12交通仿真軟件及應(yīng)用

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1、.第十二章交通仿真軟件及其應(yīng)用?前言交通仿真（TrafficSimulation）是系統(tǒng)仿真技術(shù)的一個分支，就是用系統(tǒng)模型來復(fù)再現(xiàn)？現(xiàn)交通流隨時間、空間變化從而表征模擬？其行為特征的技術(shù)。交通仿真模型可用于交通系統(tǒng)規(guī)劃及控制方案的詳細(xì)評估，更好地理解并掌握交通系統(tǒng)局部和細(xì)節(jié)，對于較復(fù)雜的交通系統(tǒng)尤為適用。交通仿真技術(shù)所具備的功能，使其在以下交通領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用：1）交通規(guī)劃方案的詳細(xì)評估；2）交通控制策略的評估；3）道路幾何設(shè)計(jì)方案的評價分析；4）交通管理系統(tǒng)的評價分析；5）交通新技術(shù)和新設(shè)想的測試；6）智能交通系

2、統(tǒng)的評價；7）道路交通安全分析；8）交通工程技術(shù)人員培訓(xùn)。當(dāng)前使用較多的微觀交通仿真軟件有是否應(yīng)增加宏觀交通仿真軟件的介紹？PARAMICS、VISSIM、TransModeler、AIMSUN、CORSIM、CUBEDYNASIM、TRAFFICWARE等。本章將介紹系統(tǒng)仿真和交通仿真的原理和、方法、和常用的交通仿真軟件及其應(yīng)用。第一節(jié)交通系統(tǒng)仿真一、系統(tǒng)仿真仿真是當(dāng)今許多學(xué)科廣泛應(yīng)用的先進(jìn)、安全和經(jīng)濟(jì)的技術(shù)，軍事工業(yè)、航空航天、核能等一直是仿真技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域，在軍工領(lǐng)域，仿真技術(shù)已成為新武器系統(tǒng)研制與試驗(yàn)中

3、的先導(dǎo)技術(shù)、校驗(yàn)技術(shù)和分析技術(shù)。世界各國幾乎所有大型研發(fā)項(xiàng)目，如“阿波羅”登月計(jì)劃、戰(zhàn)略防御系統(tǒng)、航天航空器研制、核武器研制等，因其投資和風(fēng)險巨大，在研制過程中均成功地運(yùn)用了仿真技術(shù)，以較小的代價大幅度降低了風(fēng)險。系統(tǒng)仿真技術(shù)可應(yīng)用于系統(tǒng)評價、系統(tǒng)優(yōu)化、節(jié)約經(jīng)費(fèi)、降低試驗(yàn)的風(fēng)險和危險、人員培訓(xùn)、決策支持等。下面闡述系統(tǒng)仿真的幾個基本概念。（一）基本概念1.）系統(tǒng)...仿真技術(shù)應(yīng)用的對象是系統(tǒng)。系統(tǒng)的定義很多，通常定義為具有一定功能，按某種規(guī)律相互聯(lián)系又相互作用著的對象之間的有機(jī)組合。社會、經(jīng)濟(jì)、交通都是系統(tǒng)，仿真所

4、關(guān)注的系統(tǒng)是廣義的，泛指人類社會和自然界的一切存在、現(xiàn)象與過程。任何系統(tǒng)的研究都需要關(guān)注三個方面的內(nèi)容，即實(shí)體、屬性和活動。實(shí)體是組成系統(tǒng)的具體對象，屬性是實(shí)體所具有的每一項(xiàng)有效特性（狀態(tài)和參數(shù)），活動是系統(tǒng)內(nèi)對象隨時間推移而發(fā)生的狀態(tài)變化。由于組成系統(tǒng)的實(shí)體之間相互作用而引起的實(shí)體屬性變化，通常用“狀態(tài)”的概念來描述。研究系統(tǒng)，主要就是研究系統(tǒng)狀態(tài)的改變，即系統(tǒng)的進(jìn)展或演化。研究系統(tǒng)除了需要研究系統(tǒng)的實(shí)體、屬性和活動外，還需要研究系統(tǒng)的環(huán)境。環(huán)境是指對系統(tǒng)的活動結(jié)果產(chǎn)生影響的外界因素，自然界的一切事物都存在相互聯(lián)

5、系和相互影響，而系統(tǒng)是在外界因素不斷變化的環(huán)境中產(chǎn)生活動的，因此，環(huán)境因素是必須予以考慮的。系統(tǒng)與環(huán)境的邊界是不確定的，隨研究的目的不同而異。2.）模型要進(jìn)行仿真，首先要抓住問題的本質(zhì)或主要矛盾，按研究的重點(diǎn)或?qū)嶋H需要對原系統(tǒng)進(jìn)行簡化提煉，也就是建立模型。模型是對系統(tǒng)某些本質(zhì)方面的描述，可采用各種可用的形式提供被研究系統(tǒng)的信息，在所研究系統(tǒng)的某一側(cè)面具有與系統(tǒng)相似的數(shù)學(xué)描述或物理描述，可以在不同的抽象層次上來描述一個系統(tǒng)，是對真實(shí)世界中的物體或過程的抽象化和形式化。模型方法是通過研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)

6、的方法。計(jì)算機(jī)仿真中采用的模型是數(shù)學(xué)模型?！皵?shù)學(xué)模型”是根據(jù)物理概念、變化規(guī)律、測試結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，用數(shù)學(xué)表達(dá)式、邏輯表達(dá)式、特性曲線、試驗(yàn)數(shù)據(jù)等來描述某一系統(tǒng)的表現(xiàn)形式。數(shù)學(xué)模型的本質(zhì)，是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界一小部分和幾個方面抽象的數(shù)學(xué)“映像”。這種系統(tǒng)觀允許對現(xiàn)實(shí)世界中的過程在不同的詳盡程度上進(jìn)行數(shù)學(xué)描述（“編碼”），從而將各種不同的模型彼被此聯(lián)系起來，并將相互間的關(guān)系隱含于數(shù)學(xué)模型之中。3.）計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真是建立需研究系統(tǒng)的模型，進(jìn)而在計(jì)算機(jī)上對模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的過程。計(jì)算機(jī)仿真方法是以計(jì)算機(jī)仿真為手段，通過在

7、計(jì)算機(jī)上運(yùn)行模型來再現(xiàn)模擬系統(tǒng)的運(yùn)動過程，從而認(rèn)識系統(tǒng)規(guī)律的一種研究方法。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是以計(jì)算機(jī)科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、控制理論和應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)為工具，利用系統(tǒng)模型對實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究的一門新興技術(shù)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)綜合集成了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、圖形圖像、多媒體、軟件工程、信息處理、自動控制等多個高新技術(shù)領(lǐng)域的知識，是系統(tǒng)分析與研究的重要手段。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)具有良好的可控性、無破壞性、安全、可靠、不受外界條件（如氣象條件和場地空域）的限制、可多次重復(fù)、高效和經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，近年來發(fā)展十分迅

8、速，已經(jīng)成為當(dāng)今眾多領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步所依托的一種基本手段。計(jì)算機(jī)仿真主要步驟有：問題描述、仿真目標(biāo)設(shè)定、模型建立、數(shù)據(jù)收集、仿真程序開發(fā)、標(biāo)定和校準(zhǔn)、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和結(jié)果分析。（二）系統(tǒng)仿真的分類系統(tǒng)仿真技術(shù)實(shí)質(zhì)上就是建立仿真模型和進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的技術(shù)。通常認(rèn)為，系統(tǒng)仿真是用能代表所研究系統(tǒng)的模型，結(jié)合環(huán)境（實(shí)際的或模擬的）條件進(jìn)行研究、分析和實(shí)驗(yàn)的方法。系統(tǒng)仿真