的发展美国是仿真技术及系统发展最快、应用最广泛的国家。1967年，美国成立了计算机仿真学会(SocietyforComputerSimulation)，推动了仿真技术在美国的发展和应用。w二十世纪70至80年代二十世纪60年代二十世纪80年代末以来二、交通仿真的发展和现状第一阶段第二阶段第三阶段7w二、交通仿真的发展和现状8第一阶段：20世纪60年代这一时期的交通仿真系统主要以优化城市道路的信号设计为应用目的，因而宏观交通仿真模型被广泛使用，但模型的灵活性和描述能力都较为有限，加上当时计算机性能较低，所以仿真结果的表达也就不够理想。项目评价指标交通现象跟车行驶、变换车道、车流冲突、公交运行、行人冲突、短车道溢出等交通控制管理措施固定信号控制、感应控制、主/次优先控制、车道关闭等评价指标延误、速度、行程时间、排队长度等常规指标外，油耗、废气排放等指标可以描述的内容：w二、交通仿真的发展和现状9在这个阶段，最具代表性的模型有：英国道路与交通研究所（TRRL）的D.L.罗伯逊于1967年开发的道路交通流仿真软件TRANSYT。它主要用于确定定时交通信号参数的最优值；Gerlough在1963年建立的用于道路网络信号配置的TRANS模型；美国联邦公路局（FHWA）1956-1966年研制的SIGOP仿真系统。w二、交通仿真的发展和现状10第二阶段：二十世纪70至80年代随着20世纪80年代末和90年代初国外工TS研究的日益热门，世界各国都展开了以ITS为应用背景的交通仿真软件的研究，交通仿真研究达到前所未有的高，出现了一大批评价和分析ITS系统效益的仿真软件系统。这阶段由于计算机的迅速发展，计算机仿真模型的精度也得到了提高，功能也更加多样化了。同时，微观交通仿真模型也得到了较大的发展。w二、交通仿真的发展和现状11这期间的典型代表软件有：模型功能开发时间开发者TRAF-NETSIM模型描述单个车辆运动、应用时间扫描法的网络微观交通仿真模型二十世纪七十年代美国联邦公路局UTCS-1模型描述个别车辆运动1971E.B.LiefermanMISTRAN模型研究左右转车辆与横穿道路的步行者之间的相互影响1974日本科学警察研究所SATURN宏观模型用于平面交叉口交通信号控制1976英国利兹大学开发w二、交通仿真的发展和现状12第三阶段：二十世纪80年代末以来随着计算机技术的迅速发展，软件开发技术的进步，20世纪80年代末以来，ITS成为了国外研究的热点，世界各国都展开了以ITS为应用背景的交通仿真软件的研究与开发，从而出现了一大批评价和分析ITS系统效益的仿真软件。w二、交通仿真的发展和现状13国内交通仿真的发展与国外相比，由于我国交通国情的限制，长期以来交通仿真并未引起有关部门的重视，随着ITS在世界各国研究的广泛开展，我国交通界认识到了在我国开展ITS研究的重要性。与此同时，作为ITS核心技术之一的交通仿真也受到了极大的关注。二、交通仿真的发展和现状1420世纪90年代以后，国内交通工程界逐渐注意到交通仿真研究的重要性，目前，国内多所著名院校、交通部公路科学研究所都展开了实质性的研究工作，并取得了一定的成果。但从总体上来看，现在国内的交通仿真研究多是“各自为政”式的自主开发，而没有更多的联系与合作，显得比较零散，往往只局限于对单一问题的研究解决，很少从整个交通环境的大系统来考虑，比如对多车道通行能力的仿真研究、高速公路入口匝道范围的仿真、信号交叉口的组织优化、超车模型和车道变换模型的仿真研究等等。七、总结五、交通仿真在交通分析过程中的一般步骤四、交通仿真的分类及其应用三、交通仿真在交通分析中的必要性二、交通仿真的发展和现状15一、概述三、交通仿真在交通分析中的必要性16一、交通现象的复杂性决定的交通环境行人驾驶员道路车辆交通系统交通系统是一个涉及驾驶员—车辆—道路—交通环境相互作用的复杂系统，既有其确定性的一面，又有随机性的一面，同时还有人的行为因素的影响。三、交通仿真在交通分析中的必要性复杂性不确定性人的行为因素高密度、单层次的机动车和大量非机动车的混合交通17自行车和公交车在出行中所占比例大路网结构不合理，交叉口密集市区人口密度大，出行需求高度集中三、交通仿真在交通分析中的必要性18交通仿真的特点：利用交通仿真工具，可以从复杂的现象中，抽象出问题的本质，从而更便利的寻找解决问题的方法。在仿真环境中还可以构建现实中难以实现甚至无法实现的系统。在仿真环境中可以多次以较低成本地反复试验；w三、交通仿真在交通分析中的必要性19二、方案评价的需要传统的方案评价方法的缺点：能够评价的指标比较有限不够生动直观无法对方案的整体效果进行全面的评价利用仿真工具则不可以较容易克服以上缺点，可以计算相对较多的指标；微观交通仿真通常可以对以下一些指标进行评价：效益延误、平均速度、出行时间、拥挤、排队长度、公交运行的准点性、停车次数等安全车头时距、超车、事故次数、机动车与行人的冲突环境废气排放、路侧污染水平、噪声水平技术性能油耗量、舒适性w六、总结五、交通仿真在交通分析过程中的一般步骤四、交通仿真的分类及其应用三、交通仿真在交通分析中的必要性二、交通仿真的发展和现状20一、概述w四、交通仿真的分类及其应用21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，交通仿真软件也可相应地分为这3类交通仿真微观交通仿真中观交通仿真宏观交通仿真w四、交通仿真的分类及其应用22一、微观交通仿真软件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。w四、交通仿真的分类及其应用23下表表示的是各个国家被检索软件数和被分析软件数05101520美国英国德国法国日本荷兰澳大…加拿大意大利瑞典芬兰西班牙被检索的软件数被分析的软件数具有代表性的几款微观交通仿真软件－AIMSUN2,CORSIM,NETSIM,PARAMICS和VISSIM等w四、交通仿真的分类及其应用24二、中观交通仿真软件中观交通仿真模型（或准微观模型）其对交通系统的要素及行为的细节描述程度较高。例如，中观交通仿真模型对交通流的描述往往以若干辆车构成的队列为单元的，能够描述队列在路段和节点的流入流出行为，对车辆的车道变换之类的行为也可以简单的方式近似描述。目前比较常见的中观交通仿真模型有：INTEG-RATION,DYNASMART,DYNAMIT、TRANSMO-DELER等国外仿真模型和国内目前正在开发的DYNACASTIM模型w四、交通仿真的分类及其应用25三、宏观交通仿真软件其对交通系统的要素及行为的细节描述处于一个较低的程度，例如，交通流可以通过流密速关系等一些集聚性的宏观模型来描述，象车辆的车道变换之类的细节行为可能根本就不予以描述。宏观交通仿真软件（主要是交通规划软件）国外：TransCAD，CUBE，EMME/2，PTV国内：TranStar主要功能：•数据管理•基于GIS的可视化输入输出•需求预测•网络分析•OD矩阵推算•公共交通分析•交通管理方案的评价w四、交通仿真的分类及其应用26TransCADw四、交通仿真的分类及其应用27cubew四、交通仿真的分类及其应用28EMME/2w六、总结五、交通仿真在交通分析过程中的一般步骤四、交通仿真的分类及其应用三、交通仿真在交通分析中的必要性二、交通仿真的发展和现状29一、概述w五、交通仿真在交通分析过程中的一般步骤301、明确问题；2、确定仿真方法的适用性；3、问题的系统化；4、数据的收集和处理；5、建立数学模型；6、参数估计；7、模型评价；8、编制程序；9、模型确认；10、实验设计；11、仿真结果分析。w六、总结五、交通仿真在交通分析过程中的一般步骤四、交通仿真的分类及其应用三、交通仿真在交通分析中的必要性二、交通仿真的发展和现状31一、概述w六、实例应用（以vissim和TransCAD为例）32对交叉口设计方案（环岛，有/无信号控制，跨线桥方式）进行比较分析公交优先和轻轨加速方案通行能力分析和公交优先方案测试对于交通流控制，收费道路，路段控制系统，道路进口控制和特殊车道等交通管理系统进行分析运用动态交通分配对大型道路网络进行可行性分析完成高度专业的交通工程任务，例如铁路运行闭塞区段通行能力分析，收费广场或者边境控制管理对交通平静区的交通仿真公交集散地的客流仿真与可视化。建立具有三维效果的地下铁路车站和客流模型利用EXCEL对不同参数对应的车辆延误进行比较w六、实例应用（以vissim和TransCAD为例）33TransCAD软件以GIS为平台，将地图书记与要素相关的属性数据相链接，使得道路网络的编辑、数据输入与处理，数据分析与管理，分析结果的输出整合于一套系统，提供可有菜单驱动，便于使用的视窗用户界面软件具有很好的集成能力和数据交换能力，可以接收几乎所有数据库格式数据和绝大多数GIS和CAD格式数据软件的数据压缩技术可以在非解压条件下执行数据分析和管理从而处理大范围的交通数据软件提供对矩阵，网络和线性关系等专门针对交通应用的数据处理模块软件具有OD矩阵分析、网络分析、路径优选、区位分析、交通规划与出行分析、GPS跟踪和数据导入等模型和程序，可以根据路段观测流量对告诉公路很热公交线路的OD出行矩阵进行反推估算软件多采用县城并可以采取分布式计算，对诸如交通分配和网络线路指标综合计算等耗时较多的交通规划瓶颈步骤，利用高效的算法提高效率w七、总结不足合作与联系模型描述信息技术34上面对目前国内外比较典型的仿真软件和模型作了简单的介绍，尽管上述仿真软件和模型各有其特性和优势，但因其研究定位和重点的不同，在一定程度上都存在或多或少的缺陷与不足。主要表现在以下几个方面：w七、总结优点可拓展性经济性安全性可重复性易用性可控制性快速真实性35即使交通仿真存在着诸多的缺欠，但是它的应用在交通分析有着很大的优越性，是其他的方法无可替代的w(1)经济性。有些数据无法通过调研和试验得到,或者这一过程花费的人力、物力过大,这种情况下,这些数据可以通过交通仿真的方法得到。(2)安全性。利用计算机进行仿真试验,可以避免实地调研和试验(如交通调查)中可能出现的意外伤害。(3)可重复性。一旦建立了一个仿真模型,可以任意重复仿真过程。(4)易用性。仿真方法比以往的方法更容易应用,不需要太多的数学知识去建立一些解析模型。(5)可控制性。交通仿真是通过程序控制的,它很容易使某些参数的作用限制在一定范围或特定值。例如,人为地固定一些变量为常数,只改变一些变量以考察它们对道路安全性的影响;还可以事先对一些诸如信号配时、几何形状等因素进行人为优化,采取特定的组合方案进行模拟,进而对不同方案进行比选,评价等。(6)快速真实性。与实际交通调查相比,交通仿真可以快速获得结果,缩短了数据获取周期,还可以避免由于人为因素发生交通中断等干扰而造成的数据丢失或失真。(7)可拓展性。由于利用计算机模拟是