分布式環(huán)境中的城市交通微觀仿真理論研究

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1、北方交通大學(xué)博士學(xué)位論文分布式環(huán)境中的城市交通微觀仿真理論研究姓名：陳煒申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理指導(dǎo)教師：胡思繼20020701中文摘要中文摘要城市交通微觀仿真是當(dāng)今交通工程學(xué)科的重要前沿，通過(guò)對(duì)城市交通流的仿真可以對(duì)交通控制和城市交通規(guī)劃方案提供科學(xué)的依據(jù)，無(wú)論是對(duì)學(xué)科研究還是對(duì)交通規(guī)劃、交通管理等實(shí)際工作都具有重要意義。特別是隨著ITs技術(shù)的興起，交通管理已經(jīng)從以前的靜態(tài)管理措施，變?yōu)殪o態(tài)、動(dòng)態(tài)管理和誘導(dǎo)措施起頭并進(jìn)的新型管理模式，城市交通微觀仿真能夠?yàn)檫@些管理和引導(dǎo)措施提供一個(gè)基礎(chǔ)的試驗(yàn)環(huán)境。本文主要在城市交通微觀仿真理論的三個(gè)方面進(jìn)行研究：城市交通微觀仿真系統(tǒng)的

2、構(gòu)架研究、城市交通微觀仿真建模方法研究、城市交通微觀仿真其他相關(guān)問(wèn)題的研究。在構(gòu)架方面本文提出了參照HLA，建立在RTI的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的城市交通微觀仿真平臺(tái)。由于采用了類HLA的結(jié)構(gòu)和基于RTI的通訊整合協(xié)議，參與HLA的各個(gè)組成部分可以獨(dú)立地考慮自身的功能和結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單地利用RTI進(jìn)行服務(wù)的發(fā)布和獲取，實(shí)現(xiàn)與其他部分的整合，極大地提高了整個(gè)平臺(tái)的可集成性，為后續(xù)的一些復(fù)雜的研究奠定了基礎(chǔ)。在微觀仿真自身的并行計(jì)算方面，本文提出了在計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)上殲展城市交通微觀仿真并行計(jì)算的思想。計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)可以用有限投入提供強(qiáng)大的并行計(jì)算能力，在其基礎(chǔ)之上開(kāi)展城市交通微觀仿真并行計(jì)算可以促使微觀仿真走

3、向?qū)嵱谩１疚奶接懥嗽谟?jì)算機(jī)集群系統(tǒng)中進(jìn)行城市交通并行微觀仿真的多個(gè)方面，特別是提出了針對(duì)這種情況下的DR模型。在姚市交通微觀仿真的建模方面，本文提出了統(tǒng)一在有限狀態(tài)機(jī)模型下的微觀車輛走行模型：跟馳模型、自由換道模型、強(qiáng)制換道模型、自由行駛模型。有限狀態(tài)楓模型根據(jù)車輛的走行徑路及其在路網(wǎng)中所處的位置，選擇不同的模型，并且根據(jù)環(huán)境的變化來(lái)在模型間進(jìn)行切換。這與駕駛員在駕駛車輛行駛時(shí)的情景非常類似，同時(shí)也便于將復(fù)雜的駕駛過(guò)程切分成多個(gè)模型，便于模型的開(kāi)發(fā)與調(diào)整。在模型的開(kāi)發(fā)過(guò)程中采用了面向?qū)ο蟮慕７绞剑瑴p少了仿真模型和現(xiàn)實(shí)世界的轉(zhuǎn)換，對(duì)于模型的建立和調(diào)整帶來(lái)很大的便利。系統(tǒng)仿真模型從某種角度

4、來(lái)講就是軟件系統(tǒng)，城市交通微觀仿真模型是一個(gè)復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，本文論述了在這個(gè)軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中如何利用虛擬顯示技術(shù)提供逼真的輸出，如何利用統(tǒng)一軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程避免風(fēng)險(xiǎn)、控制質(zhì)量和進(jìn)度。關(guān)鍵詞：城市交通、計(jì)算機(jī)仿真、并行計(jì)算simuiation．Atthesametimeitalsoexplainhowtouseuninedso士、twaredeVelopmentprocesstoavoidriskorcontrolqualityandscheduleKeywords：urbantramc、simuIation、parallelcomputing北方交通大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論

5、微觀仿真器。1．2．現(xiàn)有系統(tǒng)分析現(xiàn)有的城市交通微觀仿真系統(tǒng)見(jiàn)表1—1。表l一1城市交通微觀仿真系統(tǒng)表DRACULA高速路混合其它MPADSIMNSIMNETTHoREAUS+AUTOBAHNSISTMMCORSIM2n叮TMICROSIMPARAMICSTRVISSIMTPHAROSLSIMDAC這些城市交通微觀仿真系統(tǒng)的出現(xiàn)在一定程度上推動(dòng)了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在城市交通領(lǐng)域的應(yīng)用，促進(jìn)了城市交通微觀仿真系統(tǒng)的實(shí)用化進(jìn)程：隨著技術(shù)的發(fā)展和城市交通本身對(duì)微觀仿真技術(shù)要求的增加，這些模型在一些方面表現(xiàn)出它們的不足。AIMSUN2是UniversitatPoli惦cnicadeCatalunyaB

6、盯celonaSpain開(kāi)發(fā)的微觀仿真系統(tǒng)，同時(shí)該系統(tǒng)還提供名為T(mén)EDI的圖形化工具用于路網(wǎng)的構(gòu)建、0D點(diǎn)的分布、交通流分布、平面交通口信號(hào)控制等仿真的基本數(shù)據(jù)的錄入。在該系統(tǒng)中將路網(wǎng)數(shù)據(jù)、交通流數(shù)據(jù)、信號(hào)方案數(shù)據(jù)等分別存儲(chǔ)，可以方便地對(duì)同一路網(wǎng)的不同方案進(jìn)行仿真推算。對(duì)于車輛微觀走行，該系統(tǒng)提供按照比例在lO北方交通大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論路口進(jìn)入不同轉(zhuǎn)向和按照預(yù)先計(jì)算出的路徑在路口轉(zhuǎn)向兩種方案。在開(kāi)放性方面，系統(tǒng)提供開(kāi)發(fā)接口可以供后續(xù)的研究開(kāi)發(fā)使用?？偟脕?lái)說(shuō)AIMsUN2是一個(gè)比較成功的城市交通微觀仿真系統(tǒng)，但是它也存在著不足之處，主要表現(xiàn)在：首先AIMSUN2是建立在Unix的環(huán)

7、境中，在WindoWs環(huán)境中使用需要安裝相應(yīng)的環(huán)境支持，這一方面給用戶的使用帶來(lái)不便，另外一方面也會(huì)降低系統(tǒng)的性能；其次在微觀推算中，無(wú)信號(hào)路口可能會(huì)出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象。cORSIM是美國(guó)交通部組織開(kāi)發(fā)的城市交通微觀仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有較長(zhǎng)的歷史，可以對(duì)城市路網(wǎng)的高速公路的交通行為進(jìn)行仿真。由于該系統(tǒng)中的車輛不是按照走行徑路行進(jìn)，所以不便于開(kāi)展與徑路相關(guān)的研究(如加入動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)后對(duì)相關(guān)區(qū)域交通狀態(tài)的影響)；另外由于本身不具有圖形化的