中观交通仿真_交通系统仿真

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1．国内外研究现状

交通仿真具有直观、准确、灵活的特点，是描述复杂道路交通现象的一个有效手段。中观交通仿真是一种能够兼顾宏观交通仿真与微观交通仿真优点来描述交通流动态运行的仿真技术，在交通领域有着其独特的优势。目前，中观交通仿真研究已成为国际上交通工程界的研究热点之一。

1.1国外研究概况

在交通仿真技术、交通信息的分析、处理并应用到交通控制与决策方面在国外业已开展了大量的研究。

在交通仿真方面，起初研究的是宏观仿真模型，但模型的灵活性和描述能力较为有限。该类交通仿真系统主要以优化城市道路的信号设计为应用目的，最具有代表性的当数英国道路与交通研究所（TRRL）的D.L.罗伯逊于1967年开发的道路交通流仿真软件TRANSYT，它主要用于确定定时交通信号参数的最优值；Gerlough在1963年建立的用于道路网络信号配置的TRANS模型；美国联邦公路局(FHWA)1956-1966年研制的SIGOP仿真系统。

近年来微观仿真模型得到了充分的发展。它是以单个车辆为研究对象，通过一些相对简单但真实的仿真模型来模拟车辆在不同道路和交通条件下的路网上运行，并以动态图像的形式显示出来，在描述和评价路网交通流状况方面具有传统数学模型所无法比拟的优越性。其中具有代表性的是CORSIM，VISSIM和麻省理工大学开发的MITSIM系统。CORSIM是由美国联邦公路局(FHWA)开发的、综合了两个微观仿真模型(用于城市的NETSIM和用于高速公路的FRESM)，能够仿真城市道路和高速公路的交通流。CORSIM的目标是交通管理系统的开发和评价。VISSIM是德国PTV公司的产品，它是一个离散的、随机的、以10S-1 S为时间步长的微观模型。车辆的纵向运动采用了基于规则的算法。不同驾驶员行为的模拟分为保守型和冒险型。VISSIM提供了图形化的界面，用2D和3D动画向用户直观显示车辆运动，运用动态交通分配进行路径选择。VISSIM能够模拟许多城市内和非城市内的交通流。北京工业大学、交通部公路科学研究所等学校和科研单位都展开了实质性的研究工作，并取得了一定的成果，但有待从整个交通环境的大系统来研究解决问题。MITSIMLab是一种基于仿真的软件，用以评估各交通管理系统的运作效果以及支持其进一步优化。MITSIMLab可对一个

系统实例进行交通管理系统评估和路线导航评估，它是各种系统的合成，其具有以下特点：(1)具有大范围的交通管理系统的设计功能。（2)模拟驾驶员对实施交通信息及控制的反应。(3)体现了交通路网中交通管理系统和驾驶员的动态交互。然而微观仿真模型研究过于细致与复杂，对整个路网的交通状况的模拟比较欠缺，且在实际运用方面比较困难。

中观交通仿真是一种能够兼顾宏观交通仿真与微观交通仿真优点来描述交通流动态运行的仿真技术，在交通领域有着其独特的优势。中观交通仿真对路网交通的描述则避免了前两者的缺点。目前，中观交通仿真研究已成为国际上交通工程界的研究热点之一，但该方面的研究目前有待进一步的提高。

目前比较常见的中观交通仿真模型有：INTEG-RATION, DYNASMART, DYNAMIT、TRANSMO-DELER等国外仿真模型和国内目前正在开发的DYNACASTIM模型。

(一)INTEGRATION： INTEGRATION模型于20世纪80年代中期加拿大皇后大学的M.VanAerde教授开发，目前己经发布了INTEGRA-TION2.30版木。INTEGRATION模型混合使用了中-车和宏观交通流理论，因而被认为是准微观模型又称为中观交通仿真模型。INTEGRATION中跟驰行驶模型的算法采用运动学模型，单车的速度是基于自由流、达到通行能力、拥挤时的宏观交通流参数。自从20世纪80年代INTEGRATION模型开发出来以后，广泛应用于美国及其他很多国家的工程项目仿真中，如美国MTO IBI McCormick-Rankin高速公路交通诱泞系统及荷兰的Goudappel Coffeng交通监测系统的开发；加州大学伯克利分校的PATH项目；美国波士顿市中央干道/隧道工程；模型同时在美国通用汽车研究实验室TravTek系统开发(交通路线引导系统)中发挥了重要作用，并应用到了对TravTek(交通路线引泞系统)的评估中；在盆湖城冬季奥运会中JHK国际交通咨询公司应用IN-TEGRATION模型对盆湖城的道路交通网络进行了仿真，为冬奥会的交通组织做出了贡献。

(二)DYNASMART： DYNASMART模型于90年代初期由美国德克萨斯

州大学奥斯汀分校的Ja-yakrishman，Mahmani等人开发，有DYNA-SMART-X,DYNASMART-P两种版木，DYNA-SMART-X开发较早，主要用于实时交通信息估计与预测、交通诱导、交通仿真、动态交通分配，DYNA-SMARFP主要用

于交通规划。

(三)DYNAMIT：DYNAMIT是90年代初期美国麻省理工大学Moshe Ben

Akiva教授等人开发的。主要用于实时交通信、估计与预测、基于预测信息的交通诱导、动态交通分配、基于数据采集及统计分析的交通规划。

(四)TRANSMODELER：TRANSMODELER是美国Caliper公司为城市交

通规划和仿真开发的多功能交通仿真软件包，实现了微观仿真、中观仿真和宏观仿真的无缝集成。最为重要的是，TRANSMO-DELER将交通仿真模型和GIS-T有机结合起来，路网等空间数据存储与管理完全采用GIS数据处理方式，并且可通过数据库管理系统来管理路网等空间数据。TRANSMODELER可以模拟从高速公路到市中心区路网道口在内的各类道路交通网络、可以详细逼真地分析大范围多种出行方式的交通流，在同一个路网中同时以宏观—中观—微观形式模拟，主要用于综合交通仿真。

1.2国内研究概况

随着我国经济的飞速发展，交通堵塞问题也口益突出，尤其是在大城市地区上下班高峰期的交通堵塞为人们的出行带来极大的不便。传统的经验已不能解决我国现代化建设所要求的高效交通系统。在90年代初，我国学者已经开始关注国际上ITS的发展，并参加了ITS世界会议的指导委员会和国际标准化组织的部分工作。尤其是在1995年之后，关于ITS的研究、试验和国际交流日益频繁。交通部也将ITS列入了“九五”科技发展计划和2010年长期规划中。国家科学技术部1999年11月批准建立了国家智能交通系统工程技术研究中心(National Intelligent Transport Systems Center of Engineering and Technology-ITSC)，全面的研究了中国的ITS的发展需要，完成了“九五”国家重点科技攻关项目“中国智

能交通系统体系框架”、国家基础性科研项目“中国ITS标准体系框架研究”。

(一)DYNACASTIM：西安交通大学正在研究开发的DYNACASTIM力求充分借鉴DYNAMIT和DYNASMART的成功经验，建立适合国内出行者的行为特性、车流特性与交通控制策略本土化的实时交通估计与预测系统。但是DYNACASTIM还处于开发阶段，技术还不成熟，没有应用到实际路网中。

(二)为了解决城市交通仿真模型仿真速度和仿真精确度的平衡问题，针对城市交通流运行特征，同时考虑影响交通流运行的若干因素，如车辆数目、红绿

灯控制等，中国航天科工集团第二研究院706所万凌松、宋星等提出一种中观交通仿真车辆群体模型。该模型结合了宏观模型和微观模型的优点，同时提出的交通流配流算法又解决了传统模型的不足。

(三)北京交通大学交通运输学院郭淑霞等提出了基于VSP变量和浮动车数据库的路段和区域路网的综合排放因子计算方法；利用INTEGRATION中观交通仿真系统构建了大型演唱会周边路网仿真平台，并模拟了大型演唱会进场情况，得到了基于仿真的大量的浮动车数据；分析了大型活动影响范围内路网和主要道路的尾气排放时空分布特点。

(四)北京交通大学交通运输学院赵慧等提出了中观仿真建模的三个关键问题，分别是；动态OD估计、动态交通分配和动态交通流参数标定；最后，选取INTEGRATION为研究对象，分析了奥运会开幕式期间在实施交通需求控制和铺设专用道策略之后，奥运大家庭车辆的运行情况，说明中观仿真模型在城市交通管理方而的应用效果。

1.3国内外研究综述

总的来说，国外对交通中观仿真的研究比较深入，开发出的仿真模型较多。国内的中观交通仿真研究仍较为零散，往往只局限于通过借鉴国外的有关模型来解决有关交通问题。

不同的中观交通仿真系统各具特色。然而，上述中观交通仿真系统大都是西方发达国家业界针对实际交通运输状况而开发的。基木上未考虑混合交通模式相互影响问题，如人流、自行车流和机动车流的相互影响，不能很好地反映中国城市交通现状。因此，需要研究适合我国混合交通状况的微观交通仿真模型和仿真系统。将来的仿真模型将注重研究反映上、下游路段以及整个路网的动态状况；车辆的运行模型中将加入关于自行车等非机动车的描述；加入行人行为的描述；考虑交通车辆对环境的影响与评价；模型将会涉及到交通的大环境等方面。