第八講道路交通系統仿真模型與方法主要內容系統仿真模型的分類道路交通系統仿真模型的發展三、微觀交通仿真模型四、中觀交通仿真模型五、宏觀交通仿真模型六、道路交通系統仿真方法系統仿真模型的分類■模型種類:物理仿真和數學仿真時間:動態仿真模型和靜態仿真模型狀態變量的取值:連續性模型和離散性模型模型參數:確定性仿真和隨機性仿真■仿真輸岀結果:數字仿真與圖像仿真交通系統描述細節程度:宏觀仿真、中觀仿真和微觀仿真宏觀交通仿真宏觀交通仿真不對某具體車輛的運動過程進行描述,即不考慮個別車輛的運動,而是從統計意義上成批地考慮車輛的運動。例如,交通流可以通過流量、密度、速度關系等些集聚性的宏觀模型來描述,而象車輛的車道變換之類的細節行為可能根本就不予以描述。宏觀交通仿真模型適用于描述系統的總體特性,并試圖通過真實反映系統中的所有個體特性來反映系統的總體特性對計算機資源要求較低,仿真速度很快。宏觀仿真模型的重要參數是速度、密度和流量■宏觀交通仿真模型對交通系統的要素及行為的細節描述程度較低。同微觀仿真相比其精度低,應用的范圍也小用于研究基礎設施的新建、擴建及宏觀管理措施等。如大規模的路網范圍內進行交通宏觀仿真。中觀交通仿真在宏觀交通網絡的基礎上,將個體車輛放入宏觀交通流中進行分析,根據模擬的需要,對特定車輛的速度、位置及其它屬性進行標識,或對個體車輛分組,再對每組車輛的速度、位置及其它屬性進行標識。中觀交通仿真模型對交通系統的要素及行為的細節描述程度較高。其對交通流的描述往往以若干輛車構成的隊列為單元,能夠描述隊列在路段和節點的流入流出行為,對車輛的車道變換之類的行為也可用簡單的方式近似描述。這一仿真系統可以用來擬定、評價在較大范圍內進行交通控制和干預的措施和方法,從而對交通流進行最優控制根據目前計算機硬件的發展水平,可以在較大規模的路網范圍內進行交通中觀仿真,如IS中面向誘導的交通仿真。微觀交通仿真■微觀交通仿真把每輛車作為一個研究對象,對所有個體車輛都進行標識和定位。在每一掃描時段,車輛的速度、加速度及其它車輛特性被更新微觀交通仿真能模擬岀短時段內交通流的波動情況。跟馳模型、超車模型及變換車道模型是微觀仿真的基本模型。對交通流的描述是以單個車輛為基本單元的,進入路網的時間、車種、車速的設定及路口的轉向都是隨機確定的。微觀仿真模型的重要參數是每輛車的速度和位置微觀交通仿真對計算機資源要求較高,它的仿真速度慢,用于研究交通流與局部的道路設施的相互影響(如車道劃分、道路寬度、彎道、坡度及公交站的設置等),也用于交通控制仿真(如交通信號燈控制、讓路停車等)道路交通系統仿真模型的發展20世紀60年代:英國的D.L.羅伯遜于1968年提出TRANSYT(宏觀仿真)交通仿真軟件是當時最具代表性的成果,用以確定定時交通信號參數的最優值80年代初已形成了CORQ、FREQ、INTRAS、MACK和sCoτ等五大仿真模型,用于高速公路匝道控制和事故研究。主要以優化城市道路的信號設計為應用目的,多釆用宏觀模型。90年代一些比較知名的交通仿真軟件有FRESIM[FHWA(1994)]、CORSIMIFHWA(2019)等先后相繼推出。德國PⅣV公司也推岀模擬城市道路與城市間高速公路交通流的微觀交通仿真軟件ⅥSSIM及用于城市和鄉村道路網短期交通預測的中觀交通仿真軟件DYNEMO。交通仿真的發展趨勢■目前交通微觀仿真模型已有一百多個。其中,多數模型使用時間步長掃描法,只有少數幾種模型采用事件掃描法。■在現有的交通仿真模型中,以時間掃描作為計算進程控制的隨機性微觀仿真模型是當前交通仿真研宄的熱點■隨著智能運輸系統ITS的發展與應用,如何開發支持S影響評價的仿真模型已成為國際流行的發展趨勢。三、微觀交通仿真模型微觀交通仿真模型基本上由兩大部分組成:一部分是路網幾何形狀的精確描述,包括信號燈、檢測器、可變信息標示等交通設施另一部分是每輛車動態交通行為的精確模擬,這種模擬要考慮駕駛員的行為并根據車型加以區分。1交通流微觀仿真系統的功能要求能夠建立和處理不同形式的路網,清晰地表現路網的幾何形狀,包括交通設施,如信號燈,車輛檢測器等;n能夠產生進入路網的不同種類的車輛以及車長、初速度等,獲得交通流的各種統計數據;能夠處理車輛在路網上的運行情況,準確地反映出車輛間的相