12交通仿真軟件及其應(yīng)用

1、Comment[U1]:再現(xiàn)？Comment[U2]:模擬？Comment[U3]:是否應(yīng)增加宏觀交通仿真軟件的介紹？第十二章第十二章交通仿真軟件及其應(yīng)用交通仿真軟件及其應(yīng)用前言交通仿真（TrafficSimulation）是系統(tǒng)仿真技術(shù)的一個分支，就是用系統(tǒng)模型來復(fù)現(xiàn)交通流隨時間、空間變化從而表征其行為特征的技術(shù)。交通仿真模型可用于交通系統(tǒng)規(guī)劃及控制方案的詳細評估，更好地理解并掌握交通系統(tǒng)局部和細節(jié)，對于較復(fù)雜的交通系統(tǒng)尤為適用。交通

2、仿真技術(shù)所具備的功能，使其在以下交通領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用：1）交通規(guī)劃方案的詳細評估；2）交通控制策略的評估；3）道路幾何設(shè)計方案的評價分析；4）交通管理系統(tǒng)的評價分析；5）交通新技術(shù)和新設(shè)想的測試；6）智能交通系統(tǒng)的評價；7）道路交通安全分析；8）交通工程技術(shù)人員培訓。當前使用較多的微觀交通仿真軟件有PARAMICS、VISSIM、TransModeler、AIMSUN、CSIM、CUBEDYNASIM、TRAFFICWARE等。本章將介

3、紹系統(tǒng)仿真和交通仿真的原理和、方法、和常用的交通仿真軟件及其應(yīng)用。第一第一節(jié)交通系交通系統(tǒng)仿真仿真一、系統(tǒng)仿真仿真是當今許多學科廣泛應(yīng)用的先進、安全和經(jīng)濟的技術(shù)，軍事工業(yè)、航空航天、核能等一直是仿真技術(shù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域，在軍工領(lǐng)域，仿真技術(shù)已成為新武器系統(tǒng)研制與試驗中的先導(dǎo)技術(shù)、校驗技術(shù)和分析技術(shù)。世界各國幾乎所有大型研發(fā)項目，如“阿波羅”登月計劃、戰(zhàn)略防御系統(tǒng)、航天航空器研制、核武器研制等，因其投資和風險巨大，在研制過程中均成功地運用了

4、仿真技術(shù)，以較小的代價大幅度降低了風險。系統(tǒng)仿真技術(shù)可應(yīng)用于系統(tǒng)評價、系統(tǒng)優(yōu)化、節(jié)約經(jīng)費、降低試驗的風險和危險、人員培訓、決策支持等。下面闡述系統(tǒng)仿真的幾個基本概念。（一）（一）基本概念基本概念1.）系統(tǒng)仿真技術(shù)應(yīng)用的對象是系統(tǒng)。系統(tǒng)的定義很多，通常定義為具有一定功能，按某種規(guī)律相互聯(lián)系又相互作用著的對象之間的有機組合。社會、經(jīng)濟、交通都是系統(tǒng)，仿真所關(guān)注的系統(tǒng)是廣義的，泛指人類社會和自然界的一切存在、現(xiàn)象與過程。任何系統(tǒng)的研究都需要關(guān)

5、注三個方面的內(nèi)容，即實體、屬性和活動。實體是組成系統(tǒng)的具體對象，屬性是實體所具有的每一項有效特性（狀態(tài)和參數(shù)），活動是系統(tǒng)內(nèi)對象隨時間推移而發(fā)生的狀態(tài)變化。由于組成系統(tǒng)的實體之間相互作用而引起的實體屬性變化，通常（二）系統(tǒng)仿真的分類（二）系統(tǒng)仿真的分類系統(tǒng)仿真技術(shù)實質(zhì)上就是建立仿真模型和進行仿真實驗的技術(shù)。通常認為，系統(tǒng)仿真是用能代表所研究系統(tǒng)的模型，結(jié)合環(huán)境（實際的或模擬的）條件進行研究、分析和實驗的方法。系統(tǒng)仿真的過程可通過圖121

6、所示的系統(tǒng)、模型與計算機三個要素間的三種基本活動來描述（圖121）。仿真試驗?zāi)Ｐ徒⑾到y(tǒng)模型計算機仿真模型建立圖121系統(tǒng)仿真三要素及三種基本活動可以從系統(tǒng)模型的角度、仿真時鐘與實時時鐘的關(guān)系對系統(tǒng)仿真加以分類。1.）連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散事件系統(tǒng)仿真系統(tǒng)模型按特性可分為兩大類：一類稱為連續(xù)系統(tǒng)，另一類稱為離散事件系統(tǒng)。由于這兩類系統(tǒng)固有運動規(guī)律的不同，因而描述其運動規(guī)律的形式就有很大的差別，相應(yīng)地，系統(tǒng)仿真技術(shù)也分為連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散事件

7、系統(tǒng)仿真。連續(xù)系統(tǒng)是指系統(tǒng)狀態(tài)隨時間連續(xù)變化的系統(tǒng)。但離散時間變化模型中的差分模型可歸為連續(xù)系統(tǒng)仿真范疇，因為當用數(shù)字仿真技術(shù)對連續(xù)系統(tǒng)仿真時，其原有的連續(xù)形式的模型必須進行離散化處理，并最終也變成差分模型。離散事件系統(tǒng)是指系統(tǒng)狀態(tài)在某些隨機時間點上發(fā)生離散變化的系統(tǒng)。它與連續(xù)系統(tǒng)的主要區(qū)別在于狀態(tài)變化發(fā)生在隨機時間點上，這種引起狀態(tài)變化的行為稱為“事件”，因而這類系統(tǒng)由事件驅(qū)動。而且，“事件”往往發(fā)生在隨機事件點上，亦稱為隨機事件，因

8、而離散事件系統(tǒng)一般都具有隨機特性，系統(tǒng)的狀態(tài)變量往往是離散化的。2.）實時仿真、亞實時仿真和超超實時仿真計算機上或?qū)嶒炇依镎故咎煳臅r間的時鐘稱為實際時鐘，而系統(tǒng)仿真時模型所采用的時鐘稱為仿真時鐘。根據(jù)仿真時鐘與實際時鐘推進的比例關(guān)系，系統(tǒng)仿真分類如下：（1）實時仿真，即仿真時鐘與實際時鐘完全一致，也就是仿真中模型推算的速度與實際系統(tǒng)運行的速度相同。在被仿真的系統(tǒng)中存在物理模型或?qū)嵨飼r，必須進行實時仿真，例如各種訓練仿真器就是這樣，有時也