微观交通仿真模型

微观交通仿真综述微观交通仿真是指通过对交通系统中个体行为进行建模和仿真，以研究交通流动性、交通拥堵、出行模式等问题的一种方法。

本文将就微观交通仿真的相关研究进行综述。

微观交通仿真的研究始于20世纪60年代，最早的模型是基于离散事件模拟的交叉口控制模型。

随着计算机技术的发展，微观交通仿真也得到了快速发展。

现代微观交通仿真模型主要分为基于规则的交通模型、基于行为的交通模型和基于智能体的交通模型三种。

基于规则的模型主要是通过设定一系列交通规则和信号控制来模拟交通系统。

这类模型可以精确地模拟交通信号的控制和车辆的行驶规则，但不能反映驾驶员的个体行为。

常见的基于规则的模型有交叉口控制模型和路段控制模型。

基于行为的模型通过对驾驶员的行为进行建模和仿真，来研究交通系统中的交通流动性和交通拥堵。

这类模型将驾驶员的决策、加速度和跟车行为等因素考虑在内，能较好地模拟实际交通状况。

常见的基于行为的模型有微观交通仿真软件Paramics和Aimsun。

基于智能体的模型是较新的一类模型，它通过将驾驶员建模为具有自主决策能力的智能体，来模拟交通系统中的交通流动性和交通拥堵。

智能体的决策通常受到周围环境、动态交通信息和个体的心理构建的影响。

基于智能体的模型能够更加真实地模拟驾驶员的决策过程和个体行为，但计算复杂度较高。

近年来，基于智能体的模型在微观交通仿真研究中得到了广泛应用。

微观交通仿真技术在交通规划、交通控制和交通管理领域有着广泛的应用。

在交通规划中，微观交通仿真可以用来评估不同交通规划方案的效果，如道路改建、交通信号优化等。

在交通控制中，微观交通仿真可以用来研究不同的交通信号控制策略，以提高交通流动性和减少交通拥堵。

在交通管理中，微观交通仿真可以用来模拟交通紧急情况下的交通疏导策略，如应对交通事故、路段封闭等。

微观交通仿真是一种研究交通系统行为和性能的重要工具，能够模拟驾驶员的个体行为、交通流动性和交通拥堵情况。

它在交通规划、交通控制和交通管理等领域有着广泛的应用前景。

微观交通仿真综述微观交通仿真是指通过模拟和模拟交通系统的动态过程来研究交通流的行为和效果的一种方法。

它通过建立一个具有各种交通组织和技术特征的交通网络模型，以及交通参与者的行为模型，来模拟和分析交通流的运行机理和效果。

微观交通仿真已经成为交通研究中重要的工具之一，被广泛应用于交通规划、交通管理、交通设施与交通系统设计、交通政策分析等方面。

微观交通仿真模型的建立一般包括交通网络模型和交通参与者行为模型两个方面。

交通网络模型通常是基于实际交通网络的地理数据构建的，包括道路网络、交叉口、停车场等各种交通设施。

交通参与者行为模型则是描述交通参与者行为的规则和决策过程，包括车辆的加速、减速、换道等行为，以及交通信号灯的控制策略等。

在微观交通仿真中，交通流的模拟和分析是非常重要的工作。

交通流的模拟通常是基于车辆的运动模型和交通参与者行为模型，以时间步进的方式推进车辆的运动状态。

而交通流的分析则涉及到对交通流参数的计算和评估，例如交通流量、速度、密度等。

通过对交通流模拟和分析，可以获得交通系统的运行状况、效率、可靠性等信息，为交通规划和管理提供决策支持。

微观交通仿真还可以用于研究交通政策和控制策略的效果。

可以通过模拟不同的信号灯控制策略来评估其对交通流的影响，从而优化交通信号控制方案；也可以通过模拟不同的交通政策，如交通限制措施、交通费用调整等，来评估其对交通流的影响，从而制定更有效的交通管理政策。

目前，微观交通仿真已经在国内外交通研究和交通规划实践中得到广泛应用。

国内外的许多城市已经建立了自己的微观交通仿真平台，用于交通规划、交通系统设计和交通政策分析。

美国的VISSIM、AUTOSEK、Aimsun等软件，以及国内的VAPAS、SUMO、沈阳交通仿真系统等软件都是比较典型的微观交通仿真工具。

尽管微观交通仿真在交通研究和决策中有着广泛的应用，但也还存在一些挑战和问题。

交通仿真模型的建立需要大量的数据和参数，对数据的获取和处理提出了要求；交通仿真模型的运算量较大，需要高性能计算设备的支持；交通仿真模型的精度和准确性也是一个关键问题，需要通过对模型的不断修正和验证来提高。

收稿日期:2003212216　3国家自然科学基金资助(70122201) 教育部博士点基金资助(20020247036)微观交通仿真模型系统参数校正研究———以V ISSIM 的应用为例3孙　剑　杨晓光(同济大学　上海200092)摘　要　微观交通仿真模型在交通系统管理、控制和优化中得到广泛应用,然而大多数仿真模型参数均是针对外国的交通情况确定的,并不一定适合中国国情。

文章提出了微观仿真模型参数校正流程,以上海市北京东路V ISSIM 仿真为实例,根据实际采集的数据,运用拉丁方格法进行实验设计,对V ISSIM 的仿真参数进行了校正,指出了微观仿真模型参数校正有待改进的方面。

关键词　交通仿真模型;参数校正;V ISSIMAbstract :Microscopic simulation models have been widely used in traffic system management ,con 2trol and optimization ;however ,most of the simulation parameters are determined according to the situa 2tions in foreign countries and not always suitable for those in China.Firstly ,this paper proposes a proce 2dure for microscopic simulation model calibration.Then taking a V ISSIM simulation exam ple of Peking road in Shanghai as an example ,we have designed the experiment by using Latin Square algorithm and calibrated the simulation parameters by using the field data.Finally ,it points out the aspects that need improving.K ey w ords :traffic simulation model ;parameter calibration ;V ISSIM0　引　言交通流仿真是再现交通流运行规律,对交通系统进行管理、控制和优化的重要实验手段和工具。

基于 VISSIM 的微观交通仿真模型建模审核流程研究【摘要】解决交通拥堵的一个方法就是科学地应用交通模型，对城市的发展和交通出行需求等方面进行建模，并对交通政策、法规、工程方案和管理措施的效果进行科学分析和对比。

本文旨在建立一套完善的模型审查流程，通过仿真建模流程优化，规范交通建模技术流程，以便科学的支撑交通规划和管理工作。

本文以微观交通流仿真软件 Vissim 为例，建立该软件应用的交通流模型建模审查流程，具有一定的借鉴意义。

【关键词】VISSIM；交通仿真；微观模型随着中国近三十年高速的经济增长和人民生活水平的提高，交通拥堵已成为全国各城市面对的难题。

全国每年因交通不畅，运输效率低下和成本增长等因素造成的经济损失高达数百亿元。

解决交通拥堵的一个方法就是科学地应用交通模型，对城市的发展和交通出行需求等方面进行建模，并对交通政策、法规、工程方案和管理措施的效果进行科学分析和对比。

近年随着计算机性能的提高和仿真技术的发展，微观交通仿真软件能够精确描述交通流中的车辆/驾驶员的行为，从而使在计算机中对复杂的城市交通情况进行真实模拟得以实现。

城市交通流仿真模型需要很多参数来对交通流进行详细地描述，交通流仿真模型的输入参数的正确性对于模型仿真结果的精度有很大的影响，不通过复杂的工作来校正这些输入参数，模型可能会产生不真实的结果。

本文旨在建立一套完善的模型审查流程，通过仿真建模流程优化，规范化交通建模技术流程，以便科学的支撑交通规划和管理工作。

1、微观交通流仿真模型根据仿真模型描述程度的不同，交通仿真可分为宏观仿真、中微观仿真、微观仿真。

微观交通仿真描述系统的个体特性，并通过真实反映系统的所有个体特性来反映系统的总体特性。

本文以德国微观交通流仿真软件 Vissim 为例,建立该软件的交通仿真模型建模审查技术流程，以便对建设项目的交通影响分析进行审核。

2、模型审查流程再造随着我国交通影响分析制度的立法，交通模型在定量分析方面的作用越发突显，合理利用交通模型工具，发挥其在交通分析过程中的作用越来越受到业界重视。

城市规划中的交通流量模拟仿真方法在城市规划中，交通流量模拟仿真方法具有重要的作用，可以帮助规划者预测和评估不同交通方案的效果，优化城市交通网络布局，提高道路通行效率和交通系统的可持续性。

本文将介绍几种常用的交通流量模拟仿真方法，并分析其优缺点。

一、传统模型方法1. 道路交通容量模型道路交通容量模型是一种经验模型，基于车辆流量、道路几何特征等因素来预测道路能够容纳的车辆数量。

这种模型计算简单，适合用于预测现有道路的交通状况。

然而，由于它只考虑了道路状况，没有考虑到交通需求的变化和网络效应，因此在城市规划中的应用受到了限制。

2. 微观交通仿真模型微观交通仿真模型基于个体车辆行为进行建模，并考虑车辆之间的相互影响。

通过模拟车辆的运行轨迹和交通规则等细节，可以更准确地模拟交通流量。

然而，由于建模复杂度较高，需要大量的数据和计算资源支持，因此在城市规划中的应用受到了一定的限制。

二、基于智能交通系统的模型方法1. 基于传感器数据的模型智能交通系统通过安装传感器在道路网络中收集交通数据，如车辆流量、速度等，然后利用这些数据进行交通流量模拟和分析。

这种方法不仅准确性较高，而且能够快速获取实时数据，对于评估交通方案的效果非常有帮助。

然而，由于需要大量的传感器设备和数据处理能力，成本较高，仍然有一定的局限性。

2. 基于Agent的模型基于Agent的模型是一种新兴的交通流量模拟方法，通过对交通参与者的行为进行建模，模拟车辆、驾驶员和交通管理者之间的相互作用。

这种方法能够更好地反映人的行为决策和交通系统的动态变化，对于研究交通拥堵、事故等问题具有较好的效果。

然而，由于模型的复杂性和计算量较大，需要高性能计算设备的支持。

三、仿真结果分析与应用通过交通流量模拟仿真方法，规划者可以获取各种交通方案的模拟结果，进行性能评估和比较。

基于模拟结果，可以对城市交通网络进行优化设计，提高道路通行能力和交通系统的可持续性。

1. 交通拥堵预测和缓解通过模拟分析交通流量，可以预测拥堵情况，并针对性地提出缓解措施，如增加道路容量、优化交通信号控制等，以改善城市的交通拥堵状况。

微观交通仿真模型研究摘要: 离散事件系统仿真是现代仿真技术的主要研究热点之一,在工程技术、经济、军事等领域经常使用。

本文讨论了离散事件系统仿真的一般步骤及在交通仿真中的应用,对微观交通仿真中的部分核心仿真问题和模型进行了分析,如车辆生成,跟驰,行驶,排队模型等。

关键词: 离散事件系统排队模型微观交通仿真车辆生成引言系统仿真是以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础,以计算机和各种专用物理效应设备为工具,利用系统模型对真实的或假想的系统进行动态研究的一门多学科的综合性技术,相似论是系统仿真的主要理论依据。

离散事件系统是指受事件驱动,系统状态跳跃式变化的动态系统,系统的迁移发生在一串离散点上。

这种系统往往是随机的,具有复杂的变化关系,一般用流图或网络图描述。

如果应用理论分析方法难以得到解析解,甚至无法解决,无疑仿真技术为解决这类问题提供了有效的手段。

交通仿真是计算机技术在交通工程领域的一个重要应用,它不仅可以表现交通流时空变化、为交通道路设计规划提供技术依据,还可以对各种参数进行比较和评价,以及对环境的影响进行评价等。

交通仿真模型可划分为宏观、中观、微观3种。

微观交通是以单个车辆为对象,通过一些相对简单但真实的仿真模型来模拟车辆在不同道路和交通条件下的路网上运行,并以动态图像的形式显示出来,在描述和评价路网交通流状况方面具有传统数学模型无法比拟的优越性。

例如,微观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够非常细致和真实地反映出来。

在仿真模拟交通管理的应用中,就是借助离散事件的模型研究来解决一些仿真问题的。

图1说明了离散事件系统仿真的一般步骤,同时也表明了系统建模与仿真建模的关系。

1离散事件系统仿真模型离散事件系统仿真建模的目的是要建立与系统模型有同构或同态关系的模型。

采用事件步长法仿真程序的组成,主要有以下部分:(1)仿真时钟:提供仿真时间的当前值;(2)事件表:由策划和事件调度生成的事件名称,时间的二维表,即有关未来事件的表;(3)系统状态变量:描述系统状态的变量;(4)初始化子程序:用于模型初始化;(5)事件子程序:每一类事件的服务子程序;(6)调度子程序:将未来事件插入事件表中的子程序;(7)时钟推进子程序:根据事件表决定下次(最早发生的)事件,然后将仿真时钟推进到该事件发生的时刻;(8)随机数产生子程序:产生给定分布的随机数的子程序;(9)函数子程序:用于系统性能分析的子程序;(10)统计计数器:用来存放与系统性能分析有关的统计数据的各个变量值;(11)主程序:调用上述各种子程序并完成仿真任务全过程。

立交合流区微观交通仿真模型的建立常 华摘 要：在立交合流区的交通研究中，微观仿真是一种重要手段。

经过大量调查实验，本文详细分析了驾驶员在立交合流区的驾驶行为。

在此基础上，本文主要探讨有关立交合流区微观交通仿真模型建立的一些工作，包括跟驰模型、换车道模型、合流模型等，为相关方面的进一步研究提供了理论依据。

关键词：立交合流区、加速车道、微观仿真、跟驰模型、可插入间隙近年来，伴随着高速公路和互通立交的大量修建，有关立交分流区和合流区的车辆运动行为研究和设计标准等方面的问题引起了许多交通工程研究人员的关注。

据调查，高速公路事故大部分发生在互通立交上，而且集中在车辆分流合流处。

比较起来，立交合流区的车辆行为比分流区更复杂，而且相关研究也颇多争议。

为了掌握车辆在立交合流区的运动规律，为几何设计和交通改善提供依据，本文探讨有关车辆在立交合流区的微观交通建模方法。

1、研究背景相对于分流，车辆在立交合流区的交通运行更加复杂。

由于立交，特别是互通立交，通常都是为了满足较高等级道路运行，车辆在立交合流区的主线上车速都比较快，一旦在此区域出现交通拥挤，或者阻塞匝道，或者影响主线车辆通行，后果都很严重。

关于立交合流区设计标准，目前的普遍共识是94年《规范》规定的加速车道长度偏短。

实际上，立交合流区不仅承担车辆速度的变换和车道转换的功能，在主线车流交通量比较大时，合流区上的加速车道也为进入主线的车辆提供等待可插入间隙的缓冲区；而且当进入合流区的匝道车辆比较多时，合流区加速车道也为过多车辆提供排队等待汇入的空间。

在这种情况下，立交合流区的交通运行就非常复杂。

由于车辆在立交合流区运动行为复杂而且随机，包括加速、寻找可插入间隙、汇入等过程，所以采用传统的研究方法，如合流等待理论、辅助车道长度模拟、运动学理论等，都有其局限性。

微观交通仿真在交通研究上的应用，为合流区交通研究提供了新的手段。

由于微观交通仿真以个体车辆为研究单位，所以能更好的模拟车辆在环境改变时的行为特性。

路口微观交通仿真模型快速构建本文将介绍如何使用TESS NG软件快速构建路口微观交通仿真模型，TESS NG对初学者非常友好，容易上手。

现分8步介绍TESS NG在交叉口快速建模分析中的应用。

（1）导入底图和比例尺设置背景图片：点击工具栏中“基本参数”按钮，再点击“选择图片”按钮，加载背景图片。

图1 导入背景比例尺设置：点击工具栏中的“比例尺”按钮，在背景图上用鼠标右键拖拽一定距离，在实际距离框中输入地图对应的实际距离，再点击“OK”即可。

（2）基本的路网编辑路段：单击工具栏中的“新建路段”，长按鼠标右键进行拖拽，路段达到对应长度后松开鼠标右键，创建一条新的路段（Link），一般车道数不变的均为一个基本段，在遇到车道变化时需要先行断开，后续再通过连接段处理不同宽度路段的连接关系，比如上游路段和进口道路段。

图2 新建路段连接段：在要连接的起点路段上单击鼠标右键，长按并拖拽至要连接的终点路段上，松开鼠标右键，在弹出的编辑连接段（Connector）窗口中选择该连接段的起始车道和目标车道编号，单击确定后创建一条连接段（进口道上游渐变段，交叉口内部转向等），连接段可以一次性连接不同车道数的路段，并自由设置连接关系，十分方便快捷。

图3 添加连接段后路网建成图左转待行区：对于设定了左转待行区的交叉口，需要将左转和直行进口道分开设置，然后将直行方向的路段Link向交叉口进口道延伸并添加断点弯曲。

设置限速区：点击工具栏中的“编辑减速区”，在交叉口的左转和右转路段或连接段上创建减速区，在自定义限速时间段内设置该减速区内不同车型的车速及标准差（详细参见用户手册3.1.1软件工具栏中的编辑减速区）。

（详细见TESS NG 用户手册）（3）设置车辆类型、组成及建立发车点车辆类型：依次选择菜单栏中的“车辆”→“车辆类型”，打开“车型编辑”窗口。

根据实际情况在图设定不同车辆类型的长度、平均速度和最大速度等。

车型组成：依次选择菜单栏中的“车辆”→“车辆组成”，打开“车型组成编辑”窗口。

收费站微观交通仿真模型构建收费站模型构建的关键在于路径设置以及如何表征ETC，人工车道，绿通车道，本文将用TESS NG向读者展示如何快速构建收费站模型。

1．路网建模路段：基本路段设置依照实际路网建立即可，详细操作参见用户手册。

连接段：在收费站模型中，我们使用一条条单车道的路段来模拟收费通道。

因此，我们需要利用连接段将进入收费站的路段连接到对应高速收费站通道。

具体连接段操作参见用户手册。

限速区：在每一段收费通道停车点前设置一段限速区，以此来模拟车辆进站减速的场景。

路网建成图(红框为收费通道区)2．路径设置与建立交叉口微观仿真模型类似，在道路上游区域建立决策点，建立路径时注意建立到达每一条人工收费通道、ETC通道的路径，而绿通车道不需要建立路径（原因后文会说明），详细操作参见用户手册。

3．ETC、人工车道、绿通车道的设置使用信号灯控、无信号控制以及公交车道和站点（用公交车模拟绿通车辆）区分ETC、人工车道以及绿通车道。

ETC：在第2部分设置的限速区后不设置信号灯头，以此来表征ETC车道不停车快速通过的特性。

ETC通道人工车道：在限速区后摆放一个信号灯头，模拟人工收费站的情况。

人工通道在信号灯组相位中编辑2种不同周期的信号灯组，每种周期分别有3个相位，应用于不同的人工收费车道。

通过统计以6秒、10秒为周期设置信号灯组更为切合实际。

人工通道信号设置绿通车道：绿通车道则通过设置公交线路、公交站点以及公交专用道来表征。

绿通车道（公交专用道）首先将路网两侧最外部的道路设置为公交专用道，具体操作是通过双击每一段最外侧道路，在路段编辑窗口中，将最外侧车道的行为类型改“公交专用道”。

绿通线路（公交线路）通过设置公交线路发车频率，表征绿通车辆的流量，也可以同时设置几条公交线路来模拟真实情况。

绿通检测点（公交站点）再设置公交站点，在公交线路中添加站点(详细操作参照用户手册)，在站点编辑窗口中设置公交线路的停靠时间（根据统计数据，绿通车辆停车检测时间一般不少于30S），以此来模拟绿通车辆进入收费站后停车检查的情况。