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.     

城市道路网络交通状态时空演化量化分析

为了使对城市道路网络交通状态的分析不至陷入交叉口或路段内部的交通状态分析,需从中观或宏观的角度去分析交通状态.本文在探讨路网状态特征参数的基础上,定义了"路段拥挤度"指标,通过建立城市交通网络模型,并基于浮动车(GPS)采集数据设计了路网交通拥堵时空演化量化分析的流程,采用"路段拥堵持续时间""区域行程时间延误"区域拥堵路段数量"三个时空参数对路网交通拥堵状态的时空演化进行了量化研究.最后结合上海市浮动车数据与实际交通网络,得出了交通拥堵的延误时间和空间范围与拥堵程度大小的关系等结论.     

基于RTI的交通态势实时仿真技术研究

微观交通仿真系统一般主要是以历史调查数据的统计分析结果为依据进行仿真,为了能够更加真实地反映交通的状况,提出了以实时采集的交通数据和历史交通数据的OD反推技术为基础,通过微观仿真的形式,结合分布式仿真技术和虚拟现实技术,离线或者在线地再现路网的真实交通情况,为管理者提供直观的决策依据。     

微观交通仿真模型参数标定方法改善研究

微观交通仿真模型参数标定是微观交通仿真技术应用的前提,针对模型参数标定类型划分和标定结果取值方法缺乏精细化分析问题进行改善研究,将参数标定体系划分为全局参数和局部参数,提出综合工程实测与智能寻优相结合的微观交通仿真模型参数标定方法,并以信息熵作为参数标定结果取值的分析指标,提出聚类递归的参数取值方法。结合信号交叉口实际调查数据设计对照仿真实验和交叉验证实验,证实改善方法的有效性。     

混杂交通微观仿真初探

中国的城市交通大多数属于混杂交通,具有机动车、自行车、行人等3种交通参与者混行,以及违规现象普遍的特点。文章介绍了对混杂交通微观仿真的初步研究,重点介绍了交通参与者模型的构建,尤其是其决策机子模型的构建。在文章的最后,给出了一个混杂交通系统中的无信号交叉口的仿真实例,仿真效果已经初步表现出混杂交通的特点。     

交通影响下的城市中心演化系统动力学模型及仿真研究

交通对于城市中心的形成和演化具有重要的引导和反馈作用。本文分析城市中心基于自组织理论的形成机制；采用系统动力学的研究方法，建立城市中心内部相互作用的系统动力学模型和多中心之间相互竞争的系统动力学模型，并利用Vensim软件进行实例仿真模拟；通过对模型的分析，可知利用交通可以刺激或抑制城市中心的发展，进而形成良好的城市形态和稳定的城市结构。     

基于元胞自动机的微观城市道路混合交通仿真

介绍了现有交通仿真软件相对于国内路况存在的很多不足，如缺少自行车、行人的模拟等，结合原有的交通仿真模型和我国自行车／行人交通特性建立了新的混合交通流微观仿真模型，并给出了混合交通流仿真的实现思想。新的仿真系统原型以元胞自动机模型为基础，同时定义了符合国内道路状况的元胞自动机规则。最后，给出了该交通仿真系统原型的实现结果和结论。     

交通诱导系统路网状态描述方法及仿真研究

路网交通状态描述是智能交通诱导系统中非常重要的一个环节,对诱导效果有很直接的影响.文章对路网交通状态描述向量的构成及计算方法进行了研究,结合智能交通诱导系统短时交通流预测,提出了包含诱导单元所在路段综合饱和度、诱导单元下游路段综合饱和度和目标区域综合饱和度等分量构成的路网交通状态向量.提出了路段综合饱和度的计算方法,设计了路网相似状态合并规则,并对综合饱和度中路段权重的动态确定过程进行了研究,对路网交通状态描述方法的有效性及状态提取参数对诱导效果的影响进行了多次仿真试验,通过时仿真结果进行分析,证明了上述路网交通状态描述方法在智能交通诱导系统中是有效的.     

不同控制方法下交叉口通行能力的微观仿真剖析

提出一种信号交叉口模糊控制模型,并以传统的定时控制和感应式控制为比较对象,采用仿真技术,从各车道的排队长度、平均滞留时间、通行次数、通行时间和车辆通过率等微观角度分析了交通流的变化与控制方法的内在联系,从交叉口的平均延误、通行时间的均匀性和通过车辆数等宏观角度对比了三种控制方法下的交通效率和公平.微观过程的仿真剖析为交通控制研究提供了新思路,宏观结果则表明模糊控制下的交通更加高效与公平.     

交通排放量化模型的建立与仿真实现

面对日益凸显的交通排放问题,设计用于定量计算的交通排放模型是制定和实施各项治理措施的前提,而如何反应由交通特征的微观变化引起的排放变化是目前交通排放模型建立的核心。基于此,首先利用车辆比功率(VSP)变量搭建了交通特征数据与机动车排放间的关系,在建立VSP-Bin分布率、VSP-Bin污染物排放率和车型分布三个数据库的基础上,建立了从交通特征微观变化出发的交通排放量化模型。然后,通过对ArcGIS进行二次开发,搭建了交通排放动态仿真平台。最后,结合北京市西三环RTMS(Remote Traffic Microwave Sensor,远程交通微波传感器)交通流量和浮动车速度数据对其及其周边主干路的交通排放进行动态的量化仿真和分析,为整个北京路网交通排放的量化仿真及节能减排政策的选择打下坚实的基础。     

城市交通仿真中的延误计算模型对比分析

论述了三种城市交通仿真(HCM2000、CORSIM软件、VISSIM软件)中的延误计算模型,在不同的交通流状态下,应用此三种延误计算模型进行了单点固定控制交叉口控制周期延误的仿真计算,并采用典型的美国城市交叉口实例进行了对比分析,得出以下结论:在交叉口接近饱和状态的情况下,HCM2000的延误计算模型得到的周期延误最小,在过饱和的情况下,HCM2000计算得到的周期延误最大.     

城市微观交通仿真系统及其应用研究

建立了一个城市微观交通仿真系统,主要包括:车辆产生模型、路网描述模型、交通规则描述模型、信号灯描述模型、车辆行为模型、路径选择模型和路口转向模型。说明了各模型的建模方法以及系统的仿真流程。针对城市交通的特点,提出邻车影响模型,作为对传统跟驰模型的补充。在OCTANE图形工作站上,实现了仿真系统的三维可视化。最后选取典型路网进行了应用研究。     

一种基于路网网格化的微观交通仿真模型

针对采用元胞自动机进行微观交通仿真空间分辨率较差的特点,提出了一种基于道路路网网格的微观交通仿真模型.通过在仿真前或者仿真期间设定一维车道和二维路口网格的大小,对道路路网进行不同空间分辨率的分割,但在仿真车辆运动模型方面,仍采用元胞自动机模型进行仿真.这样既保留了元胞自动机进行交通仿真的优点,又克服了该方法在空间分辨率较差方面的缺点.文中还通过仿真实验,对一维路网网格和二维路网网格大小的设置对仿真结果的影响进行了分析.分析的结果表明：不同的仿真空间分辨率对车辆的平均速度和车道/路口占有率有较大的影响,但对流量的影响不显著.     

城市交通系统的动画仿真模型研究

动画技术在仿真中的应用是近年来系统仿真领域的发展方向之一。而城市交通系统是一个规模庞大、路网稠密、干扰多、随机性能强的大系统。因而将动画技术应用于辽杂的交通模型其意义是显著的。本文提出了城市交通系统的动画仿真模型的设计方案──区域网络分页设计思想，实现了两个交叉口的动画仿真，为最终建立通用的城市交通动画仿真模型打下了基础，计算机仿真试验结果证实了模型的有效性。     

城市交通信号灯模糊线控制及其仿真

根据大系统分解－协调原理,提出一种城市交通信号灯模糊线控制方法,计算机仿真表明,结果令人满意。     

驾驶模拟器用于交通系统仿真的研究

简要介绍了汽车驾驶模拟器开发和应用的国内外现状,介绍了昆明理工大学开发的驾驶模拟器,提出了应用模拟器进行道路交通仿真研究的步骤和方法,以及模拟器在交通仿真方面的应用范围,并给出了应用实例。     

城市单交叉口信号多相位自适应控制模型

针对交通系统的动态性和随机性,提出了信号交叉口的自适应控制模型.充分考虑了转弯比例的时变性以及车道分配的时变性,给出一种交叉口随机动态模型.将强化学习(RL)引入到交通信号系统中,针对交通网络的交通流及信号特征,建立了RL的状态空间、动作空间和回报函数,以最小化交叉口的排队车辆数为目标,实施对交通信号的优化控制.在不同的交通环境设定下,对典型的十字交叉口进行仿真试验,将RL控制方法同传统的定时控制和感应控制进行了对比.结果表明,RL控制器具有很强的学习能力,对于交通环境的突然变化仍可以保持较高的控制效率.     

交叉路网交通灯的协调模糊控制方法

交通灯的控制是城市交通系统中一个重要的问题,本文探讨了一种新的交叉路口网交通灯的协调模糊控制方法,首先在交叉和阵道上设置流量检测器得到路口的交通数据;然后根据路网多个节点的交通动态特征,提出了一个种模糊规则来控制交通信号灯的延长时间和相位变化,使得整个整网车辆的平均时延得到优化,这个方法与一种典型方法作了比较,并且给出了仿真实例,其结果相当令人满意。     

交通仿真的发展及研究现状

交通仿真是智能交通运输系统(ITS)的一项重要内容，文章从交通仿真的研究意义和研究内容出发，介绍了交通仿真的三种模型，并重点介绍了其中的微观仿真模型，作者在文中描述了国内外交通仿真的发展历程和研究现状，并对其中的一些典型软件和模型作了介绍，文章的最后还指出了当前交通仿真研究存在的一些不足之处。