Chapter 10 Traffic macro simulation 第十章交通宏观仿真

Chapter 10 Traffic macro simulation第十章 交通宏观仿真

"Four-phase" Transportation Planning Model Trip Generation Trip Distribution Mode Selection Traffic Assignment

Trip Generation / attraction model(出行产生/吸引模型) • Regression analysis model(回归分析模型)：普遍采用两种回归分析模型。第一种，使用以交通小区为标准的集计数据，将每个家庭的平均出行量作为因变量，小区特征属性的平均值作为说明变量（自变量）。第二种，使用以单个的家庭或出行者为标准的非集计数据，以每个家庭或出行者的出行量作为因变量，家庭和出行者的特征属性作为说明变量（自变量） • Discrete Choice model(离散选择法)：离散选择法是使用非集计的家庭或单个出行者的数据估算它们的出行概率。再将所得的结论集计起来即为预测的出行产生量。

Generation / attraction balance model(产生/吸引平衡模型) 保持出行产生量不变：保持出行产生量不变，调整出行吸引量，使得吸引总量与产生总量相等。保持出行吸引量不变：保持出行吸引量不变，调整出行产生量，使出行产生总量与吸引总量相等。总量系数：同时调整出行产生量和出行吸引量，使产生量和吸引量之和等于出行总量乘以用户给定系数之积。用户指定的出行总量：同时调整出行产生量和吸引量，使产生量和吸引量之和等于用户给定的值。

Trip distribution model(出行分布模型 ) • 增长系数法：是通过对现有的矩阵乘以系数实现的（增长系数由未来的出行产生量除以出行现状的产生量计算得出的）。在无法获悉路网交通小区间距离、出行时间或综合费用等信息时，常常使用该方法。 • 重力模型：主要的原理——两个地区之间的空间交流量与出行产生量/吸引量的乘积成正比，与两地之间的交通阻抗成反比。该模型需要流量矩阵、阻抗矩阵（反映小区间的距离、时间或出行费用等），还有估算的未来出行产生量和吸引量。重力模型较清楚地表达了空间交流量与交通小区间阻抗的相互关系。

Mode Split model（方式划分模型） • 回归模型：用于预测集计的方式分担率。一般地，回归模型用于预测一种出行方式的出行率和出行数量。该模型建立出行比率（或出行量）与出行者社会经济特性、各种可择方式特性之间建立统计关系。 • Logit模型：将出行决策者（个人、家庭等）选择一种出行方式的概率表述为各种运输方式的效用值分式，

Logitmodel： 第i种运输产品的效用值通常表示为包括在乘时问、非在乘时间、票价等因素的线性组合，即 This is the basic form of Logit Model

Traffic assignment Model(网络分配模型) • 全有全无分配法（AON）：将O-D对间的所有交通流量都分配到O-D对间最短路径上。 • STOCH 分配法：将每个O-D对间的交通流量分配到O-D对间的多条可选路径上。分配到某条路径上的流量比例是选择该路径的概率，路径的选择概率是由logit路径选择模型计算的。 • 递增分配法(Incremental assignment method)：逐步分配交通流量。在每一步分配中，根据全有全无分配法分配一定比例的总流量。每步分配后，根据路段流量重新计算出行时间。当采用多次递增法时，该分配法类似于平衡分配法。 • 容量限制法：是一种近似的平衡法，首先进行全有全无流量分配，再根据拥挤函数（反映路段的能力）重新计算路段的出行时间，并且进行多次迭代。

Traffic assignment Model(网络分配模型) • 用户平衡法(UE)：通过多次迭代过程达到收敛结果，即使出行者改变路径也不可能再改进出行时间。在每次迭代中，计算路网的路段流量，当路段通行能力不足时，将限制路段流量和出行时间（依赖于流量）。 • 随机用户平衡法（SUE）：是一种综合的用户平衡法，假定出行者没有较完整的路网属性信息，对出行费用的理解方式也不尽相同。SUE允许使用吸引小的路径上也加载流量。 • 系统优化分配（SO）：是一种使整个路网的出行时间达到最小的分配方法。

Transportation planning simulation software introduction(交通规划仿真软件介绍) • EMME/2 • TRIPS • Transtar 交运之星 • VISSUM and VISSIM • AIMSUN NG • PARAMICS • TransCAD

EMME/2 • EMME/2（城市与区域规划）系统最初是加拿大的Montreal大学的交通研究中心开发，后为INRO咨询公司继承，并成为该公司的支柱产品之一。该系统为用户提供了一套内容丰富、可进行多种选择的需求分析及网络分析与评价模型。 • EMME/2的交通分配模型包括路段子区域模型、变需求分配模型、出行特性模型、可选择HOV车道和重型车辆模型等。 • http://www.inro.ca/

EMME/2 （1）数据库建立功能（2）城市信息系统功能（3）多种交通方式（4）方便的数据处理功能（5）交通分配功能（6）公共交通分配（7）需求模型（8）函数与表达式功能（9）检验与计算功能（10）数据的输入输出功能（11）网络及模型计算功能（12）注释与说明功能（13）宏功能

TRIPS • TRIPS 是交通（TRansport）改善（Improvement）规划（Planning）系统（System）的缩写。 • 作为一个在世界范围广泛应用的规划系统，TRIPS 已经历了几十年的发展过程。与其它交通规划软件一样，它起步于对经典的交通规划四步骤理论（出行发生，出行分布，模式选择，出行分配）的计算机程序实现。所有者- MVA交通咨询顾问公司 • 另一个创新发展是推出了图形系统的全视窗化规划环境- Viper (Visual Planning Environment)，它是MVA 系统开发部与美国“都市分析中心”（Urban Analysis Group)合作成立的交通软件开发实验室（Citilabs）的最新成果。 • n http://www.citilabs.com/

TRIPS TRIPS软件主要有三大模块TRIPS管理器、TRIPS图形和TRIPS帮助构成。其中，TRIPS管理器用流程图的形式来组织建模过程，其输入、输出数据及数据的流动在流程图中得到表述；TRIPS图形用来建立道路和公交网络，探求模拟结果；TRIPS帮助则向用户提供模型运作各层次所需的文档介绍。 Transport demand modelling – 交通需求模型。包括Logit选择和重力模型及矩阵分析与运算； Highway and intersection modelling －公路及交叉口处的模型。给出了多种分配技术； Public transport modelling－公共交通模型。多方式、多路径功能，并带有票价和拥挤模型； Dynamic assignment －动态分配模型。在高峰期的交通分配随时间变化，更合理分析交通拥挤的原因； OD matrix estimation－矩阵估算模型。更新过时的道路和公交出行的O/D矩阵。 Can link with GIS systems and Excel

Transtar 交运之星 • 交通网络系统交通分析基础软件“交运之星— TranStar”(全称:Transportation Network System’s Traffic Analy sis Software)是进行交通运输网络系统规划、建设及管理的系统软件。该软件是东南大学交通学院以王炜教授为主的交通工作者在交通运输领域内十多年的科学研究成果的基础上开发而成的，是国内唯一商品化的同类软件。 • n http://transtar.net.cn/

Transtar 交运之星 迄今为止，“交运之星—TranStar”有三个版本： • （1）“交运之星—TranStar”（交通管理版）：适用于城市交通网络系统的交通需求管理、交通系统管理、交通运行组织规划以及城市道路网络系统调整等领域的交通系统分析。 • （2）“交运之星—TranStar”（城市交通版）：适用于城市总体交通系统规划、城市道路网络系统规划、道路工程项目可行性研究、道路工程项目后评估、城市公共交通网络规划城市大容量轨道交通规划等领域的交通系统分析。 • （3）“交运之星—TranStar”（公路交通版）：适用于公路网络系统规划、公路工程项目可行性研究、公路工程项目后评估、公路网络交通管理等领域的交通系统分析。

Transtar 交运之星 “交运之星—TranStar”三个版本的侧重点有所不同，但软件结构是基本相同的，均由以下四大部分所组成： • （1）交通网络基础数据库的建立。通过节点类型表、几何要素表、邻接目录表等数据文件输入，建立起交通网络结构，若有必要则建立公共交通信息数据库和交通管理信息数据库。 • （2）交通需求分析及预测。提供了双约束重力模型、Fratar模型等交通分布预测模型，OD矩阵合并和OD矩阵图形分析等工具。 • （3）网络交通分析与评价。提供了最短路、容量限制、多路径、多路径容量限制等交通分配模型，网络运行状况集成分析、交叉口流向分析、网络交通运行指标统计分析等工具。 • （4）交通网络信息图形分析。以色彩、符号等形式，屏幕显示有关交通网络结构、交通流量信息、交通质量信息和交通管理信息等图形；提供Windows版本的图形系统，对交通信息图形的加工和利用更为简单方便；另外，通过DXF文件为AuotCAD留有接口。

VISSUM and VISSIM • 德国PTV公司开发了宏观交通规划软件VISSUM和微观仿真软件VISSIM。其中，VISSUM涉及交通战略性规划的方方面面，其VISSUM9.0版本还允许用户直接将实时数据结合到规划过程；不论新道路是否待建或新轨道线是否处于规划，它都可以令人信服地展现计划措施的有效性。 • http://www.english.ptv.de/cgibin/

AIMSUN NG • 交通仿真软件，由西班牙TSS公司开发。 • 与emme/2等规划软件有良好的接口 • 模型思路清晰 • 可进行矩阵估算及矩阵分割(OD estimation-and OD split) • 多种交通方式的仿真 • 并能与SCATS系统接口 • http://www.aimsun.com/aimsunshot.html

PARAMICS • PARAMICS是苏格兰的Quadstone Limited公司的产品。它从1992年开始开发，由于采用了并行计算技术，路网规模能达到106个节点，4×106个路段，32000个区域。其应用领域有：（1）交通管理和控制，在设计阶段，确定信息标志的最佳地点，在运营阶段，确定优化战略；（2）交通控制中心的仿真，描述交通事故导致的拥挤情况，提供交通管理策略产生效果的细节描述；（3）为出行信息提供预测，能够经由服务提供商为出行者提供交通信息预测和优化的路线诱导；（4）智能化的导航功能，PARAMICS提供了用户控制的路径-费用扰动来模拟驾驶者对路径-费用感知的变动。 • http://www.paramics-online.com/

TransCAD • TransCAD是美国Caliper公司开发的专供交通需求分析的交通地理信息系统软件。它既具有一般GIS的功能，又能够对交通问题提供空间决策支持系统的功能。 • TransCAD软件把地理信息技术和交通规划技术较好地结合在一起，可以方便地对各类交通运输及相关数据进行存储、提取、分析和可视化。由于采用先进的Windows环境及一系列最新的开发方法，使得软件具有较好的风格：先进的菜单界面、强大的图形功能、方便的工具栏、良好的开放性、多文档、多用户操作等等。 • TransCAD系统结构，包括数据库管理系统、模型库管理系统、图形与报告输出系统，以及用户界面等。决策者与系统任一模块可以直接或间接地相互起作用，这种相互作用在反复求解的过程中实现，系统输出将模型解或数据库查询的结果以图形和表格的形式提供给决策者考察。 • n http://www.caliper.com/tcovu.htm

TransCAD 主要功能： • Windows下的、功能强大的地理信息系统； • 扩展数据模型，提供显示和处理交通数据的基本工具； • 汇集了极其丰富的交通分析过程； • 各式各样、数量巨大的交通、地理、人口统计数据； • 可以生成宏、嵌入、服务器应用及其他用户程序。

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