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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 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。
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。
道路交通模拟模型与研究道路是人们出门在外的必经之地，而交通则是不可避免的存在。
在如此广阔的交通道路上，如何保证交通的顺畅与安全呢？交通模拟模型应运而生，成为了研究交通行为和规划交通建设的工具之一。
本文将介绍交通模拟模型的基本概念、分类及应用领域。
一、交通模拟模型的基本概念1.什么是交通模拟模型？交通模拟模型是指利用计算机技术对交通流进行模拟，对交通流的运行特征进行研究和预测的一种方法。
2.交通模拟模型的组成部分交通模拟模型主要由以下几个组成部分组成：道路网络、车辆模型、行驶行为模型和路段流模型。
①道路网络：道路网络是交通模拟模型的基础，是由道路、路口、交叉口等构成的，能够定量描述道路的长度、宽度、道路线型、车道数、路面状况等基本信息。
②车辆模型：车辆模型是用来描述车辆行驶的一种模型，与行驶行为模型结合使用，能够模拟车辆运动学特征，如加速、减速和转弯等。
③行驶行为模型：行驶行为模型是为了描述行人和驾驶人员在路上的行为而设置的模型，包括车速、跟驰距离、换道行为等，常见的包括加速模型、跟驰模型和换道模型等。
④路段流模型：路段流模型用来描述路段上的交通流量以及车道中的车流密度，有助于理解流量和密度之间的关系。
二、交通模拟模型的分类1.基于微观的交通模拟模型基于微观的交通模拟模型也称为个体化模拟，是一种通过模拟道路上的每辆车、每个行人的运动和状态来预测交通的模型，因为考虑了交通中各个个体的行为，因此具有更好的准确性和表现力，但计算量也相应地更大，因此常用于小范围的交通研究中。
2.基于宏观的交通模拟模型基于宏观的交通模拟模型是一种以道路流量和路段车速为元素的交通模拟模型。
他们主要以交通流量和车速来预测道路容量和拥堵情况，常用于大范围的交通预测和规划中，因为计算量相对较小，所以实际应用更广，代表性的模型包括QUEST、QRS II、PTR之类。
三、交通模拟模型的应用领域1.交通管理道路交通是城市交通管理的重要组成部分，交通模拟模型能够对城市交通图进行分析，优化交通信号灯排布，调节车辆行驶速度以降低交通堵塞，减少碰撞事故，提高城市交通的安全性和效率。
