第6章道路交通仿真模型与方法分析.ppt

第六章 道路交通仿真;对交通系统的仿真研究可以分为三个层次：宏观仿真、中观仿真与微观仿真。 宏观仿真着重从全局角度来研究系统特性。宏观仿真模型中，交通流被视为一个可压缩的媒体或流体，交通流的运动按照流体机制来处理。宏观仿真通过流量-密度关系来控制交通流的运行，模型中不追踪单个车辆的移动。 中观仿真模型以在宏观模型基础上考虑了集计的车辆行为，可以描述流量的动态特性以及路口的队长、延迟等属性。 微观仿真模型以跟车模型为基础，追踪每个车辆的移动过程。在微观模型中，车辆的移动由驾驶员的特性、车辆性能、车辆周围的环境和道路几何条件来决定。 ;国外道路交通仿真系统 ;交通仿真系统的用户群分类;通用交通仿真软件 ;研究型和商业型交通仿真软件的区别;; 微观交通仿真软件的适用范围;;;;应用规模; 微观仿真软件能够描述的交通现象;微观仿真软件能描述的交通控制和管理方式;微观交通仿真系统的功能要求（1）;微观交通仿真系统的功能要求（2）; 交通仿真的目标是评价交通管理计划的行为效果。交通研究的效果包括5个方面： 一是与出行效率相关的方面，如出行的速度、时间等； 二是与交通安全相关的方面，包括车头时距、事故等； 三是与交通环境相关的方面，如各种污染物的排放及振动的产生等； 四是与旅客舒适相关的方面，如停站次数，密度，拥挤水平等；紧张、舒适性等； 五是交通出行的技术性能指标，如费用与燃料消耗。 ;仿真评价指标;目标;软件的输入输出界面 描述诸如节点、路段、交通信号、路径、车辆到达率等。但也有少数几个软件提供了路网拓扑结构和几何数据的图形输入界面。大部分软件具有动画演示输出功能，但也有少数模型只提供数据库格式的输出形式。 基本的仿真技术 几乎所有的仿真软件均采用面向对象的编程技术．绝大部分采用了时间扫描的描述方式．且多为微观仿真。 ;交通仿真系统的结构;;仿真系统的输出指标;我国交通仿真系统研究的技术关键;要解决的技术关键 ;（5）合作与联系 目前从事交通仿真研究的单位大多是从自身情况出发来开展工作，缺???大范围的统一协作，易造成重复性的研究，从而导致有限资金的浪费； （6）信息技术 已有的仿真软件与模型都是局限于交通环境自身而言的，没有真正与GPS和GIS等与信息技术相关的信息系统联系起来进行仿真研究。 ;仿真过程实施中涉及的主要技术关键 ;国外交通仿真模型和系统难以在我国得到推广的主要障碍： ;交通仿真模型的10个主要领域;关于交通现象的描述方法;微观仿真模型的基本要素;车辆行驶模型;典型的微观交通仿真模型;;车辆跟驰特性分析;跟车模型;车辆跟驶模型分类; 线性跟驰模型;驾驶员分类特征;车辆的跟驰位置位置图;式中， ：车辆ｎ距基准点的距离； ：车辆ｎ的速度； ：车辆ｎ的加速度； ：常数, 反应强度。 跟驰车辆的加速度与其与相邻前方车辆的速度差成正比。;上述 模 型 ，采用简单的刺激一反应特性过于简单，难以反映驾驶员在行车过程中其感知、反应、判断等心理、生理行为特性及其过程的复杂性，，并且存在如下一些缺陷:;安全距离模型;生理－心理模型;车辆跟驰状态划分的三个阶段;行为阈值模型;行为阈值模型理论基础;模型表述;车辆跟车行驶阈值示意图;界限值的划分（1）;界限值的划分（2）;界限值的划分（3）;车辆跟车行驶阈值示意图;Wiedermann模型的判断流程图;模糊推理模型;模糊推理模型的分类;元胞自动机;基于神经网络的车辆跟驰模型;其他跟驰模型;车辆跟驰模型研究的趋势;换道模型;现有研究对换道模型及换道规则过于简单。 具体的换道行为研究中，早期的有Gipps模型、FRESM模型和ETSIM模型，后来又逐渐发展了MITSIM模型、SITRAS模型 和基于效用选择、模糊逻辑、神经网络等理论的模型。 大多数模型在进行换道可行性检测时，考虑目标车道前后空档是否大于最小安全间隙，若满足则执行换道；没有考虑在前后空档不充足的情况下，司机们可能存在的竞争合作博弈。 目前的换道模型能很好地反映非饱和流时司机的换道行为，但却不太适用于饱和流的状况。;;x0;强制请求;判断请求;;在仿真中的应用; 判断性车道变换是指车辆在遇到前方速度较慢的车辆时为了追求更快的车速、更自由的驾驶空间而发生的变换车道行为。 车辆不变换车道也能在原车道上完成其行驶任务，变道不是强制性的。 自由换道条件下，换道决策是以当前车道和邻接车道的交通条件为基础的。它要考虑期望车道(由驾驶员对速度的喜好等因素决定)、可接受空隙等因素。;是否需要更换车道？ 司机不满意驾驶状态 在目标车道上行使是否会改善行使状况? 选择何种换车道方