新一代交通仿真技术综述

简要回顾了国内外交通仿真技术的发展历程,总结了新世纪以来新一代交通仿真技术的主要特点。然后,比较分析了当前主流交通仿真模型的特性,并对交通仿真应用程序接口、硬件在环和软件在环交通仿真、在线交通仿真等面向智能交通系统应用的高级仿真技术进行了深入解析。最后,根据我国交通仿真研究和应用的现状,在符合我国交通特性的基础仿真模型研究、交通仿真系统的开发模式、在线仿真技术的开发方法等方面提出了改进建议。

Abstract：

The historical course of traffic simulation in China and abroad was briefly reviewed firstly,and some major features of the new generation traffic simulation technology since 21st century were summarized then. Afterwards,the simulation model characteristics of some prevailing traffic simulation models were comparably analyzed,and several advanced traffic simulation techniques for ITS applications were expatiated,including traffic simulation API,hardware-in-the-loop traffic simulation,software-in-the-loop traffic simulation,online traffic simulation. Finally,based on the state-of-the-practice of traffic simulation in China,some suggestions were given on fundamental simulation modeling fitting for Chinese traffic characteristics,development modes of traffic simulation system,development methodologies of online traffic simulation,etc.     

路网描述仿真模型

从满足交通仿真需求角度分析了路网描述建模的要点,提出了以节点、路段、节段、车道为基本构成要素的路网描述仿真模型.该模型能更准确、细致地反映道路网拓扑关系和道路几何条件,为交通仿真模型真实地反映路网交通状态奠定了基础.     

交通走廊公交信号优先算法

以巴黎香榭丽舍大街为应用背景,提出了一种实时、基于规则、反应式的交通走廊公交信号优先算法.该算法定义了优先方法初选、可行性验证和优先方案实施3个紧密联系的步骤.在优先方法初选阶段,根据既定的规则选择当前情况下最合适的一种优先方式.然后,在可行性验证阶段对所选优先方案是否可以实施进行验证.如果可行性验证通过,则在方案实施阶段生成新的控制方案,并在当前信号周期的下一时刻实施.该算法能灵活地描述优先灯组与冲突灯组、上/下游相容灯组、对向相容灯组间的逻辑关系,并基于此实现绿灯延长、绿灯重启、绿灯早启等常用公交信号优先方法.     

城市交通仿真实验系统的面向对象开发

依据面向对象软件开发思想，首先对城市道路交通系统进行了实体分析，并由此确定了城市道路交通仿真系统的主要对象类，在此基础上进一步进行了对象建模工作，提出了反映对象类之间静态关系的静态对象模型以及反映仿真系统运转机制和控制结构的动态对象模型，最后，根据对象建模的结果进行了详细的对象设计，确定了各主要对象的属性和功能。     

车路集成系统探测车数据采集仿真研究

在解析车路集成系统探测车数据采集过程和基本规则的基础上,提出了基于VISSIM商业仿真系统组件对象模型接口对车路集成系统探测车数据采集进行仿真的方法,并开发了相应的仿真原型系统.该原型系统通过在VISSIM仿真平台上嵌入路边设备和车载设备功能,可以灵活地描述路边设备分布、车载设备瞬时记录触发时刻、车载设备标识码、瞬时记录留存策略等探测车数据采集参数的取值和确定方法,从而可真实地模拟车路集成系统以"车载设备移动检测,车路数据交互"为特点的数据采集过程.     

事件反应仿真模型

介绍了事件反应仿真模型建模的特点 .以信号交叉口和公交停靠站范围内的事件反应模型建模为例 ,介绍了将车辆在多种约束条件影响下的逻辑分析过程进行情形划分的方法 .研究表明 ,清晰且符合逻辑的情形划分是事件反应模型准确描述各种交通现象的关键     

动态交通分配模型解的非唯一性问题

通过对动态交通分配模型和静态交通分配模型建模过程的比较,详细阐明了产生动态交通分配模型解的非唯一性问题的2个主要原因,即路段费用．流量函数的非单调性和先入先出（FIFO）原则约束条件的非凸性,在此基础上提出了在动态交通分配的路段费用函数中引入路段车辆数或路段密度的方法,建立了既能反映路段拥挤状态又具有单调特性的路段费用模型,从而显著提高了现有模型的求解效率．     

城市快速路入口匝道控制仿真分析

以深圳春风路高架快速路为例,对不同交通需求水平情况下定时、Alinea、Flow 3种常用入口匝道控制算法的实施效果进行了仿真分析,并详述了各种算法的参数取值.仿真结果表明,入口匝道控制在交通需求高到一定程度的情况下能有效发挥改善主线交通的作用.Alinea和Flow算法总体优于定时控制,但也显著增加了匝道的延误和排队长度.当交通瓶颈与上游2个入口匝道均密切相关时,Flow算法控制效果优于Alinea算法.最后,对在Alinea,Flow算法中引入匝道排队调节的情况进行了仿真分析,结果表明排队检测器离匝道入口的距离是平衡主线拥挤和匝道排队的关键因素.     

中小城市道路平交交通设计

在阐述了中小城市交通特点的基础上,就这类城市平面交叉口在渠化设计和信号灯配时等方面所存在的问题进行了分析。并结合实际,从交通控制和管理方面对此类交叉口的设计原则、设计思路和设计步骤进行了探讨,通过一个实例更为详尽地对设计思想进行说明。     

交通仿真系统中的纯微观跟车模型

针对目前在交通仿真系统中的跟车模型忽略车辆个体性能差异的缺陷,提出了一种纯微观跟车模型,该模型以某一扫描时刻为基点,根据前、后车辆在当前时刻的状态,考虑前、后车的加减速性能,以后车“紧密”而又“安全”地跟随前车行驶为原则确定后车在下一扫描时刻的加速／减速度,纯微观模型更准确地反映了不同性能车辆跟车行为,而且具有模型标定相对容易、适用范围大的特点。