交通仿真模型及軟件應(yīng)用思考

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1、交通仿真模型及軟件的應(yīng)用的思考交通仿真模型及軟件的應(yīng)用的思考沒有一個(gè)軟件是面面俱到、處處都有優(yōu)勢(shì)，用戶在考慮自己的仿真平臺(tái)時(shí)，很需要辨別真?zhèn)危谶m合自己功能要求和價(jià)格的系統(tǒng)之間，選擇最優(yōu)秀的軟件。做交通規(guī)劃和交通工程項(xiàng)目的仿真，購買軟件的費(fèi)用可能只是投資的一小部分，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和模型校準(zhǔn)不僅是要花大力氣，而且也可能要花更多的錢。而不少人尤其是采購人員和決策者往往容易被廠商為市場推銷和宣傳而設(shè)計(jì)的演示，特別是電影一般的三維動(dòng)畫包裝所迷惑，忽略了一個(gè)軟件是否能在用戶有限的時(shí)間和資源條件下，解決其項(xiàng)目的真正需求。交通仿真模型按其如何模擬車輛、人流在路網(wǎng)上的移動(dòng)和如何處理信號(hào)燈的控制，

2、有微觀、中觀和宏觀之分。微觀模型以跟車換道模型模擬車輛的運(yùn)動(dòng)并詳細(xì)描述交通監(jiān)測(cè)和信號(hào)控制的運(yùn)作。宏觀模型一般以流量函數(shù)表示的路段和路口延誤來模擬車輛在一個(gè)路段行駛的時(shí)間和在路口等待的概率或時(shí)間。中觀模型介于微觀和宏觀兩者之間，它一般以車輛密度的函數(shù)來表示一個(gè)區(qū)段車輛行駛的速度，并考慮車輛在路口的轉(zhuǎn)向和排隊(duì)現(xiàn)象。通常中觀和宏觀模型不直接模擬交通監(jiān)測(cè)和信號(hào)控制的運(yùn)作，不同控制系統(tǒng)對(duì)路網(wǎng)的影響以通過能力的形式表示。由于歷史的原因，過去交通仿真模型的應(yīng)用主要是在交通工程領(lǐng)域，偏重于小范圍的交通工程和管理方案的比較，一般使用微觀仿真模型，但近年來交通規(guī)劃對(duì)仿真模型日益增長的需求，計(jì)算

3、機(jī)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，為新一代的交通仿真軟件的開發(fā)提供了條件。市場上不僅更多不同尺度類型的交通仿真軟件都有出現(xiàn)，也有把三種尺度的模型融合在一個(gè)系統(tǒng)，對(duì)一個(gè)路網(wǎng)的不同部分，分別用微觀、中觀和宏觀交通模型同時(shí)進(jìn)行仿真的軟件產(chǎn)品。根據(jù)交通仿真模型的驅(qū)動(dòng)技術(shù)和核心設(shè)計(jì)思想，還可以從另外一個(gè)角度把用于城市規(guī)劃的交通仿真模型分成下面幾個(gè)類型：第一類是基于交通分配模型里面的簡單的流量時(shí)間延誤函數(shù)被更復(fù)雜的仿真模型所替代，但仍然以傳統(tǒng)的靜態(tài)分配模型算法來取得路網(wǎng)上流量的分配，并沒有對(duì)車輛行駛在時(shí)空上的分布給予充分考慮。這類模型的一個(gè)典型代表，也許就是著名的SATURN交通仿真分配模型

4、。第二類是基于動(dòng)態(tài)交通分配的仿真模型。其典型代表包括DYNASMART，DYNAMIT，DYNAMEQ，和METROPOLIS等等。這些動(dòng)態(tài)交通分配模型中，都用交通仿真技術(shù)來求解某一出發(fā)時(shí)間、給定路線上的出行時(shí)間或費(fèi)用。這類模型中，常用以流量速度函數(shù)為基礎(chǔ)的中觀仿真模型，采用循環(huán)反饋和時(shí)段推移的方法獲得“均衡的”(equilibrium)或者是“一致的”(consistent)流量分配結(jié)果。這一類型中的有些模型原本是為智能交通系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交通管理和預(yù)測(cè)而開發(fā)的，但在交通規(guī)劃中也有應(yīng)用。第三類模型主要是為解決在大范圍交通網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用交通仿真而開發(fā)的微觀交通仿真模型。這里雖然模型的

5、總體仍然屬于微觀的范疇，因?yàn)檐囕v在路網(wǎng)上的移動(dòng)考慮其所在車道及其位置，但為了提高模型的執(zhí)行速度，其微觀交通模型常作了一定的簡化。如上述第二類模型中的DYNAMEQ，不僅采用了較為簡單的跟車換道和交叉口的延誤模型，而且用基于事件而不是時(shí)間的仿真算法。TRANSIMS借用CellularAutomata的概念將車道按平均車長均勻分格，試圖把交通流在時(shí)空的演化轉(zhuǎn)化為一個(gè)簡單的整數(shù)問題，進(jìn)行分布式的并行求解，以滿足大范圍交通規(guī)劃對(duì)仿真模型計(jì)算速度的要求。第四類交通仿真模型試圖把不同類型的模型綜合在一起，發(fā)揮不同模型的特長，在計(jì)算的速度和結(jié)果的精度兩者之間適當(dāng)取舍，在宏觀層次上處理路

6、徑選擇的問題，在微觀層次上就重點(diǎn)研究地段進(jìn)行較為詳細(xì)的仿真。此類模擬按其結(jié)構(gòu)形式又可分解為3種：外包式、交流式和整合式。外包式方法中交通分配模型和仿真模型是相互獨(dú)立的，它把靜態(tài)和動(dòng)態(tài)交通分配模型的輸出用作仿真模型的輸入，對(duì)所選區(qū)域進(jìn)行微觀交通仿真。交流式方法把兩種或更多種完全不同的仿真軟件組合在一起，相互獨(dú)立的仿真軟件分別模擬網(wǎng)絡(luò)中的不同區(qū)域(如項(xiàng)目和外圍地區(qū))或不同類型的系統(tǒng)(如高速和城市道路)，不同模型在所謂的“橋梁”節(jié)點(diǎn)交換車輛。整合式方法則把交通分配模型和不同類型的交通仿真模型有機(jī)組合，在一個(gè)統(tǒng)一的軟件平臺(tái)上，由用戶根據(jù)具體項(xiàng)目的需要，就網(wǎng)絡(luò)的不同部分選擇適合的模型

7、。因?yàn)椤罢鲜健钡亩鄬哟谓煌ǚ抡婺Ｐ涂梢允刮覀冊(cè)谟梦⒂^仿真模型詳細(xì)模擬一個(gè)局部地區(qū)的同時(shí)，用宏觀和中觀仿真模型來模擬外圍整個(gè)系統(tǒng)，而不是“只見樹木，不見森林”或者“只見森林，不見樹木”。整合式的交通仿真軟件所具有的這種靈活性，在未來的城市交通規(guī)劃中應(yīng)該會(huì)逐漸得到更廣泛的應(yīng)用。微觀交通仿真，特別是對(duì)復(fù)雜的較大范圍網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行微觀交通仿真，不僅需要花較多的時(shí)間準(zhǔn)備輸入數(shù)據(jù)，對(duì)仿真輸出結(jié)果的分析和解釋也非易事。新一代的交通仿真軟件，可以運(yùn)用地理信息系統(tǒng)和人工智能技術(shù)，大大提高準(zhǔn)備輸入數(shù)據(jù)和分析輸出結(jié)果的效率。例如，交通規(guī)劃模