摘要:目前国内外的交通仿真软件种类繁多、应用广泛,按照交通仿真的精确性和范围可将其分为宏观、中观和微观三个方面。面对不同场景所产生的交通运输问题,对软件的选择是否恰当合理直接会影响到解决问题的效率。为了帮助用户对不同方面的仿真软件有一个清晰的认知,并且能够对应用场景进行一个准确的划分从而正确选择最合适的仿真软件,本文从宏观、中观、微观三个角度出发,对各类仿真软件的功能特点、结构框架和应用场景进行对比与分析,为智能交通领域的工作者、研究者提供技术参考。
关键词:交通仿真软件、交通运输、智能交通、综合分析
引言
现国内外各种交通系统仿真软件众多,其数量可达数百个。其中微观模拟软件所具有的优势可总结为以下几个方面:更大众化、操作简便、数据接受能力好。宏观交通仿真分析软件优势主要是反应快、实时收集数据与处理。中观交通系统仿真软件具有宏观和微观软件的优点,但其又独具自己的特色,它是一种能够完全兼顾宏观交通实时仿真能力与微观交通动态仿真技术优点并且能够描述复杂交通流动态稳定运行情况的计算机仿真技术。
1.智能交通系统
智能交通系统是将各种先进的技术(如计算机技术,传感器技术,数据通信技术等)相结合的一种实时、高效并且准确的管控体系。智能交通系统实现信息内容更加精准便捷与丰富、信息传递更加快速智能准确、服务方式更加灵活便捷的智能交通综合安全的公众信息共享与应用服务,形成一个信息高度融合、智能应用互联与和谐交通互动发展的新型现代城市交通智能安全出行新环境。
2.宏、中、微观交通模型的区别与联系
宏观交通战略模型,适用于由于城市内对整体交通策略、轨道、干线道路等规划线路等以及区域性城市重大城市公共交通运输设施规划线的重新调整和规划定位及道路建设,可预测出我国城市交通中长期供需总量、交通区位和分布、交通方式结构、交通流量的变化趋势以及等交通潜在需求。
中观交通系统仿真,是基于一个子系统对一个系统的片区、地块、设施状态的动态精细化系统分析,常用于进行分区交通规划及建设、建设项目交通生态影响因素评价、片区交通设施改善、交通建设组织运营管理等。
微观交通过程仿真,主要是车辆模拟仿真。车辆轨迹仿真分析是基于静态车辆动态跟随、变道和车辆间隙的接受理论来模拟出单个静止车辆轨迹的轨迹运动,常用于城市道路重点及拥堵集中地段、干线交通组织规划管理以及交通运行仿真模型分析预测和城市道路交通管理改善等措施评估[1]。
宏观、中观、微观方面使用最为广泛的软件有TransCAD、INTEGRATION、VISSIM:
(1)TransCAD
TransCAD软件将现代地理信息系统技术优势和适合现代综合交通运输需求特征的需求预测新模式手段与系统工程方法有机交叉融合,是目前最主流的智能交通运输规划分析与系统需求的预测决策应用软件[2],可及时保存、展示、管理统计和跟踪分析各项交通运输数据。
(2)INTEGRATION
INTEGRATION软件模型实际上它是一种建立在了微观理论模型基础和准宏观模型基础上的宏观的交通流理论,因而它现在被大家广泛的接受并被认为这也是另一种更准的中观的微观模型,又逐渐开始有人称之为准中观交仿真的软件模型。INTEGRATION模型混合运用了许多宏观理论上的理论,如单车模型理论和宏观交通流理论,因而它被大家普遍的地的认为它是作为一类准中观的交通系统微观模型。
(3)VISSIM
VISSIM是由德国PTV公司开发的微观交通仿真模拟系统,它主要是自然数或整数单位计算数据、随机性、设定时间为100s的模拟系统[3]。当列车或成组机车车辆处于运动状态时会利用物理跟驰模型处理。由于驾驶员都有不同的行为特征,该模拟系统主要总结为开车谨慎型和开车激进型。VISSIM采用图形方式详细显示出当时交通流,并以二维和三维的动画形式记录车辆行驶速度和距离,及时反应车道上的交通流。
3.未来发展趋势
近年发展了多种运输方式,不管从宏观、中观还是微观来看,都为我国的交通行业添了一大活力。但各种交通运输之间的技术和信息间隔比较大,很多信息不能交互,使我们的交通效率下降,不利于我们智能交通的发展。未来应要发展智能交通协同与服务,各种交通运输方式之间的信息壁垒应该消除做到互通,这样不仅方便了我们出行,而且也会避免很多问题。基础设施与装备的融合、各种运输设备的集成设计、运营调度与业务集成等方面的整合将逐步完成,全面实现货物综合运输方式之间的信息共享,将不断提升智能信息服务水平。
结语
本文借助现代的信息技术,研究人和车的具体运动路径和他们的运动状态,通过考察行人,车辆等单个交通实体和实体间的相互作用来从宏观、中观、微观分析仿真软件的状态和特点,让更加用户了解软件的用途,方便在对于不同的情况选择合适的仿真软件,提高解决交通运输问题的效率。
参考文献:
[1]赵托.数据驱动的高速公路宏微观复合交通仿真与控制优化[D].广东工业大学,2022.DOI:10.27029/d.cnki.ggdgu.2022.001615.
[2]关醒权,闫磊,吴鲁香.基于TransCAD的公交客流预测应用研究[J].物流科技,2021,44(09):76-80.DOI:10.13714/j.cnki.1002-3100.2021.09.014.
[3]吴一帆. 混合交通流的微观交通仿真模型研究[D].电子科技大学,2019.
[4]赵托. 数据驱动的高速公路宏微观复合交通仿真与控制优化[D].广东工业大学,2022.DOI:10.27029/d.cnki.ggdgu.2022.001615.
[5]张鹍鹏,刘鼎,谢秉磊.基于VISSIM的微观交通仿真模型参数标定研究[J].价值工程,2020,39(28):189-193.
作者简介:石大排(1989-),男,博士研究生,副教授,研究方向:新能源汽车及智能网联汽车关键技术研究。
通讯作者简介:袁明哲(2001-),男,学生,研究方向:交通设备与控制工程。