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交通仿真张敬磊山东理工大学交通与车辆工程学院交通工程系2013联系方式办公室：交通实验楼650运输系统仿真研究室电子邮件：jinglei@sdut.edu.cn3学习方法自学为主注重个人的研究方向仿真模型与方法、仿真软件使用、仿真系统设计开发培养动手能力提高研究、分析问题的能力进行实际应用参考书目（0）吴娇蓉，辛飞飞.交通系统仿真及应用（第二版）[M].上海：同济大学出版社，2012.（1）刘运通.交通系统仿真技术[M].北京：人民交通出版社，2002.（2）裴玉龙，张亚平.道路交通系统仿真[M].北京：人民交通出版社，2004.（3）肖田元，范文慧.系统仿真导论（第二版）.北京：清华大学出版社,2010.（4）王晓原，杨新月，张敬磊.交通流微观仿真与驾驶员行为建模理论及方法[M].北京:科学出版社,2010.（5）王晓原，苏跃江，张敬磊.多核网络城市生长与交通系统协调发展——以组群城市淄博为例[M].济南:山东大学出版社,2010.（6）刘博航，张通，安桂江.交通仿真实验教程[M].北京：人民交通出版社，2012.（7）陈杰.MATLAB宝典（第3版）[M].北京：电子工业出版社,2011常用交通网址1、城市交通论坛2、中国交通技术网3、中国智能交通网考核方式平时成绩（含作业和考勤）100分×20%实验成绩100分×10%期末考试100分×70%交通仿真课程主要内容第一篇交通系统仿真理论与方法（8学时）第二篇微观交通仿真软件Vissim基本操作及应用（16+8学时）第三篇MATLAB软件基本操作及仿真（16学时）第一篇交通系统仿真理论与方法第一章绪论第二章交通仿真基础数据采集与处理技术第三章微观交通仿真理论与技术交通仿真课程主要内容第二篇微观交通仿真软件Vissim基本操作及应用第四章Vissim仿真基础第五章十字信号交叉口第六章检测器设置与参数评价第七章非机动车与行人第八章城市干道信号协调及公交优先第九章立交桥第十章环形交叉口与三维场景第十一章动态交通分配交通仿真实验（Vissim操作）（一、二）交通仿真课程主要内容第十二章MATLAB基础知识第十三章数据分析第十四章数据可视化第十五章MATLAB编程第十六章图形用户界面第十七章MATLAB仿真第十八章MATLAB高级应用第十九章用户工具箱第三篇MATLAB软件基本操作及仿真交通系统仿真课程主要内容交通仿真课程基本要求1、了解交通系统仿真的目的、作用、发展现状与趋势；2、掌握计算机离散系统仿真的基础知识、基本方法；3、掌握微观交通仿真基础知识；4、掌握微观交通仿真软件PTVVissim与数学软件Matlab的基本操作；5、熟悉交通仿真软件应用流程。交通仿真的感性认识交通系统仿真实例演示PTVVISSIM复杂交叉口建模各种设计情况（环岛,无信号控制,信号控制,立体交叉道）下交叉口的比较，并进行信号控制下车辆运行的设计，测试和分析。PTVVISSIM公共交通优化巴士/地铁换乘的仿真和可视化。建立地铁车站多层的3D模型。PTVVISSIM公共交通优先规则分析基于信号控制下优先参数的巴士和轻轨加速度的分析（例如告诉列车控制）。PTVVISSIM收费道路和通关收费点建立收费点模型(例如，收费关卡或边界交叉点).PTVVISSIM综合路网模型指定车道使用和交通分享区域的仿真，包括所有相关的道路使用者。PTVVISSIM交通管理选择路径控制,交通流控制,特殊车道和区段控制系统的分析。PTVVISSIM高速公路高速公路驾驶员行为和交通流影响的仿真。PTVVISSIM主路路网大型路网的可行性分析(例如高速公路)，主要通过动态分配的路径选择来实现。并在宏观模型中显示基于微观仿真的参数。PTVVISSIM停车建立停车空间，包括停车诱导系统、可达性控制和动态停车层与空间计数显示的模型。UC-win-RoadUC-win-RoadUC-win-Road总结一下。。。。。。第一章绪论1.1实验交通工程学简介1.1.1交通工程学的发展趋势交通工程学是以人（驾驶员、行人和乘客）为主体、以交通流为中心、以道路为基础，将这三方面的内容统一在交通系统中进行研究，综合处理交通中人、车、路、环境四者之间的时间和空间关系的学科。交通工程学的形成源自于对交通系统进行科学认识并解决交通问题的实际需求，交通系统自身的发展变化是交通工程学理论创新与技术革新的主要推动力。交通工程学的目的是提高道路的通行能力和运输效率、减少交通事故、降低能源机件损耗、公害程度与运输费用，从而达到安全、迅速、经济、舒适和低公害的目的。与机械、电信、土木等传统的工程学科不同，交通工程学并不具备一个非常明确的、能够准确规定其内涵和外延的统一概念，这与其研究对象“交通系统”本身的复杂性和抽象性，以及系统发展形式的多样性有直接关系。随着经济发展和社会进步，现代交通系统的复杂性与日俱增。交通系统日趋复杂的发展趋势对传统的交通工程学理论与方法均提出了挑战。研究对象复杂性研究方法局限性智能交通系统（ITS）为传统交通工程学提供了新的发展机遇。基础数据：提供海量数据技术方法：计算机技术、系统仿真技术使交通工程研究者具备了对于复杂系统进行建模分析的能力。智能交通系统出现之后，从基础数据和技术方法两个方面对交通工程学的发展开始产生影响。得益于海量交通数据和先进的计算机模拟技术，交通工程学可以通过类似“实验”的模拟计算方法对交通系统进行更加精细化、可视化的分析，这将极大地提高对于复杂交通现象的深入研究，有助于发现复杂交通系统的演化规律。1.1.2实验交通工程学实验方法原本是进行科学研究的基本方法之一，特别是对于随机性强、复杂度高的问题，采用实验方法非常有效。但传统的交通工程学中却鲜见“实验”的概念和提法，究其主要原因，在于交通系统的特殊性使其难以像其他典型工程学科一样制作模型开展实验，尤其是物理模型实验。在不能制作实物模型的情况下，也缺乏有效的技术手段对交通系统进行模拟。依托先进技术和交叉学科研究的优势，智能交通系统的发展使得实验方法正在成为一种有效的交通工程研究手段。实验交通工程学，是近年来适应交通信息化与智能化发展，逐渐形成的交通工程学新的发展方向。其基本出发点是基于大量的客观交通数据，解析交通现象、构筑交通模型，特别侧重于借助交通系统仿真技术进行动态、随机的交通现象及交通行为研究，成果更切合实际，更具有实用性。实验交通工程学并不是一门新的学科，而是在传统交通工程学基础上引入实验方法开展研究。实验交通工程学是在智能交通系统的发展背景下，针对发杂交通系统研究需求和应用需求产生的。通过交通工程学与信息采集与处理技术、多源信息融合技术、仿真建模技术、计算机系统集成技术等先进技术的结合，建立用于大范围复杂交通系统分析的综合交通信息实验平台。通过平台的数据整合作用，汇集多源广域、动态交通数据，精确、动态刻画复杂交通系统的运行状态，对复合交通流的运行机理和相变机制进行科学分析。依靠强大的计算机建模仿真能力，能够建立多尺度、多方式的大型交通系统模型，将人、车、路、环境因素全面地纳入到模型体系当中，能够更加科学地评价交通运输体系的综合效益以及重大交通建设项目对复杂系统产生的影响。交通系统仿真是实验交通工程学的重要组成部分，是仿真理论与技术在交通工程领域的应用，其发展过程可以看作是实验交通工程学思想方法的典型体现。在信息技术快速发展的推动下，交通仿真始终朝着更加精细化和复杂化的方向发展。微观层面：逼真度越来越高；宏观层面：模拟对象，复合交通系统网络交通流、评估体系的交通效率指标扩展到环境、安全指标。§1.2道路交通系统仿真的概念1.2.1系统仿真仿真，顾名思义是指对真实事物的模仿，也称为“模拟”，它是指为了求解问题而人为地模拟真实系统的部分或整个运行过程。1966年雷诺(T．H．Naylor)在其专著中定义：仿真是在数字计算机上进行试验的数字化技术，它包括数字与逻辑模型的某些模式，这些模型描述某一事件或系统(或者它们的某些部分)在若干周期内的特征。国内学者认为：系统仿真就是在计算机或实体上建立系统的有效模型(数字的、物理效应的、数字-物理效应混合的模型)，并在模型上进行系统试验。§1.2道路交通系统仿真的概念仿真技术相似技术控制理论信息技术系统技术系统仿真技术基础系统仿真是以相似原理、控制理论、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对真实的或设想的系统进行动态研究的一门多学科综合性技术。§1.2道路交通系统仿真的概念1.2.2道路交通系统仿真道路交通系统仿真是以相似原理、信息技术、系统工程和交通工程领域的基本理论和专业技术为基础，以计算机为主要工具，利用系统仿真模型模拟道路交通系统的运行状态，采用数字方式或图形方式来描述动态交通系统，以便更好地把握和控制该系统的一门实用技术。§1.3道路交通系统仿真的目的、意义道路交通系统仿真是交通分析的有效手段之一，其目的就是运用计算机技术再现复杂的交通现象（宏观现象、微观现象），并对这些现象进行解释、分析、找出问题的症结，最终对所研究的交通系统进行优化。§1.4道路交通系统仿真的特点(1)经济性。有些数据无法通过调研和试验得到,或者这一过程花费的人力、物力过大,这种情况下,这些数据可以通过交通仿真的方法得到。(2)安全性。利用计算机进行仿真试验,可以避免实地调研和试验(如交通调查)中可能出现的意外伤害。(3)可重复性。一旦建立了一个仿真模型,可以任意重复仿真过程。(4)易用性。仿真方法比以往的方法更容易应用,不需要太多的数学知识去建立一些解析模型。(5)可控制性。交通仿真是通过程序控制的,它很容易使某些参数的作用限制在一定范围或特定值。例如,人为地固定一些变量为常数,只改变一些变量以考察它们对道路安全性的影响;还可以事先对一些诸如信号配时、几何形状等因素进行人为优化,采取特定的组合方案进行模拟,进而对不同方案进行比选,评价等。(6)快速真实性。与实际交通调查相比,交通仿真可以快速获得结果,缩短了数据获取周期,还可以避免由于人为因素发生交通中断等干扰而造成的数据丢失或失真。(7)可拓展性。由于利用计算机模拟是对一种设想进行验证,它可以使某些参数(如车速、交通量等)超出实际调查所能得到的范围。利用交通仿真进行模拟预测还可以再现复杂交通环境条件下的车流运行特性,弥补观测数据的不足。§1.4道路交通系统仿真的特点§1.5道路交通系统仿真的主要研究内容公路系统交通仿真城市道路网交通仿真行人和非机动车交通仿真交通环境仿真交通安全仿真面向ITS的道路交通系统仿真§1.5道路交通系统仿真的研究概况1.5.1国外研究发展阶段典型软件软件功能50-60年代GOODE交通流模拟TRANSYT交通信号参数优化70-80年代NETSTMU单车微观仿真TRAF道路网、高速公路宏观、微观仿真90年代后TransCADPTV、EMME/2、Cube、PARAMICS§1.5道路交通系统仿真的研究概况1.5.2国内研究双车道公路通行能力仿真高速公路基本路段仿真高速道路人口匝道范围交通仿真优先控制型交叉口交通仿真动态交通仿真交通诱导仿真§1.6道路交通系统仿真的应用1.6.1交通问题研究的方法经验实测法数据来源于现场，可信度高，不需要假设条件，但个别因素的影响很难确定，受环境等外界因素影响干扰大。需要大量实测数据，结论可移植性差。理论分析法对个别因素的影响有明确数量关系，需要采取基本假设，与实际存在偏差。系统仿真法模型是理论推演、抽象出来，基本数据来自现场实测。§1.6道路交通系统仿真的应用1.6.2交通仿真问题研究的应用1.在交通工程理论研究中的应用随着计算