交通仿真论文
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基于虚拟现实技术的交通仿真与模拟研究虚拟现实技术的发展正在为各行各业带来革命性的变革,交通领域也不例外。
基于虚拟现实技术的交通仿真与模拟研究正日益受到重视,以实现更高效、更智能的交通系统。
本文将探讨虚拟现实技术在交通仿真与模拟研究中的应用和潜在影响。
交通仿真与模拟是通过计算机模型对交通系统进行建模和模拟,以研究交通流动、交通规划和交通管理方面的问题。
虚拟现实技术的出现为交通仿真与模拟研究带来了全新的机遇。
通过虚拟现实技术,研究人员可以创建一个真实感十足的虚拟环境,使得交通仿真与模拟更加精确、可靠。
首先,虚拟现实技术可以提供高度逼真的交通环境。
传统的交通仿真与模拟往往通过数学模型进行,结果可能不够准确,缺乏真实感。
而基于虚拟现实技术的交通仿真与模拟可以在虚拟环境中呈现真实的道路、交通设施和车辆,并模拟真实的交通流动情况。
这种高度逼真的交通环境可以更好地帮助交通规划和管理人员分析和解决实际问题。
其次,虚拟现实技术可以提供更多的数据和信息。
交通仿真与模拟需要大量的实时数据来支持决策和分析,而传统数据收集方法可能受限于成本和安全等问题。
利用虚拟现实技术,研究人员可以在虚拟环境中获取更多的数据和信息,包括车辆流量、交通行为和道路状况等。
这种数据的收集不仅更加便捷,而且可以模拟不同的场景和条件,帮助研究人员做出更好的决策。
另外,虚拟现实技术可以进行交通规划和优化。
在传统的交通规划和优化中,决策者需要依赖经验和模型来进行决策,而这种决策可能受限于信息不足或者模型不够精确。
通过虚拟现实技术,决策者可以在虚拟环境中模拟不同的交通规划方案,以评估其效果和可行性。
这种模拟评估可以提供更多的决策支持,帮助决策者做出基于实际数据和实验的决策,从而优化交通系统的效率和性能。
此外,虚拟现实技术还可以用于培训和教育。
交通管理人员和驾驶员培训通常需要实际的场景和实际的数据,然而这种培训可能存在安全风险或者成本高昂。
通过虚拟现实技术,培训人员可以在虚拟环境中进行逼真的培训,并模拟各种交通场景和情况。
城市交通拥堵的仿真模拟研究城市交通拥堵一直是全球都在面临的巨大问题,特别是在大城市中,交通拥堵更是普遍存在。
解决这个问题的方法有很多种,如修建更多的道路、提高公共交通系统的覆盖面、限制车辆数量等等,但借助仿真模拟技术来研究交通拥堵问题也已成研究的一种重要方法。
本文将从交通拥堵问题的背景和影响入手,介绍交通仿真模拟研究的意义和应用,探讨mockcity仿真模拟技术的特点和优势,最后结合应用实例,总结交通仿真模拟的研究和应用现状。
一、城市交通拥堵的背景和影响城市化进程的加速,人口的增加以及车辆数量的增长,都为城市交通拥堵问题带了不小的压力。
与此同时,交通拥堵不仅给人们的出行带来麻烦与不便,对环境、社会和经济方面的影响也不容忽视。
交通拥堵造成难以估量的空气污染,从而影响人们的健康,加剧了一些容易引起呼吸系统疾病或导致细颗粒物危害的情况。
交通拥堵还对经济发展产生负面影响。
道路上噪声和空气污染水平的增加,会影响商业形象,并容易造成投资和游客流失。
此外,交通拥堵也浪费了大量的时间和资源。
对人们的出行影响最深刻,太多的时间浪费在缓慢的交通中,造成出行效率不高,并可能影响人们的工作和生活。
二、交通仿真模拟研究的意义和应用由于交通问题的复杂性和多样性,确定性模型的局限性已经得到了普遍认同。
然而,交通仿真模拟技术却可以有效地复制实际的交通网络。
交通仿真模拟提供了多样的解决方案、可以帮助分析、评估和比较各个方案的优缺点,从而在实际决策过程中提供更准确和科学的参考。
例如,在规划新道路或重新规划现有道路时,可以采用交通仿真模拟,评估交通需求,并生成多种行动选择,然后根据模拟情景,确定最佳交通解决方案。
交通仿真模拟可以被应用于大量的交通规划和事故研究案例。
交通仿真技术已向具体的案例和问题领域延伸,其中包括:实时信号控制、交通情景模拟、缓和交通拥堵、城市交通规划、公共交通系统局部优化、公路交通设计、车辆流量管理等。
在这些领域,交通仿真模拟可以将交通网络、车流、道路通行能力以及各类路口联合采用各种算法进行专业的网络建模和计算模拟。
交通仿真系统的交通安全研究摘要:中国正处于城市化和机动化水平飞速增长的关键时期,考虑到交通规划对城市交通系统塑造的关键作用和城市交通系统一经形成便难以改变的不可逆性,亟需倡导在交通规划阶段重视交通安全。
文章通过对交通仿真技术的介绍,针对规划中的交通安全问题具体的分析,举例具有代表的一些研究成果进行国内外研究与应用现状的分析。
关键词:交通规划,交通仿真技术,交通安全引言:目前中国正处于城市化和机动化水平飞速增长的关键时期,考虑到交通规划对城市交通系统塑造的关键作用和城市交通系统一经形成便难以改变的不可逆性,亟需倡导在交通规划阶段重视交通安全,利用先进的分析方法深入分析路网空间特征、区域交通特征与区域交通安全的机理,以指导构建一个安全的交通系统。
国内外学者也把注意力放在了用交通仿真处理一些交通运输规划上的问题,从而达到满意的结果。
一.交通仿真技术概述交通仿真是利用仿真技术在计算机平台上采用动画模拟形式,直观地再现现状及虚拟未来的交通运行状祝,以便对交通网络进行分析和评估。
通过交通仿真分析,可以模拟从高速公路到城市道路在内的各类道路交通网络、可以详细逼真地分析大范围多种出行方式的交通流,可以用动画的形式把交通流的状祝、信号灯的运作以及网络的综合性能直观地表现出来,一目了然地显不复杂交通系统的行为和因果关系。
交通仿真技术主要通过交通仿真软件来予以实现目前,国内尚无自主开发的成熟商业化交通仿真软件,国外主要有美国caliper公司的交通仿真软件transmodeler该软件可模拟多种道路及交通控制设施的运行状态,包括城市街道和高速公路的混合网络,具备微观、中观、宏观和混合的仿真功能德国pt v公司vissim交通仿真软件,则侧重于城市道路交叉口的仿真,是一种基于道路流量控制为主的仿真软件,此外还有英国的synchro,等等。
二.国内关于交通安全方面的研究2.1主动交通安全规划研究的现状王岩,杨晓光的文章《主动道路交通安全规划体系》提出了”主动道路交通安全规划”这一概念。
基于虚拟现实的交通仿真研究随着城市化进程的加速和交通运输需求的不断增长,交通拥堵、交通事故等问题日益严重,给人们的出行和生活带来了极大的不便。
为了有效地解决这些问题,提高交通运输系统的效率和安全性,交通仿真技术应运而生。
近年来,虚拟现实技术的迅速发展为交通仿真研究带来了新的机遇和挑战。
一、虚拟现实技术与交通仿真的结合虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机技术,它通过模拟人的视觉、听觉、触觉等感官,使用户能够沉浸在虚拟环境中。
将虚拟现实技术应用于交通仿真,能够为研究者和决策者提供更加直观、真实的交通场景,有助于深入分析交通现象和问题。
在基于虚拟现实的交通仿真中,首先需要构建高精度的虚拟交通场景,包括道路、车辆、行人、交通标志等元素。
这些元素的建模需要考虑其几何形状、材质、纹理等细节,以提高场景的逼真度。
同时,还需要建立准确的交通模型,模拟车辆的行驶行为、驾驶员的决策过程以及交通流的动态变化。
为了实现用户与虚拟交通环境的交互,需要配备相应的交互设备,如头戴式显示器、手柄、运动追踪器等。
用户可以通过这些设备在虚拟环境中自由行走、驾驶车辆,观察交通状况,并进行各种实验和测试。
二、基于虚拟现实的交通仿真的优势1、提高真实性和沉浸感传统的交通仿真通常以二维或三维图形的形式展示交通场景,用户难以获得身临其境的感受。
而基于虚拟现实的交通仿真能够让用户仿佛置身于真实的交通环境中,更加直观地观察和体验交通现象,从而提高仿真结果的可信度和说服力。
2、增强交互性和参与感用户可以通过与虚拟交通环境的实时交互,主动改变交通参数、控制车辆行驶,从而深入研究不同交通策略和措施的效果。
这种交互性和参与感能够激发用户的积极性和创造性,有助于发现新的交通问题和解决方案。
3、便于多用户协作和交流在基于虚拟现实的交通仿真平台上,可以支持多个用户同时参与,共同观察和分析交通状况。
用户之间可以进行实时的交流和协作,分享观点和经验,提高工作效率和决策质量。
基于模拟仿真的城市交通拥堵研究城市交通拥堵一直是人们生活中的一个难题,尤其是在大城市中更为明显,因此如何通过科学的手段有效地缓解城市交通拥堵,让交通变得更加高效便捷,成为当前亟待解决的问题。
在这个背景下,基于模拟仿真的交通拥堵研究成为了一个备受关注的领域,本文将从模拟仿真的角度出发,通过数据分析来探讨城市交通拥堵问题。
一、背景城市交通拥堵的问题,从不同层面分析都有不同的原因。
道路系统设计不合理、车辆数量过多、驾驶习惯不良等因素都在一定程度上促成了城市交通拥堵的形成,这些因素的研究和探究,可以为解决城市交通拥堵的问题提供科学依据。
因此,我们需要探索如何从细节入手,通过模拟仿真的方式进行深入研究,探讨城市交通拥堵的成因及有效的解决方案。
二、模拟仿真的意义模拟仿真是指在计算机上对一个对象的运行过程进行虚拟模拟的技术。
它可以逼真地模拟现实世界中的各种场景,为人类研究与决策提供一种重要的手段。
在城市交通领域,通过对城市交通拥堵过程的模拟与仿真,可以探讨如果变动某些环节会对交通拥堵的情况带来怎样的影响。
三、模拟仿真在城市交通拥堵研究中的应用模拟仿真在城市交通拥堵研究中有着广泛的应用场景,其中包括以下几个方面。
1. 道路系统设计对于城市道路系统设计来说,模拟仿真可以对道路系统的布局、设计方案等进行多种情景的模拟,从而判断不同的设计方案的优劣。
在模拟仿真中可以考虑道路的宽度、车道数、交通标志及交通信号灯的设置等因素,进一步优化城市交通拥堵状况。
2. 建筑物设置城市中不同类型建筑的分布及其对交通流量的影响也是城市交通拥堵的一个因素。
通过模拟仿真,可以进行大量的实验探究,以寻找更好的建筑布局方案,从而减少交通瓶颈。
3. 车辆模型通过仿真模拟,可以对道路上的车辆进行虚拟建模,并通过数据收集和统计、分析反推出车辆运动规律,进而对交通信号灯等进行优化,实现各种车辆运行情况的模拟,以更好的了解车辆的行车习惯和拥堵情况,从而寻求更好的解决方案。
交通仿真结课论文指导老师:路尧班级:随着信息技术的高速发展,交通工程专业在世界范围内已从传统的“软科学”迅速地发展为“实验交通工程学”。
实验交通工程学是近年来对应于交通信息化与智能化的发展,由日本京都大学等首先提出的交通工程学新的发展方向与趋势。
基本的出发点是基于大量的客观交通现象的数据,解析交通现象、构筑交通模型和交通理论,特别侧重于借助交通系统仿真技术进行动态、随机的交通现象及交通行为的研究,其成果将更切合实际,更科学,且具有实用性。
交通系统仿真及应用这门课程是实验交通工程学中的一部分,重点讨论交通系统仿真技术,以及交通仿真在交通工程学科中的应用。
主要内容为:交通仿真基础,微观交通真中常用模型,微观仿真软件VISSIM使用介绍,交通规划仿真中常用模型,交通规划仿真软件VISUM使用介绍,交通仿真应用实例。
学生通过该课的学习具备通过计算机仿真解决实际交通问题和综合分析和处理各类交通问题的基本能力。
1、本实验的地位:本课程是一门理论性与实践性均较强的专业课,是工科院校常设的专业技术课之一,是交通工程计算机仿真课程教学的重要辅助手段。
2、本实验的作用:通过实验,使理论与实践相结合,提高学生的实践能力。
3、本实验的目的:通过实验,使学生掌握交通工程计算机仿真基本概念、基本理论、基本方法。
学会运用微观仿真软件Vissim分析常见的交通管理、道路通行能力、信号配时等问题,具备综合分析和处理各类交通问题的基本能力。
ⅥSSIM是一个微观的,以车辆驾驶行为基础的交通仿真软件。
对很多的工程学科而言,仿真已经成为优化复杂的技术体系的不可或缺的工具。
交通工程的专家结合三维动画效果,为技术专家和决策者提供可信,直观的演示效果。
当一个项目耗资巨大,这种演示更显重要。
ⅥSSIM被应用在70多个国家的项目中,这个数据可以说明一切。
典型的应用范围如下: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。
广州航海学院欧阳学文课程论文题目:公共交通仿真技术的研究系别:港口与航运管理学院专业:交通运输班级: 交通运输131姓名: 关冠淇学号: 2013122101072016年1月 3日摘要:关键词:交通仿真,公共交通,仿真软件目录1什么是交通仿真技术1.1 交通仿真技术的特点2国内外公共交通仿真用到的软件3交通仿真的基本过程6国内外微观交通仿真技术的新进展公共交通仿真技术的研究什么是交通仿真技术交通仿真是研究复杂交通问题的重要工具,尤其是当一个系统过于复杂,无法用简单抽象的数学模型描述时,交通仿真的作用就更为突出。
交通仿真可以清晰的辅助分析预测交通堵塞的地段和原因,对城市规划、交通工程、和交通管理的有关方案进行比较和评价,在问题成为现实以前,尽量避免,或有所准备。
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交通仿真交通仿真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。
从试验角度看,道路交通仿真是再现交通流时间和空间变化的模拟技术。
交通仿真作为仿真科学在交通领域的应用分支,是随着系统仿真的发展而发展起来的,它以相似原理、信息技术、系统工程和交通工程领域的基本理论和专业技术为基础,以计算机为主要工具,利用系统仿真模型模拟道路交通系统的运行状态,采用数字方式或图形方式来描述动态交通系统,以便更好地把握和控制该系统的一门实用技术。
交通仿真是智能交通运输系统的一个重要组成部分,是计算机技术在交通工程领域的一个重要应用,它可以动态地、逼真地仿真交通流和交通事故等各种交通现象,复现交通流的时空变化,深入地分析车辆、驾驶员和行人、道路以及交通的特征,有效地进行交通规划、交通组织与管理、交通能源节约与物资运输流量合理化等方面的研究。
同时,交通仿真系统通过虚拟现实技术手段,能够非常直观地表现出路网上车辆的运行情况,对某个位置交通是否拥堵、道路是否畅通、有无出现交通事故、以及出现上述情况时采用什么样的解决方案来疏导交通等,在计算机上经济有效且没有风险的仿真出来。
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 (11)4.1 系统的模块构成 (11)4.2 系统的功能 (13)4.3 VISSIM的应用领域 (14)4.4 VISSIM的实践应用 (15)4.5 VISSIM关于微观交通仿真的运用 (15)5 结语 (23)致谢 (24)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。
城市交通模拟仿真技术研究与应用随着城市现代化发展的不断深入,城市交通问题成为摆在城市管理者和居民面前的一道难题。
如何在城市交通繁忙的同时保证交通运行的顺畅和安全是一个急需解决的问题。
为此,城市交通模拟仿真技术应运而生。
城市交通模拟仿真技术,简单来说就是利用计算机模拟城市交通场景,得出不同情况下的交通运行状况,以及可能出现的问题和风险。
这项技术的发展离不开各方的共同努力,包括城市规划者、交通管理者、交通运输学者等。
首先,城市规划者对于城市交通模拟仿真技术的发展起到关键作用。
他们负责城市交通系统的规划和设计,包括道路网络、停车设施、公共交通等,因此需要掌握城市交通信息,以便更好地进行规划和设计。
通过城市交通模拟仿真技术,城市规划者可以对不同交通方案进行模拟,以便得出最佳交通方案。
其次,交通管理者对于城市交通模拟仿真技术的应用起到重要作用。
他们负责监控城市道路的交通状况,处理交通事故,制定交通规则等。
通过城市交通模拟仿真技术,交通管理者可以对城市交通状况进行准确的模拟,并制定更为科学合理的交通管理方案,以便更好地保障城市交通运行的顺畅和安全。
除此之外,交通运输学者对城市交通模拟仿真技术的研究也十分重要。
他们通过对城市交通系统的运行状况进行研究,分析城市交通运行的规律和影响因素,并提出相应的解决方案。
通过城市交通模拟仿真技术,交通运输学者可以在实验室中模拟各种复杂的交通运行状况,以便更好地对交通运行规律进行研究。
城市交通模拟仿真技术的应用范围广泛,不仅可以用于城市交通规划和设计、交通管理、交通学术研究等方面,也可以用于教育和培训。
许多大学和科研机构都将交通仿真技术作为交通学科实验教学的重要组成部分,以便提高学生的实验和实践能力。
总之,城市交通模拟仿真技术的发展离不开各方的共同努力,城市规划者、交通管理者、交通运输学者等都对其发展起到积极作用。
通过城市交通模拟仿真技术,我们可以更好地理解城市交通运行的规律和相关影响因素,并制定更为科学合理的交通管理方案,以便更好地保障城市交通的运行安全和顺畅。
基于虚拟现实的交通仿真技术研究在当今快速发展的科技时代,交通领域面临着日益复杂的挑战,如交通拥堵、交通安全和环境影响等。
为了更好地理解和优化交通系统,基于虚拟现实的交通仿真技术应运而生。
这项技术不仅为交通规划和管理提供了新的思路和方法,也为解决实际交通问题带来了前所未有的可能性。
一、虚拟现实技术与交通仿真的融合虚拟现实技术通过创建沉浸式的三维环境,使用户能够身临其境地感受和交互。
当与交通仿真相结合时,它能够以更加直观和真实的方式呈现交通系统的运行状况。
在这个融合过程中,数据的采集和处理至关重要。
交通流量、车速、车辆类型等各种数据需要被准确收集,并经过有效的处理和分析,以构建精确的虚拟交通场景。
同时,模型的建立也是关键环节。
包括道路网络模型、车辆行为模型、交通信号控制模型等,这些模型需要基于真实的交通规律和行为进行设计,以确保仿真结果的可靠性。
二、基于虚拟现实的交通仿真技术的优势1、直观可视化传统的交通仿真通常以图表、数据等形式展示结果,对于非专业人员来说理解较为困难。
而基于虚拟现实的交通仿真能够将复杂的交通状况以直观的三维场景呈现出来,让决策者、规划者和公众都能够清晰地看到交通系统的运行情况,从而更好地理解问题所在。
2、沉浸式体验通过虚拟现实设备,用户可以身临其境地置身于虚拟的交通环境中,从不同的角度观察交通流的变化,感受交通拥堵的影响,甚至可以模拟驾驶行为,亲身体验交通规则和策略的效果。
3、多方案比较与优化在虚拟环境中,可以快速地创建和测试不同的交通规划方案,如道路拓宽、交叉口改造、公交专用道设置等。
通过直观地比较不同方案下的交通运行状况,能够选择出最优的解决方案,提高交通规划和管理的效率和质量。
4、风险预测与评估对于新的交通项目或政策的实施,基于虚拟现实的交通仿真可以提前预测可能出现的问题和风险,如交通事故的潜在发生点、交通拥堵的加剧区域等,从而采取相应的预防措施,降低风险。
三、技术实现的关键要素1、强大的计算能力为了实时渲染复杂的虚拟交通场景,需要具备强大的计算能力,包括高性能的图形处理单元(GPU)和快速的中央处理器(CPU)。
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 (11)4.1 系统的模块构成 (11)4.2 系统的功能 (13)4.3 VISSIM的应用领域 (14)4.4 VISSIM的实践应用 (15)4.5 VISSIM关于微观交通仿真的运用 (15)5 结语 (23)致谢 (24)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。
(2)中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(3)宏观交通仿真模型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。
1.1 国内外交通仿真研究概况1.1.1 国外研究概况国外的交通仿真研究发展阶段基本上经历了20世纪60年代,70年代至80年代以及80年代末90年代初以来的3个较为明显的发展阶段。
(1)20世纪60年代国外交通仿真研究始于20世纪60年代,其中TRANSYT交通仿真软件是当时最具代表性的成果。
TRANSYT模型是由英国的D.L.罗伯逊于1968年提出,以后又经历了8次修改。
它是一种宏观仿真模型,用以确定定时交通信号参数的最优值。
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,模型多采用宏观模型,模型的灵活性和描述能力较为有限,仿真结果的表达也不够理想,这也是由当时的计算机性能所决定的。
(2)20世纪70~80年代20世纪70年代至80年代,由于计算机的迅速发展,交通仿真模型的精度也迅速提高,功能也更加多样。
这期间的典型代表当属NETSIMU模型。
该模型是一个描述单个车辆运动的,时间扫描的网络微观交通仿真模型,其对城市道路的交通现象的描述精度达到了一个新的高度。
大部分常见的交通现象如跟车行驶、变换车道、车流冲突、公交运行、行人冲突等,以及常见的交通控制管理措施如固定信号控制、感应控制、主/次优先控制、车道关闭等均可通过仿真软件进行模拟。
评价指标除了常规的延误、速度、行程时间、排队长度等常规指标外,还可描述诸如排队溢出、油耗、废气排放等指标。
另外,模型对道路几何条件的描述也更为灵活。
NETSIMU模型经过多次的版本升级,其功能日趋强大,广泛应用于交通控制与管理系统方案优化、交通设计方案优化以及交通工程相关领域的理论研究方面,至今为止,NETSIMU模型仍是目前应用最为广泛的仿真模型。
(3)20世纪80年代末及90年代初随着20世纪80年代末和90年代初国外ITS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,并达到了交通仿真研究前所未有的高潮,出现了一大批的评价和分析ITS系统效益的仿真软件系统。
1.1.2 国内研究现状与国外相比,国内在交通仿真方面的研究长期处于一种未受重视的状态,在国内的专业文献中鲜有报道。
20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,同济大学、东南大学、交通部公路科学研究所等一批科研单位开始展开这方面的实质性研究并取得了一定的成果。
但总的来说,目前国内的仿真研究仍较为零散,往往只局限于解决单一问题,如对二车道公路通行能力的仿真研究、高速道路入口匝道范围交通仿真、优先控制T型交叉口交通仿真等等。
深圳交通研究中心于近年成立交通仿真研究中心,并引进了德国VISSIM仿真系统。
这是国内交通工程专业机构通过引进国外成熟仿真软件并付诸实际应用来加快中国交通仿真应用的一个重要的尝试。
1.2 道路交通仿真研究的意义交通系统是一个复杂、不确定、受人的行为因素影响巨大的系统,利用交通仿真工具,在仿真环境中构建现实中难以实现甚至无法实现的系统,多次以较低成本反复地试验:从复杂的现象中,抽象出问题的本质。
方案评价的需要。
传统的方案评价方法具有诸多缺点:如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。
利用仿真工具则可以较容易克服以上缺点:尤其可以对风险比较大、或争议比较大的方案在计算机上进行模拟实施,既降低实施风险,也可以发现方案的不足。
交通拥挤和阻塞成为现代生活的一大难题,对于这一世界性的难题,人们己经达成了解决的共识:发展智能交通系统(ITS},使现有的道路交通设施更好地发挥效益。
相应地,必须开发新的城市交通控制系统(UTC)。
该系统的一个基本特征是,系统可以对路网交通条件的变化做出实时反应,系统中各个组成元素可以进行实时的信息交流,因此为了有效地评估城市交通控制系统以及智能交通系统(ITS)的效益,需要一个合适的工具,能够对单个车辆一驾驶员这样的微观层面的各种相互作用进行建模分析。
微观交通仿真器能够描述各个车辆一驾驶员单元的特性及其行为,可以模拟出一个近似真实世界的交通环境;微观交通仿真器还有一个很重要的优点,它可以直接和现实中待评估的系统接口,从而不需要构筑该系统的模型。
如需要评估城市交通控制系统(UTC),可以直接把UTC系统和微观交通仿真器连接。
所以,微观交通仿真是评价城市交通控制系统以及智能交通系统((ITS)效益的一个重要工具。
交通分析作为交通工程的一个基础性工具,广泛应用于交通工程的各个领域。
而不同的应用领域对交通分析工具存在不同的需求。
制定道路几何设计方案、交通控制管理方案时往往需要有更为细致、准确的交通分析工具以提供更好的决策支持手段。
而实际工作中由于缺乏这样的工具不得不照搬在宏观规划层次(如路网规划方案评价)中采用的聚集程度较高的交通状态分析工具。
与较为成熟的道路CAD技术相比,尚缺乏一个基于计算机辅助的能将道路和交通设计有机结合在一起的灵活的实验平台,这也是造成目前道路几何设计和交通控制与管理措施“各自为政”的技术方面的原因之一。
交通流的流体假设只是在总体上把握了交通流与真实流体之间存在的相似性,然而,道路交通流中车型的多样性与流体的流质之间完全相同的特性是不完全吻合的,以及交通流实际情况中经常出现的间断性也与流体的连续特性存在差异。
因此,传统的描述交通流状态的数学分析方法在描述系统的总体特性上有其特有的优点。
然而,数学分析模型因其理论基础的局限性,在满足一些微观层次的交通分析需求时存在着较为明显的缺陷。
另外,由于交通系统本身的复杂性以及交通工程的新技术、新概念的不断出现,客观上对交通分析工具的功能提出了更高的要求。
与传统的交通分析技术相比,计算机交通仿真技术,尤其是微观交通仿真技术具有非常明显的优势,主要体现在以下几方面:(1)模型机制与交通系统的实际运作机制紧密对应交通仿真分析注重的是对系统运行全过程的描述,而要做到这一点首先必须在模型机制上与实际系统运作机制吻合,这与数学解析方法的重“结果”轻“过程”是有本质区别的。
(2)模型描述的准确性和灵活性微观仿真模型以交通系统最基本的要素如单个的车辆、车道、信号灯等为建模单元,因而能准确、灵活地反映各种道路和交通条件的影响。
(3)交通分析的开放性借助于计算机技术,通过良好的用户输入输出界面,模型的运算结果可方便地与用户交互,增强了模型应用的实用性和方便性。
仿真结果的动画演示的直观性使得即使是非专业人员也能很容易理解;(4)强大的路网动态交通状态描述能力时间扫描技术为路网的动态交通状态描述提供了最大的支持。
交通仿真技术的优势,是使它能更好地满足以下交通工程应用领域的交通分析需求:(1)交通管理系统设计方案的评价分析;(2)道路几何设计方案的评价分析;(3)交通工程理论研究;(4)道路交通安全分析;(5)新交通技术和新设想的测试;(6)交通工程技术人员培训。
仿真技术以其高效、优质、低廉体现了它强大的生命力和潜在的能力。
在国外交通仿真技术的研究和实用交通仿真系统的开发日益广泛。
今天,中国的交通仿真研究尚处启蒙阶段。
因此,在一方面引进国外交通仿真软件的同时,很有必要在改变目前国内零散研究现状的同时,加强系统性的研制,开展国内交通仿真系统的研究工作。
2 研究思路2.1 考虑道路交通仿真的研究阶段道路交通仿真研究课题的复杂性决定了研究工作的长期性和分阶段性的特点。
结合国外交通仿真研究的发展历程以及国内的研究基础,可将该课题的研究分为两个阶段,即:第一阶段、适应常规交通系统方案评价需求的仿真系统的研究和开发该阶段的研发工作是仿真系统研究的基础,其研究成果也最易实用化。
由于微观仿真技术最能体现交通仿真技术的优越性,对微观仿真模型的开发毫无疑问应是研究的重点。
从系统性研究的角度考虑,在模型开发方面应首先注重建立较好的模型结构体系,以模型体系为框架先开发能反映常见交通现象的核心模型,在核心模型的基础上再展开进一步的建模工作。
另外,在仿真软件系统的开发方面,应特别注重软件功能的可扩展性。
第二阶段、适应智能交通系统(ITS)方案评价需求的仿真系统研究和开发面向ITS应用是交通仿真技术更高层次的应用。
交通信息的充分利用是智能交通系统有别于常规交通系统的显著特征。
因此,仿真模型系统要适应智能交通系统方案评价的需求,就必须增加对系统中围绕交通信息而产生的对象和现象的描述,如车辆驾驶员对各种交通信息的利用方式、各种交通信息的收集和传输方式、交通控制中心对交通信息的处理和加工方式等等。