第四章 交通仿真

第一节 交通仿真概述 第二节 宏观交通仿真模型

第一节 交通仿真概述

什么是仿真？仿真就是“模仿真实” 仿真不是仿造，其目的不是替代真实 事物的功能，而是对真实事物或事件 的一个再现，使得我们能够低成本、 低危险地显现已发生或未发生的事件， 对其特征和规律进行研究.

仿真的科学定义物理仿真：根据相似原理，建立实物模 型，如模拟的航天系统 数字仿真(计算机仿真):利用计算机 技术，建立系统模型，在计算机平台上 反映出事件或系统的特征

计算机仿真的优越性 计算机仿真的优越性 仿真的(1)可以求解许多复杂而无法用数学手段解 析求解的问题； (2)可以预演或再现系统的运动规律或运动 过程； (3)可以对无法直接进行实验的系统进行仿 真实验研究，从而节省能源和费用。

交通仿真的定义属于数字仿真 利用计算机仿真技术，在计算机平台上复 现现实交通运行状况，或虚拟出未来交通 运行的状况,以便对交通现象的问题、对策、 以便对交通现象的问题、对策、 特征或规律进行分析、研究。

为什么用交通仿真？1.

由交通现象的复杂性决定 在我国大中城市的交通系统， 相比较国外的交通系统， 在我国大中城市的交通系统 ， 相比较国外的交通系统 ， 其特殊性可以概括为高密度、 其特殊性可以概括为高密度 、 单层次的机动车和大量 非机动车的混合交通， 非机动车的混合交通，表现为： 自行车和公交车在出行中所占比例大； 路网结构不合理， 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。 市区人口密度大，出行需求高度集中。

为什么用交通仿真？

2.方案评价的需要

传统的方案评价方法的缺点 交通仿真评价的优点: 交通仿真评价的优点:交通仿真具有低成本、可重用、可控制等优点，在仿真环境 中可以构建现实中难以实现甚至无法实现的系统

为什么用交通仿真？

3.方案比选优化的需要

在对不同方案进行选择时， 在对不同方案进行选择时， 往往缺乏一个共同的评价标 准和体系。 准和体系。 交通仿真系统则可为不同方案提供一个公共、 交通仿真系统则可为不同方案提供一个公共、 相对客观 的评价平台

为什么用交通仿真？4.先进的动态交通控制与管理系统的基本平台 4.先进的动态交通控制与管理系统的基本平台网络交通状态评价 历史数据 需求仿真 供给仿真

检测设施

控制和诱导方案生成 道路交通条件 被动策略 网络交通状态预测 控制和路径诱导设施 需求仿真 供给仿真

主动策略

交通仿真分类按所描述系统的细致程度可以分为：

微观交通仿真-细节描述程度最高对交通流的描述是以单个车辆为基本单元的

中观交通仿真-细节描述程度较高对交通流的描述以若干辆车构成的队列为单 元的

宏观交通仿真-细节描述程度较低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

交通仿真的步骤1.

2. 3.

4.

明确问题。对拟要研究的问题进行详细的了解 和描述，明确研究目的，划定系统的范围和边 界，以便对各种交通分析技术的适应性作出判 断。 确定仿真方法的适用性,选用合适的仿真工具 问题的系统化.构造一个仿真模型的第一级流程 图，其中包括输入、处理、输出三个组成部分 数据的收集和处理

交通仿真的步骤5.

6.

建立数学模型.由第一级流程图出发，采用自 上而下循序渐进的方法：建立第二级流程图， 确定构成处理过程的主要模块及其相互关系、 每一模块的输入和输出；建立第三级流程图， 对每一个模块的功能进行详细的描述。 参数估计。模型中的参数有两种基本类型， 即确定型和随机型。对于随机型参数，除给 出它的均值和方差外，还要指出其分布形式。

交通仿真的步骤7.

8.

模型评价。确定流程中是否出现中断或回路、 检验数据输入的适应性和取值范围、检验输 出结果的合理性。其次，还需要做出一些判 断，如是否修正一些变量或参数，是否对模 型的结构进行修改等。若模型本身被拒绝， 则需要返回第3或第5步骤，甚至返回第2步骤， 以至于可能放弃系统仿真方法。 编制程序。一旦所建的模型被接受，便可着 手编制计算机程序。

交通仿真的步骤9.

模型确认。模型确认包括三项内容，即模型 校核、模型标定和有效性检验。模型校核的目的是确认程序代码所执行的正是流程 图所规定的任务，并不涉及拟研究的实际问题。 模型标定是以一部分现场观测数据作为输入，检验 输出结果是否与实际的观测结果相吻合，若不一致， 则需调整参数直至与实际情况相吻合。 有效性检验是将其余未使用的现场观测数据输入仿 真程序，并将计算结果与相应的观测结果进行比较。

交通仿真的步骤10.

11.

实验设计。一旦仿真程序通过了有效性检验，便 可制定一个详细的实验方案进行仿真实验。 仿真结果分析。这一步骤包括三项工作内容，即 仿真运行、结果分析和形成文档。