道路微观交通仿真中换道行为模型的研究与实现

::道路与交通工程

Road&Traffic Engineering

道路微观交通仿真中换道行为模型的研究与实现

陈晶，孙旭飞，田东黎

（福州大学物理与信息工程学院，福建福州350108）

摘要：建立了描述车辆换道意图的产生、选择合适车道和实施换道行为的车道变换模型。运用车辆运动学理论，以换道车辆为目标，给岀了目标车辆与邻近车辆的最小安全距离间隙接受模型和车辆换道实施过程的运动模型，并应用到程序设计中，利用基于VC++上建立的交通仿真系统动态地显示非强制换道行为的效果。与VISSIM软件基于规则的换道模型相比，加入驾驶特性的影响和优化原来固定的安全距离,研究结果相对更优。

关键词：道路；微观交通仿真；换道行为；目标位置；最小安全距离

中图分类号：U412.1文献标志码：B文章编号:1009-7767（2019）01-0028-04

Research and Implementation of Simulated Lane Change Behavior Model of

Road Micro Traffic

Chen Jing,Sun Xufei,Tian Dongshen

智能交通系统（Intelligent Transport System,以下简称为ITS）在交通运输系统发展过程中占据重要地位。由于交通运输系统的不可复制性，交通仿真模型成为ITS中交通分析的重要方法之一，而作为交通仿真的核心部分，车辆行为模型也在ITS中发挥着重要作用m。车辆行为模型包括跟驰行为模型和换道行为模型，其中换道行为模型的质量优劣直接影响着交通仿真模型的效果与性能。与已趋于成熟的跟驰行为模型相比，换道行为模型研究则相对落后回。由于在换道过程中存在运动学过程较为复杂、驾驶员的驾驶特性难以量化、微观数据难以获取等问题，笔者拟从运动学角度对车辆换道行为模型进行分析，从驾驶员的决策过程分析最小安全距离和换道行为实施的运动模型。通过在微观仿真系统上动态显示换道行为的仿真效果，来验证换道行为模型的准确性，并提高微观仿真系统的精度。

1换道行为分类

道路上车辆换道行为是一种普遍且常见的交通现象。车辆换道是指当前道路不止1个车道时,车辆由于某种需求从当前车道变更到相邻车道的驾驶行为。换道行为是指根据驾驶员特性以及对周围交通状况的实时信息（车速、位置等）判断,调整驾驶目标策略的综合过程。换道行为根据换道产生的需求大致可以分为2类：强制换道、非强制换道。强制换道是指车辆为了到达目的地而采取的变道行为，具有确定的目标车道、在一定行驶区域内必须换道的特点；非强制换道又称为自由换道，是指目标车辆在遇到当前车道前车速较慢时，为了追求期望车速以及更大的驾驶空间或为了正常驾驶避开即将驶入安全距离的后车而产生的换道行为。笔者主要研究非强制换道行为。

2换道行为模型研究

换道行为通常被分为：产生换道意图、选择合适车道和换道行为实施2T。其中选择合适车道可以视为分析车辆换道行为可行性的过程，它将最终决定换道行为是否实施。

2.1产生换道意图

在不同的交通流密度下，由于每个驾驶员对当前车辆的期望车速要求不同，这个期望车速主要受车辆的机械特性、驾驶员的驾驶特性和交通规则的影响。车辆在道路行驶时，由于当前车道前车的速度过慢，导致车辆的行驶速度低于期望车速时,便会产生换道需求。但是这个需求不是必须的，而是为了获取更理想的行驶方式而采取的换道行为。只有当选择的目标车道确认换道行为可行时，换道才可实施，否则车辆会继续在原车道减速行驶冋。

28彳苯技水2019No.l(Jan.)Vol.37

关于解决城市交通堵塞问题的数学模型的探究

城市交通拥阻的分析与治理 摘要 随着经济的高速发展和城市化进程的加快，机动车拥有量急剧增加。城市道路交通拥堵问题成为困扰世界各大城市的主要社会问题之一，严重影响着城市的可持续发展和人们的日常工作与生活。快速、准确地发现路网中发生的交通拥堵，并估计出拥挤在未来一段时间内的扩散范围和持续时间，对于制定合理有效的交通拥挤疏导策略具有重要意义。 本文通过调查洛阳市中州中路与定鼎路交叉口车流量与红绿灯的设置等情况，发现此路口南北方向的车辆主要是由关林与洛阳站方向的往返车辆，东西方向的车辆主要是由中央百货大楼与老城方向的往返车辆，且南北方向的车流量大于东西方向的车流量。 模型一，通过我们的调查发现，造成此路口交通拥堵的原因之一是黄灯时间较短，黄灯时间只有3秒，这样会造成有些车辆因来不及停车而越过十字路口的停车线, 又由于红灯亮了而过不了路口, 故而造成交通混乱。针对此问题，我们在力学与动力学原理的基础上，提出一种调整黄灯时间的模型，利用微分方程列出黄灯时间的求解公式，并计算出黄灯闪亮的最佳时间为7秒。 模型二，道路的增长速度跟不上车辆增长速度，这就导致了车辆静止平均密度逐年增大，结果花费了大量人力物力财力修路架桥，但换来的不是交通顺畅，而是越来越严重的交通拥挤。针对此现象，我们以交通工具为研究对象，运用线性规划方法并结合LINGO软件，得出人们出行选用自行车和大型机动车有利于缓解当前交通拥堵现象。 模型三，为了使交通部门有充分的时间来预防交通拥堵，应该在交通流高峰到来之前做出预测, 进而采取及时的措施并通过交通控制系统削减交通流高峰、避免拥堵的发生，我们采用径向基函数预测功能的神经网络[5],对十字路口的车流量进行实时预测，应用MATLAB软件编程[4]预测出交通高峰期可能通过每个路口的车流量，从而可以给交通部门提供数据，让他们有更充分的时间预防交通拥堵的发生。 关键词：微分方程;线性规划;神经网络; LINGO; MATLAB

连续交通流模型及数值模拟

连续交通流模型及数值模拟 [摘要]本文对现有的交通流宏观模型进行了研究，总结了各种模型的思想、优缺点以及适用条件，在此基础上，选取了Payne 模型离散格式进行数值模拟，选取了某段高速公路的交通流作为模拟对象，展现了Payne 模型模拟交通流的可行性。 [关键字] 连续交通流；离散格式；数值模拟 0 引言 交通流理论研究加深了人们对复杂多体系统远离平衡态时演变规律的认识，促进了统计物理、非线性动力学、应用数学、流体力学、交通工程学等学科的交叉和发展等多学科的交叉渗透和相互发展。交通流理论研究的对象是离散态物质，是一个复杂的非线性体系，对这类物质运动规律的描述，尚无成熟的理论。 在宏观的连续流模型中，交通流被比拟为连续的流体介质，即将流量、速度和密度等集聚变量视为时间和空间的连续函数。模型包含时间和空间的状态方程，考虑了车辆的加速度、惯性和可压缩性，能够合理准确描述交通流的动态特性，相比微观模型有更大的优势。连续流交通流模型通常用密度（k ）、速度（u ）、流量（q ）三个变量来描述[1]。 1 连续交通流模型 1.1 LWR 模型 1955年，Lighthill&Whitham 提出了第一个交通流的流体力学模型——流体运动学模型[2]，随后P.I.Richards 独立地提出了类似的交通流理论。LWR 模型用k(x,t)和u(x,t)表示t 时刻位于x 处的交通流密度和平均速度，他们满足流体力学的连续方程： (),k q g x t t x ??+=?? （1-1） 此方程反映了车辆数守恒，其中g(x,t)是流量产生率，对没有进出匝道的公路，g(x,t)=0， 对进口匝道，g(x,t)>0，对出口匝道，g(x,t)=0。k 为交通密度，也称为交通流量；x ，t 分别为空间测度和时间测度。设u 为空间平均速度，则存在以下关系： q k u =? (1-2) 对于平均速度u(x,t)，假设平衡速度——密度关系： ()(,)(,)e u x t u k x t = (1-3) 以上3个方程构成了完整的一阶连续交通流模型，LWR 模型的优点是简单明了，可以采用流体力学和应用数学中的成熟工具进行分析，而且可以描述诸如交通阻塞形成和消散之类的交通现象，但是，由于该模型的速度是由平衡速度密度关系决定，并且没有考虑加速度和惯性影响，因此不适用于描述本质上处于非平衡态的交通现象，例如车辆上、下匝道的交通、“幽灵式”交通阻塞、交通迟滞、时走时停的交通等。于是，后来的学者们引进了高阶连续介质模型，考虑了加速度和惯性影响，将动量方程代替方程(1-3)。 1.2 Payne 模型 Pipes 于1953年提出交通流加速度的一般表达式： 2 d u u u d u k u k dt t x dt x ?????=+=-? ?????? （1-4） 1971年，Payne 根据LWR 模型的思想，假设交通流速度是动态变化的，在引用连续性方

Braess悖论与交通系统流量分配优化模型

12Braess悖论与交通系统流量分配优化模型 Ｂｒａｅｓｓ悖论与交通系统流量分配优化模型；刘奇志聂永革；（空军指挥学院，北京１０００８１）；摘要本文在分析Ｂｒａｅｓｓ悖论现象的基础上，探讨；法，通过讨论可以使我们对交通泉统的管理有更深捌的；关越词交通景坑藏量优化模曩悍论；ＢｒａｅｓｓＰａｒａｄｏｘａｎｄＯｐｔｉｍａｌＦ；ＬｈＱｉｚｈｉ；（ＡｉｒＦｏｒｃｅＣｏｍｍａｎｄＮｉｅＹｏａｇｇ；ｐｈｅｎ锄明ｏｎｏ Ｂｒａｅｓｓ悖论与交通系统流量分配优化模型 刘奇志聂永革 （空军指挥学院，北京１０００８１） 摘要本文在分析Ｂｒａｅｓｓ悖论现象的基础上，探讨了交通系统中流量的优化分配模型及求解方 法，通过讨论可以使我们对交通泉统的管理有更深捌的认讽． 关越词交通景坑藏量优化模曩悍论 ＢｒａｅｓｓＰａｒａｄｏｘａｎｄＯｐｔｉｍａｌＦｌｏｗＭｏｄｅｌｏｎＴｒａｆｆｉｃＳｙｓｔｅｍ ＬｈＱｉｚｈｉ （ＡｉｒＦｏｒｃｅＣｏｍｍａｎｄＮｉｅＹｏａｇｇｅＣｏｌｌｅｇｅ，Ｂ嘶吨１００Ｄ８Ｉ） ｐｈｅｎ锄明ｏｎｏｆＢｍｅｓｓｐａｒａｄｏｘ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔＩｌｅｏｐｔ０ｃａｎＡｂｓｔｒａｅｔｒｅａｌＩｎｔｈｋｐａｐｓｗｅｈａｖｅａｎａＩｙｓｅｄｔｈｅｆｌｏｗｍｏｄｅｌｍｄ“ｇｏ矗ｔｈｍＯｎｔｒａｆｆｉｃｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｂｙｄｉｓｃｕ黯ｉｎｇｗｅｈａｖｅａｂｅｔｔｅｒ曲ｄｅｒ－ ５ｔ∞ｄｉ赡。ｆ Ｋｅｙｗｏｒｄｓｔｈｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｔｒａｆｆｉｃｔｒａｆｆｉｃｓ”ｔ

ｅｍ．ｓｙｓｔｅｍ，叩ｔｈａｌｆｌｏｗｍｏｄｅｌ，ｐａｒａｄｏｘ 一、前言 交通系统是整个社会体系的重要组成部分，随着经济的发展和汽车保有量的增加，交通拥堵已成为国内外大中城市常见的～个通病。比如，近年来，日益严重的堵车问题已成了北京交通的难题。造成交通拥堵的直观原因是城市道路建设速度赶不上机动车增长的速度。即车与路的矛盾。然而，如果车量不变，单靠扩充交通网络中道路的通行能力，就一定能缓解交通拥挤，减少交通阻塞吗Ｂｒａｅｓｓ交通悖论正是从这个角度向我们提出了值得深入研究的问题。 Ｂｒａｅｓｓ交通悖论原意是指：在交通网络中扩建道路，反而可能引起交通时间增加的现象。这个现象。听起来使人费解。实际上．Ｂｒａｅｓｓ悖论并不限于交通，在其它许多系统中（例如在经济系统、电路网络系统等）都有可能象运输系统一样产生相同的悖论行为。１９６８年Ｂｒａｅｓｓ悖论提出以后，有许多专家（Ｍｕｒｃｈｌａｎｄ（１９７０），Ｆｆａｌｌｋ（１９８１）、Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇ和Ｓｔｏｎｅ（１９８８）、Ｆｒａｎｋ（１９８２）、Ａｒｎｏｔｔ和ＳｍａＵ（１９９４）、Ｐ∞和Ｐｄｎｃｉｐｉｏｎ（１９９７）、ＣｌａｕｄｅＭ．Ｐｅｎｅｈｉｎａ（１９９７）等）对ＢｒａｅｓＳ悖论从不同的角度进行过深入的研究。但他们的研究多限于悖论的成因。本文利用系统工程的方法，在分析悖论成因的基础上，提出交通系统流量分配优化模型并探讨了模型的求解方法。 二、问题描述 一个交通系统可以概瞎地分为两个侧面，一是使用道路的主体，即通过道路系统的流６１８（包括需要运送的人员、物资及装载人员、物资的车辆）。另一方面是承担交通流的客体。即道路系统的状况，也就是哪些点之闻有道路相联，这些道路的质量如何。二者之间还会相互作用，如通过某路段的通行能力可能会随流量的增大而变弱． 道路系统可用网络圈Ｇ＝（Ⅳ，Ａ）表示，其中Ⅳ是结点集，Ａ是弧（路段）集，为叙述方便，在一般情况下总假定两点之间没有相重的弧，即（Ａ￡Ⅳ×Ⅳ。对于使用交通系统的主体而言，假设他们有一个出发点ｓ和一个目的地ｔ，而且有一定的运输量。穿越网络的运输量构成了一个“流”。所谓“流”是指定义在Ａ上的一个非负函效，ｙ（ｉ．ｊ）∈Ａ，厶满足：

交通系统仿真

交通系统仿真在城市规划交通影响中的应用【摘要】基于城市规划交通影响评价，对目前国内城市规划中存在的道路交通系统问题进行分析，剖析了目前城市规划中实施交通评价的意义。对交通系统仿真技术的概念和发展现状作了简单介绍，并就交通系统仿真技术在交通影响中的实际应用，以及交通评价和交通系统仿真的发展前景进行了预测。 【关键词】交通仿真数学模型交通评价城市规划 Abstract：Based on analyzing the importance of the implementation of traffic evaluation in current urban planning，Author did the research on the significance oftranspod impact system and made a bdef introduction on the concept of simulation technology and development status．Furthermore， this paper analgze the practical application of traffic simulation technology in the traffic impact，and made prediction of the future development of traffic evaluation and traffic simulation．Key words：Traftic Simulation，MathematicaI Model，Traffic Evaluation， Urban Planning 1、引言 随着我国城市化进程的加快。许多大城市在发展过程中各种问题逐渐显现出来，其中最为严重的是交通系统的问题：交通拥堵逐年加剧，交通污染日趋严重，交通效率不断下降。 近几年来，虽然全国各地的城市交通系统方面加大了投资力度和建设速度，但交通问题依然没有明显好转，甚至还有不断恶化的趋势。造成这种现象的一个重要原因，就是在传统的城市规划和交通管理措施制定时较少考虑交通影响和交通设施的承受能力，在土地的开发和项目的新建、改建、扩建前没有对未来的交通需求和交通量进行认真科学合理的分析，即没有形成对城市土地开发、新建、改建项目进行交通影响评价的运行机制。更令人担忧的是，目前在我国，交通影响评价机制的重要性还没有受到像环境影响评价那样该有的重视，其执行标准和规范性也亟待改进。 交通影响评价的全过程，从拟开发项目地点的基本条件、交通产生、交通分布、交通分配到局部土地开发对区域交通服务水平下降的评估，乃至提出交通设施改善，恢复到原先交通服务水平的改进建议，其具体步骤都应有章可循，方可成为一个完整的、精细的交通预测。而交通预测的成败，主要取决于预测结果与真实交通状况的接近程度。尤其对微观交通状况的预测，由于涉及到交通流的随机因素，传统的数学分析方法往往不能准确地描述实际交通状况，而且由于道路交通通常具有不可再现性和不可实验性，或即使可以再现或实验，却需要付出巨大的代价、承担巨大的风险。而现代交通仿真技术则可有效地体现交通流的随机因素，可按设想要求预现或复现交通状况，从而大大降低了现场试验要求。因此，交通仿真技术现已成为交通影响评价中的重要工具。 2、交通影响评价的意义及研究现状 交通影响评价(Traffic ImpactAnalysis。简称TIA)是研究新建项目或城市土地利用变更对交通的影响，如建成区内实施大型项目建设开发时进行交通影响分析的项目占应进行交通影响分析项目的比率。交通影响评价的目的是：交通影响分析是保证大型项目开发建设不导致开发对象周边交通服务水平下降的重要措施，是避免土地超强开发的规划控制措施。分为规划交通影响评价和建设项目交通影响评价。分析内容（1）交通影响分析的主要内容至少包括：分析范围确定；现状交通分析；交通量预测；交通影响评价；改进措施；结论与建议。（2）分析范围确定：分析范围应包括拟建项目对道路交通产生显著影响的区域。一般情况下，应选择拟建项目所在的由城市主干道围合的区域。对于需在立项阶段进行初步交通影响分析的项目和对交通影响较大的项目，分析范围应适当扩大。一般来说,交通影响评价的侧重点应放在制定切合实际的改善措施以使建设项目对外部交通所产生的影响尽可能地减小和明确界定开发商对此影响所应承担的市政设施建设义务两个方面。为使城市建设与交通协调发展，一方面应考虑新建或改建项目在路网交通流量自然增长的情况下对交通设施的影响；另一方面，又应具体分析这种影响在未来路网交通流量中所占的比例，使项目的控制在合理的规模内，做到既能使交通设施承受这种影响，又不妨碍城市的发展和经济的增长。所以交通影响评价是把交通功能目标和资源利用目标有机的结合在一起，使两者互动的有效手段，既能从微观

道路交通系统建模与仿真学习总结

交通系统建模与仿真学习总结 《道路交通系统建模与仿真》是面向交通工程、交通运输、车辆工程等专业高年级学生的必修专业基础课。它为该专业学生进一步学习、研究道路交通问题打下了基础。其目的是通过对系统仿真的一般理论和研究方法的学习，了解应用系统仿真技术对各种道路交通问题进行仿真的基本方法，同时通过开发型试验，培养该专业学生今后从事交通工程、交通运输研究、应用的基本技能。 这门课对数学以及计算机程序编写都有较高的要求，但经过一个学期的学习，通过老师的讲解、多媒体教案的演示以及小组讨论完成作业，我对道路交通系统建模与仿真有了一些初步的认识和粗浅的理解，下面我把学习的心得体会作如下总结。 一、系统建模 随着智能交通系统(ITS)在全球范围内的兴起，作为其核心内容之一的交通仿真正成为国内外的研究热点。传统的交通仿真系统存在对道路、交通环境信息的管理能力不足等问题，而地理信息系统(GIS)作为一种新兴的、迅速发展的技术，具有很强的信息管理能力和信息可视化能力。 系统建模主要向我们介绍了传统的科学方法与建模、系统建模以及建模的一些方法。 系统建模是通过计算机技术开发一些软件通过程序语言实现对一些实体系统进行模拟来达到研究学习的目的。系统的建模有很多种软件和语言，其中一种为UML（统一建模语言）。 公认的面向对象建模语言出现于70年代中期。从1989年到1994年，其数量从不到十种增加到了五十多种。在众多的建模语言中，语言的创造者努力推崇自己的产品，并在实践中不断完善。但是，OO方法的用户并不了解不同建模语言的优缺点及相互之间的差异，因而很难根据应用特点选择合适的建模语言，于是爆发了一场“方法大战”。90年代中，一批新方法出现了，其中最引人注目的是Booch 1993、OOSE和OMT-2等。此外，还有Coad/Y ourdon方法，即著名的OOA/OOD，它是最早的面向对象的分析和设计方法之一。该方法简单、易学，适合于面向对象技术的初学者使用，但由于该方法在处理能力方面的局限，目前已很少使用。概括起来，首先，面对众多的建模语言，用户由于没有能力区别不同语言之间的差别，因此很难找到一种比较适合其应用特点的语言；其次，众多的建模语言实际上各有千秋；第三，虽然不同的建模语言大多类同，但仍存在某些细微的差别，极大地妨碍了用户之间的交流。因此在客观上，极有必要在精心比较不同的建模语言优缺点及总结面向对象技术应用实践的基础上，组织联合设计小组，根据应用需求，取其精华，去其糟粕，求同存异，统一建模语言。 二、关于仿真技术 所谓系统仿真（system simulation），就是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，据此进行试验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。 系统仿真的实质是一种对系统问题求数值解的计算技术。尤其当系统无法通过建立数学模型求解时，仿真技术能有效地来处理。仿真是一种人为的试验手段。它和现实系统实验的差别在于，仿真实验不是依据实际环境，而是作为实际系统映象的系统模型以及相应的“人造”环境下进行的。这是仿真的主要功能。仿真可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。 仿真的过程也是实验的过程，而且还是系统地收集和积累信息的过程。尤其是对一些复杂的随机问题，应用仿真技术是提供所需信息的唯一令人满意的方法。对一些难以建立物理模型和数学模型的对象系统，可通过仿真模型来顺利地解决预测、分析和评价等系统问题。通过系统仿真，可以把一个复杂系统降阶成若干子系统以便于分析。通过系统仿真，能启发新的思想或产生新的策略，还能暴露出原系统中隐藏着的一些问题，以便及时解决。 仿真软件包括为仿真服务的仿真程序、仿真程序包、仿真语言和以数据库为核心的仿真软件系统。仿真软件的种类很多，在工程领域，用于系统性能评估，如机构动力学分析、控制力学分析、结构分析、热分析、加工仿真等的仿真软件系统MSC Software在航空航天

_Doctor-城市微观交通仿真及其应用(理工大-商蕾)

城市微观交通仿真 及其应用 培养单位：能源与动力工程学院学科专业：轮机工程 研究生：商蕾 指导老师：高孝洪教授 2003年10月

摘要 80年代以来，世界各国虽然基本建成了现代化道路网，但随着经济的发展，路网通行能力已经满足不了交通量增长的需要，交通拥堵现象日趋严重。为了在现有道路条件下实施交通规划和控制，在路网出现拥挤的情况下进行交通诱导和事故处理，必须对交通流的特性有清楚的认识。因此，在过去的五十年里，出现了大量的交通流理论和模型。如按细节层次分，交通仿真模型可分为亚微观模型、微观模型、中观模型和宏观模型。 以前的研究主要集中于宏观模型，讨论交通流量及密度的变化。现在，由于高速运算计算机的发展以及交通仿真的需要，研究热点逐渐转移到微观仿真模型。微观交通模型在每一时刻均计算每一辆车的位置、车速、加速度等特性，可为交通管理和仿真提供详细的信息。 本文以微观交通仿真建模和城市微观交通仿真系统开发为研究重点，主要完成了如下工作： （1） 建立了车辆行为模型，其中包括跟驰模型、邻车影响模型和换道模型。模型中充分考虑了邻道车辆对驾驶行为的影响及驾驶员的 反应延迟，使模型更符合真实情况； （2） 开发了城市微观交通仿真系统：该系统包括车辆产生模型、路网模型、交通规则模型、信号灯控制模型、车辆行为模型、路径选 择模型、路口转向描述模型； （3） 在仿真应用中实现并研究了信号灯周期及其相位按交通需求动态分配的方案，提出该项仿真可用于确定在已知OD下，信号灯控 制路口的最大通行能力，并可作为现有控制方案的评估依据。 （4） 在图形工作站OCTANE上实现城市微观交通仿真系统的可视化，可从多角度实时观测交通状况。 （5） 通过对典型路段的交通调查，验证城市微观交通仿真系统的合理性。 关键词： 微观交通模型、仿真、可视化 I

交通运输系统仿真实验报告

一、系统描述 1.1.系统背景 本系统将基于下面的卫星屏幕快照创建一个模型。当前道路网区域的两条道路均为双向，每个运动方向包含一条车道。Tapiolavagen路边有一个巴士站，Menninkaisentie路边有一个带五个停车位的小型停车场。 1.2.系统描述 （1）仿真十字路口以及三个方向的道路，巴士站，停车点；添加小汽车、公交车的三维动画，添加红绿灯以及道路网络描述符； （2）创建仿真模型的汽车流程图，三个方向产生小汽车，仿真十字路口交通运行情况。添加滑条对仿真系统中的红绿灯时间进行实时调节。添加分析函数，统计系统内汽车滞留时间，用直方图进行实时展示。 二、仿真目标 1、timeInSystem值：在流程图的结尾模块用函数统计每辆汽车从产生到丢弃的，在系统中留存的时间。 2、p_SN为十字路口SN方向道路的绿灯时间，p_EW为十字路口EW方向道路的绿灯时间。 3、Arrival rate：各方向道路出现车辆的速率（peer hour）。

三、系统仿真概念分析 此交通仿真系统为低抽象层级的物理层模型，采用离散事件建模方法进行建模，利用过程流图构建离散事件模型。 此十字路口交通仿真系统中，实体为小汽车和公交车，可以源源不断地产生；资源为道路网络、红绿灯时间、停车点停车位和巴士站，需要实施分配。系统中小汽车（car）与公共汽车（bus）均为智能体，可设置其产生频率参数，行驶速度，停车点停留时间等。 四、建立系统流程 4.1.绘制道路 使用Road Traffic Library中的Road模块在卫星云图上勾画出所有的道路，绘制交叉口，并在交叉口处确保道路连通。 4.2.建立智能体对象 使用Road Traffic Library中的Car type模快建立小汽车（car）以及公共汽车（bus）的智能体对象。 4.3.建立逻辑 使用Road Traffic Library中的Car source、Car Move To、Car Dispose、

交通流预测方法

交通流预测方法 随着社会经济和交通运输业的不断发展，交通拥挤等交通问题越来越凸现出来，成了全球共同关注的问题。那么对于交通流的预测不仅是城市交通控制与诱导的基础，还是解决道路拥堵问题的关键。如果能精确的预测交通网中各个支路上的汽车流量，那么我们可以运用规划方法对交通流进行合理的优化，从而使得道路的利用率达到最大，也可以解决部分拥堵问题。在新建道路的前期也需要对兴建道路的车流量进行一个长期的交通预测，从而对道路的经济效益进行评估，对论证道路修建的可行性研究提供依据。由此可见，对交通流的预测是必要的，在本课题中我对四公里立交车流作一个最优函数估计，旨在对四公里立交的车流进行精确预测。 交通流理论是研究交通随时间和空间变化规律的模型和方法体系。多年来交通流理论有了较快的发展，众多学者在这一研究方向做出了许多优秀的成果，将交通流理论运用于交通运输工程的许多研究领域，如交通规划、交通控制、道路与交通设施设计等。 预测方法从大体上可分为定性预测与定量预测。定性预测中主要有相关类比法、德尔菲法等；定性预测则分为因果分析、趋势分析智能模型。因果分析主要方法有线性回归、非线性回归等模型；趋势分析主要有时间序列模型、趋势回归模型等；智能模型主要包括神经网络模型和非参数回归模型。 短期交通流的预测方法较早期的有：自回归模型（AR）、滑动平均模型（MA）、自回归滑动平均模型（ARMA）、历史平均模型（HA）和Box-Cox法等，随着该领域的发展，预测方法不断趋于精确，在大批学者的共同努力下出现了许多更加复杂、精度更高的预测模型。大体来说可分为两类：一类是以数理统计和微积分等传统的数学方法为基础的预测模型，主要包括：时间序列模型、卡尔曼滤波模型、参数回归模型等；第二类是以现代科学技术和方法（如模拟技术、神经网络、模拟技术）为主要研究手段而形成的短期预测模型，该种方法不追求严格意义上的数学推导和明确的物理意义，更加重视与现实交通流量的拟合接近程度，该种方法主要包括非参数回归模型、KARIMA算法、基于小波理论的方法、谱分析和多种与神经网络相关的复合预测模型等。现阶段广泛应用的主要有以下四种模型。 历史平均模型Stepehanedes于1981年将此方法应用于城市交通控制系统中。其特点有算法简单，参数可用最小二乘法进行估计，操作简单，速度快，但其由于它是一种静态的预测方法，不能反映动态交通流基本的不确定性和非线性性，无法克服随即干扰因素的影响。 时间序列-ARIMA模型由Ahmed和Cook于1979年首次在交通领域提出。在大量连续数据的基础上，此模型没有较好的预测精度，但需要复杂的参数估计，且其对历史数据的依赖性较高，成本较高。该方法技术比较成熟，特别适用于稳定的交通流。该模型只是单纯从时间序列分析的角度进行预测，没有考虑上下游路段之间的流量关系。 神经网络模型人工神经网络诞生于20世纪40年代，Schin 于1992年用之于长期的交通预测，1993年1994年Dougherty 和Clark 分别将其应用于短期交通预测。该方法在一定程度上摆脱了建立精确数学模型的困扰，为研究工作开辟了新的思路。应用较广泛的有BP神经网络-误差反传神经网络模型、单元神经网络模型、基于谱分析的神经网络模型、高阶神经网络模型和模糊神经网络模型等方法 非参数回归模型，由Davis和Smith于1991年应用到交通预测领域，该预测方法是一种适合不确定性、非线性的动态系统的非参数建模方法。无需先验知识，只需足够的历史数据。 鉴于道路交通系统的非线性、复杂性和不确定性等特征，许多无模型的预测方法被应用到短期的交通流预测当中，且取得了良好的效果，研究发现，考虑上下游道路流量的关系的预测方法更能反映实际情况，比起单纯的时间序列预测方法更加贴合实际，有更大的发展空间。

道路系统及交通设施

目次 第一节术语 (1) 第二节道路系统及交通设施 (3) 2.1道路系统 (3) 2.2城市轨道交通 (10) 2.3机场、铁路、港口（码头） (15) 2.4站场工程 (16) 2.5道路广场竖向标高 (19) 2.6其它 (19) 第三节市政管线设施 (23) 3.1 管线综合 (23) 3.2 给水工程 (33) 3.3 电力工程 (37) 3.4 通信工程 (44) 3.5 热力工程 (50) 3.6 燃气（料）工程 (51) 3.7 污水工程 (55) 第四节城市防灾 (61) 4.1 城市防洪排涝 (61) 4.2 城市消防 (64) 4.3 城市抗震 (66) 4.4 城市人防工程 (66) 第五节市政环卫设施 (69) 5.1城市垃圾收集与处理 (69) 5.2公厕 (70)

第一节术语 1.1输水干管 输水干管是指由供水厂将自来水输送到各需水压段，联接配水干管的管道。公称口径DN800或以上口径的管道为输水干管。 1.2配水干管 配水干管是指在各需水压段，将输水干管送来的自来水转输到各用水地段、用水地点，用以联接配水支管的管道。公称口径DN400、DN600的管道为配水干管使用。 1.3配水支管 配水支管是指在各用水地段，将配水干管转输的自来水供给用户的管道。公称口径DN300或以下口径的管道为配水支管使用。 1.4城市排水量 城市污水量（包括城市综合生活污水、工业废水）和雨水量的总称。 1.5电缆终端场 架空线路和地下电缆连接设施的用地。 1.6公变房 10kv公用配电房用房。 1.7专变房 10kv客户专用配电房用房。 1.8移动通信网 利用无线信道为移动用户之间或移动用户和固定点用户之间提供直接链路构成通信的网路。移动通信网由移动交换机、基站、和移动台组成。移动交换机控制若干个基站，它与公众网相连并完成号码分析、路由选择、信道指配等多种控制功能。 1.9河涌维护地带 河涌维护地带是指按城市规划要求进行河涌养护和维修作业的规划控制地带。 1.10河涌规划控制蓝线 河涌规划控制蓝线是指城市规划行政主管部门划定的包含河涌过流断面、堤岸、河涌维护

交通预测模型【对各种交通流预测模型的简要分析】

交通预测模型【对各种交通流预测模型的简要分析】 摘要:随着社会的发展，交通事故、交通堵塞、环境污染和能源消耗等问题日趋严重。多年来，世界各国的城市交通专家提出各种不同的方法，试图缓解交通拥堵问题。交通流预测在智能交通系统中一直是一个热门的研究领域，几十年来，专家和学者们用各种方法建立了许多相对精确的预测模型。本文在提出交通流短期预测模型应具备的特性的基础上，讨论了几类主要模型的结果和精确度。 关键词:交通流预测;模型;展望 20世纪80年代，我国公路建设项目交通量预测研究尚处于探索成长阶段，交通量预测主要采用个别推算法，又可分为直接法和间接法。直接法是直接以路段交通量作为研究对象；间接法则是以运输量作为研究对象，最后转换为路段交通量。 进入90年代后，我国的公路建设项目，特别是高速公路建设项目的交通量分析预测多采用“四阶段”预测，该法以机动车出行起讫点调查为基础，包括交通量的生成、交通分布、交通方式选择和交通量分配四个阶段。

几十年来，世界各国的专家和学者利用各学科领域的方法开发出了各种预测模型用于短时交通流预测，总结起来，大概可以分为六类模型：基于统计方法的模型、动态交通分配模型、交通仿真模型、非参数回归模型、神经网络模型、基于混沌理论的模型、综合模型等。这些模型各有优缺点，下面分别进行分析与评价。 一、基于统计方法的模型 这类模型是用数理统计的方法处理交通历史数据。一般来说统计模型使用历史数据进行预测，它假设未来预测的数据与过去的数据有相同的特性。研究较早的历史平均模型方法简单，但精度较差，虽然可以在一定程度内解决不同时间、不同时段里的交通流变化问题，但静态的预测有其先天性的不足，因为它不能解决非常规和突发的交通状况。线性回归模型方法比较成熟，用于交通流预测，所需的检测设备比较简单，数量较少，而且价格低廉，但缺点也很明显，主要是适用性差、实时性不强，单纯依据预先确定的回归方程，由测得的影响交通流的因素进行预测，只适用于特定路段的特定流量范围，且不能及时修正误差。当实际情况与参数标定时的交通状态相差较远时，

道路微观交通仿真中换道行为模型的研究与实现

::道路与交通工程 Road&Traffic Engineering 道路微观交通仿真中换道行为模型的研究与实现 陈晶，孙旭飞，田东黎 （福州大学物理与信息工程学院，福建福州350108） 摘要：建立了描述车辆换道意图的产生、选择合适车道和实施换道行为的车道变换模型。运用车辆运动学理论，以换道车辆为目标，给岀了目标车辆与邻近车辆的最小安全距离间隙接受模型和车辆换道实施过程的运动模型，并应用到程序设计中，利用基于VC++上建立的交通仿真系统动态地显示非强制换道行为的效果。与VISSIM软件基于规则的换道模型相比，加入驾驶特性的影响和优化原来固定的安全距离,研究结果相对更优。 关键词：道路；微观交通仿真；换道行为；目标位置；最小安全距离 中图分类号：U412.1文献标志码：B文章编号:1009-7767（2019）01-0028-04 Research and Implementation of Simulated Lane Change Behavior Model of Road Micro Traffic Chen Jing,Sun Xufei,Tian Dongshen 智能交通系统（Intelligent Transport System,以下简称为ITS）在交通运输系统发展过程中占据重要地位。由于交通运输系统的不可复制性，交通仿真模型成为ITS中交通分析的重要方法之一，而作为交通仿真的核心部分，车辆行为模型也在ITS中发挥着重要作用m。车辆行为模型包括跟驰行为模型和换道行为模型，其中换道行为模型的质量优劣直接影响着交通仿真模型的效果与性能。与已趋于成熟的跟驰行为模型相比，换道行为模型研究则相对落后回。由于在换道过程中存在运动学过程较为复杂、驾驶员的驾驶特性难以量化、微观数据难以获取等问题，笔者拟从运动学角度对车辆换道行为模型进行分析，从驾驶员的决策过程分析最小安全距离和换道行为实施的运动模型。通过在微观仿真系统上动态显示换道行为的仿真效果，来验证换道行为模型的准确性，并提高微观仿真系统的精度。 1换道行为分类 道路上车辆换道行为是一种普遍且常见的交通现象。车辆换道是指当前道路不止1个车道时,车辆由于某种需求从当前车道变更到相邻车道的驾驶行为。换道行为是指根据驾驶员特性以及对周围交通状况的实时信息（车速、位置等）判断,调整驾驶目标策略的综合过程。换道行为根据换道产生的需求大致可以分为2类：强制换道、非强制换道。强制换道是指车辆为了到达目的地而采取的变道行为，具有确定的目标车道、在一定行驶区域内必须换道的特点；非强制换道又称为自由换道，是指目标车辆在遇到当前车道前车速较慢时，为了追求期望车速以及更大的驾驶空间或为了正常驾驶避开即将驶入安全距离的后车而产生的换道行为。笔者主要研究非强制换道行为。 2换道行为模型研究 换道行为通常被分为：产生换道意图、选择合适车道和换道行为实施2T。其中选择合适车道可以视为分析车辆换道行为可行性的过程，它将最终决定换道行为是否实施。 2.1产生换道意图 在不同的交通流密度下，由于每个驾驶员对当前车辆的期望车速要求不同，这个期望车速主要受车辆的机械特性、驾驶员的驾驶特性和交通规则的影响。车辆在道路行驶时，由于当前车道前车的速度过慢，导致车辆的行驶速度低于期望车速时,便会产生换道需求。但是这个需求不是必须的，而是为了获取更理想的行驶方式而采取的换道行为。只有当选择的目标车道确认换道行为可行时，换道才可实施，否则车辆会继续在原车道减速行驶冋。 28彳苯技水2019No.l(Jan.)Vol.37

基于元胞自动机原理的微观交通仿真模型

2005年5月重庆大学学报(自然科学版)May2005第28卷第5期Journal of Chongqing University(Natural Science Editi on)Vol.28　No.5 文章编号:1000-582X(2005)05-0086-04 基于元胞自动机原理的微观交通仿真模型3 孙　跃,余　嘉,胡友强,莫智锋 (重庆大学自动化学院,重庆　400030) 摘　要:描述了一种对高速路上的交通流仿真和预测的模型。该模型应用了元胞自动机原理对复杂的交通行为进行建模。这种基于元胞自动机的方法是将模拟的道路量离散为均匀的格子,时间也采用离散量,并采用有限的数字集。同时,在每个时间步长,每个格子通过车辆跟新算法来变换状态,车辆根据自定义的规则确定移动格子的数量。该方法使得在计算机上进行仿真运算更为可行。同时建立了跟车模型、车道变换的超车模型,并根据流程对新建的VP算法绘出时空图。提出了一个设想:将具备自学习的神经网络和仿真系统相结合,再根据安装在高速路上的传感器所获得的统计数据,系统能对几分钟以后的交通状态进行预测。 关键词:元胞自动机;交通仿真;数学模型 中图分类号:TP15;TP391.9文献标识码:A 1　元胞自动机 生物体的发育过程本质上是单细胞的自我复制过程,50年代初,计算机创始人著名数学家冯?诺依曼(Von Neu mann)曾希望通过特定的程序在计算机上实现类似于生物体发育中细胞的自我复制[1],为了避免当时电子管计算机技术的限制,提出了一个简单的模式。把一个长方形平面分成若干个网格,每一个格点表示一个细胞或系统的基元,它们的状态赋值为0或1,在网格中用空格或实格表示,在事先设定的规则下,细胞或基元的演化就用网格中的空格与实格的变动来描述。这样的模型就是元胞自动机(cellular aut omata)。 80年代,元胞自动机以其简单的模型方便地复制出复杂的现象或动态演化过程中的吸引子、自组织和混沌现象而引起了物理学家、计算机科学家对元胞自动机模型的极大兴趣[1]。一般来说,复杂系统由许多基本单元组成,当这些子系统或基元相互作用时,主要是邻近基元之间的相互作用,一个基元的状态演化受周围少数几个基元状态的影响。在相应的空间尺度上,基元间的相互作用往往是比较简单的确定性过程。用元胞自动机来模拟一个复杂系统时,时间被分成一系列离散的瞬间,空间被分成一种规则的格子,每个格子在简单情况下可取0或1状态,复杂一些的情况可以取多值。在每一个时间间隔,网格中的格点按照一定的规则同步地更新它的状态,这个规则由所模拟的实际系统的真实物理机制来确定。格点状态的更新由其自身和四周邻近格点在前一时刻的状态共同决定。不同的格子形状、不同的状态集和不同的操作规则将构成不同的元胞自动机。由于格子之间在空间关系不同,元胞自动机模型分为一维、二维、多维模型。在一维模型中,是把直线分成相等的许多等分,分别代表元胞或基元;二维模型是把平面分成许多正方形或六边形网格;三维是把空间划分出许多立体网格。一维模型是最简单的,也是最适合描述交通流在公路上的状态。 2　基于元胞自动机的交通仿真模型的优点目前,交通模型主要分为3类: 1)流体模型(Hydr odyna m ic Model),在宏观上,以流体的方式来描述交通状态; 2)跟车模型(Car-f oll owing Model),在微观上,描述单一车辆运动行为而建立的运动模型; 3)元胞自动机模型(Cellular Aut omat on),在微观 3收稿日期:2005-01-04 基金项目:重庆市自然科学基金项目(6972) 作者简介:孙跃(1960-),浙江温州人,重庆大学教授,博士,研究方向:微观交通仿真、电力电子技术、运动控制技术及系统。

交通流分配模型综述

华中科技大学研究生课程考试答题本 考生姓名陈菀荣 考生学号M201673159 系、年级交通运输工程系、研一 类别科学硕士 考试科目交通流理论 考试日期2017 年 1 月10日

交通流分配模型综述 摘要：近些年，交通流分配模型已经广泛应用到了交通运输工程的各个领域，并且在交通规划中起到了很重要的作用。本文对交通流分配模型研究现状进行了综述，并分别对静态交通流分配模型、动态分配模型以及公交网络进行了阐述和讨论。同时对相关的交通仿真还有网络优化问题研究现状进行了探讨。最后结合自身学习经验做出了一些评价和总结。 关键词：交通流分配；模型；公交网络 0引言 随着经济和科技的发展，城市化进程日益加快，城市也因此被赋予更多的工程，慢慢聚集大量的人口。而人口数量的增加而直接带来的城市出行量增加，不管是机动车出行还是非机动车出行量都相较以前增加了很多，从而引发了一系列的交通问题。因为在城市整体规划中，交通规划已经成为了十分突出的问题。在整个交通规划过程中，交通分配在其中占有很重要的地位，为相关公交路线，具体道路宽度规划等都有很大作用。 1交通流分配及研究进程 1.1交通流分配简介 由于连接OD之间的道路有很多条，如何将OD交通量正确合理的分配到O 和D之间的各条路线上，是交通流分配模型要解决的首要问题。交通流分配是城市交通规划的一个重要组成部分也是OD量推算的基础。交通流分配模型分为均衡模型和非均衡模型。 1.2交通流模型研究进程 以往关于交通流分配模型的研究多是基于出行者路径偏好的，主要有以Wardrop第一和第二原则为分配依据建立的交通分配模型，Wardrop第一原则假定所有出行者独立做出令自己出行时间最小的决策，最终达到纳什均衡的状态，此时的流量为用户最优解，在这种状态下，同一个起始点时间所有有流路径的通行时间相等，并且大于无流路径的通行时间；Wardrop第二原则假定存在一个中央组织者协调所有出行者的路径选择行为，使得所有出行者的总出行时间最小，对应的状态称为系统最优，此时分布的流量称为系统最优流。 交通流分配模型最早要追述到Beckmann等[1]于1956年首先提出了满足

道路交通仿真

1、系统---系统是指相互作用的对象的有机结合。系统的特点在于其整体性及相关性。系统中被研究的对象或元素成为实体，实体的有效 特征称为属性。实体、属性和活动是组成系统的三个要素。 2、按系统状态的变化是否连续可分为连续和离散两种系统。若一个系统的状态随时间连续变化，就称为连续系统。连续系统的动态特性 可以用微分方程或一组状态方程来描述，也可以用差分方程或一组离散状态方程来描述。若系统的状态变化只在时间的的离散时刻发生，而且往往又是随机的，这样的系统就成为离散系统。如加油站系统等，这类系统一般规模庞大、结构复杂，很难用方程来表示，其动态特征只能用流程图、网络图或表格来表示。 3、根据模型的表示方式可以将模型分成物理模型和数学模型。物理模型又称实体模型，是实际系统在尺寸上缩小或放大后的相似体。数 学模型是实际系统的一种数学描述，是用符号和数学方程式来表示系统的模型或者用说明文字、框图、流程和资料等形式对实际系统的描述。 4、系统仿真是根据被研究的真实系统的模型，利用计算机进行实验研究的一种方法。 5、系统仿真三要素：系统、模型、计算机。联系着三要素的三个基本活动：系统模型的建立、仿真模型的建立、仿真试验。 6、建立系统的数学模型称为一次建模，将建立的数学模型转变为能够在计算机上运行或或试验的仿真模型称为二次建模。仿真试验只仿 真模型的运转和计算。 7、 到达模式：只顾客（临时实体）按怎样的规律到达，一般用到达时间间隔的统计特征来描述。服务机构:指同一时刻有多少服务台 （永久实体）可以接纳临时实体，其服务时间也具有一定的分布特征。排队规则：即服务台完成当前的服务后，从队列中选择 下一个实体服务的原则。 8、排队系统的特征量详见课本46页 9、根据仿真模型对交通系统描述细节程度的不同，道路交通仿真可以分为宏观仿真、中观仿真和微观仿真。 在宏观交通流仿真模型中，交通流被看做连续流，个体车辆不单独标识。中观交通仿真在宏观交通网络的基础上，将个体车辆放入宏观交通流中进行分析，根据模拟的需要，对特定车辆的速度、位置及其它属性进行标识，或对个体车辆进行分组，再对每组车辆的速度、位置及其他属性进行标识。微观交通仿真把每辆车作为一个研究对象，对所有个体车辆都进行标识和定位。 10、双流模型-------双流理论认为，交通流中的车辆可以分为两类：运行车辆和停车车辆，即两股车流。后者包括哪些在交通流中体制运行 的车辆，但不包括交通流以外的车辆，图停放在停车场的车辆。 双流模型的提车基于如下两个基本假设：（1）路网中车辆的平均运行速度与路网中正处于运动状态的车辆成正比。（2）北侧是车辆在路网中停车时间与运行时间之比等于同一时段路网中所有车辆的平均停车时间与运行时间之比。 11、公路系统中的平面交叉口按管控方式可以分为信号交叉口、无信号交叉口和环形交叉口三类。车辆的优先等级如下： 十字型：①主路直行车流及右转车流；②次路右转车流③主路左转车流④次路直行车流⑤次路左转车流 T型交叉口：①主路直行车流及右转车流②次路右转车流③主路左转车流④次路左转车流 环型交叉口：①右转车流②绕环和出环车流③入环车流 12、车辆跟驰模型-----------详见课本134页 13、城市快速路是指为机动车辆服务，解决城市大距离快速交通的汽车专用道路。快速路在特大城市或大城市中设置，主要联系市 区各主要地区、市区和主要的近郊区、卫星城镇、主要对外公路，具有较高车速和大的通行能力。 14、城市快速路的主要特征：（1）只准汽车行驶，禁止行人和非机动车进入快速车道（2）每个行车方向至少有两条机动车道，中间设置 宽度不小于1m的中间分隔带。（3）大部分交叉口采用立体交叉（人行横道亦应设立体交叉）。（4）控制快速车道的出入口，车辆只能在指定的地点进出。（5）计算行车速度为80km/h或60km/h 15、工具奥车辆减速近战开始时刻的界定------------要分析公交车辆的减速进站过程首先要对公交车辆减速进展的开始时刻进行定义，两种 方法： （1）事先确定一个边界值L，如果公交车辆与停靠站的距离小于边界值L，就认为公交车已经开始进站；（2）事先确定一个极小界定值d0，然后根据当前公交车的车速、该公交车型的正常减速度（即车辆可平稳减速的减速度值）计算公交车的减速停车 距离d停并进行判断：①d停是否大于d0？②d是否小于d0？其中d为当前公交车距站台距离。若上述两个条件中有一 个满足，则认为该公交车已经开始进站。 比较而言后一种方法较为合理，考虑了公交车的当前速度、位置以及放映车辆性能的减速度；而第一种虽直观但由于受道路情况和车辆性能的影响，边界值难以准确确定。 16、