交通系統(tǒng)建模與仿真

內(nèi)容概要

本書是作者完成的國家自然科學(xué)基金項目和國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化課題研究成果的凝練和總結(jié)。主要介紹了交通系統(tǒng)建模與仿真的基礎(chǔ)理論和方法；系統(tǒng)地討論了交通系統(tǒng)仿真建模的核心模型和算法，包括活動-出行決策過程模型與仿真方法、微觀交通仿真模型、動態(tài)路徑選擇仿真建模方法、中微觀一體化仿真建模方法；總結(jié)了現(xiàn)代交通仿真系統(tǒng)開發(fā)的模型集成應(yīng)用技術(shù)和改善大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)仿真速度的分布并行仿真算法，并介紹了綜合交通網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)STEPS的開發(fā)與實現(xiàn)技術(shù)。
本書可作為從事交通規(guī)劃與管理專業(yè)工程技術(shù)人員的參考用書，也可作為交通運輸工程學(xué)科研究生的參考教材。

書籍目錄

前言
第1章 交通系統(tǒng)仿真概論
 1.1 交通系統(tǒng)仿真的基本概念
 1.1.1 交通系統(tǒng)仿真及其特點
 1.1.2 系統(tǒng)分類與系統(tǒng)模型
 1.2 仿真建模的概念框架與基本步驟
 1.2.1 系統(tǒng)建模與仿真的概念框架
 1.2.2 系統(tǒng)仿真的類型
 1.2.3 系統(tǒng)建模與仿真的基本步驟
 1.3 交通仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢
 1.3.1 交通仿真技術(shù)的發(fā)展
 1.3.2 交通仿真技術(shù)的應(yīng)用
 1.3.3
交通系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢
 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第2章 仿真建模的原理與方法
 2.1 仿真建模的基本原理
 2.2 連續(xù)系統(tǒng)仿真建模方法
 2.2.1 連續(xù)系統(tǒng)模型
 2.2.2 連續(xù)系統(tǒng)仿真算法
 2.3 離散事件系統(tǒng)仿真建模方法
 2.3.1
離散事件系統(tǒng)模型的組成要素
 2.3.2 仿真時鐘推進(jìn)機制
 2.3.3
事件調(diào)度法模型的一般形式與應(yīng)用
 2.4 消息驅(qū)動的仿真機制
 2.5 離散事件系統(tǒng)仿真的基本策略
 2.6 混合系統(tǒng)仿真策略
 2.6.1 混合系統(tǒng)的一般模型
 2.6.2 混合系統(tǒng)的仿真算法
 2.7 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的建模與仿真
 2.7.1 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)及其特性
 2.7.2 基于Agent的建模仿真
 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第3章 出行行為分析建模與仿真
 3.1 出行行為分析的基本概念
 3.1.1 活動與出行的基本概念
 3.1.2 出行決策類型與影響因素
 3.2 出行行為分析的基本理論
 3.2.1 消費者行為理論
 3.2.2 時空約束理論
 3.2.3 隨機效用理論
 3.3 出行行為分析的基本方法
 3.3.1
基于出行的出行行為分析方法
 3.3.2
基于活動的出行行為分析方法
 3.4 出行行為仿真預(yù)測系統(tǒng)
 3.4.1 仿真預(yù)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計
 3.4.2
仿真預(yù)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次及模塊功能分析
 3.4.3 仿真預(yù)測系統(tǒng)的流程設(shè)計
 3.4.4 仿真預(yù)測系統(tǒng)的時間約束
 3.5 出行行為分析模型標(biāo)定
 3.5.1
仿真系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查與分析
 3.5.2 仿真系統(tǒng)輸入與輸出表
 3.5.3 仿真系統(tǒng)的模型選擇與標(biāo)定
 3.6 出行行為仿真結(jié)果分析
 3.6.1 仿真結(jié)果的檢驗
 3.6.2 仿真系統(tǒng)界面與結(jié)果分析
 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第4章 交通流理論與微觀仿真建模
 4.1 交通流理論概述
 4.1.1 交通流理論分類
 4.1.2 交通流特性
 4.1.3 駕駛員的交通特性
 4.1.4 車輛的交通特性
 4.1.5 道路的交通特性
 4.2 交通仿真模型的分類
 4.2.1 交通仿真模型的類型
 4.2.2 微觀交通仿真模型
 4.3 車輛跟馳模型
 4.3.1 車輛跟馳模型基本原理
 4.3.2 典型車輛跟馳模型
 4.3.3
STEPS系統(tǒng)目前采用的車輛跟馳模型
 4.4 車道變換模型
 4.4.1 車道變換的類型
 4.4.2 車道變換模型的建立
 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第5章 動態(tài)路徑選擇仿真建模
 5.1 概述
 5.1.1 交通分配概述
 5.1.2 動態(tài)路徑選擇建模概述
 5.1.3
動態(tài)路徑選擇仿真建模的基本思想
 5.1.4 動態(tài)路徑求解仿真框架
 5.2 時變出行需求OD估計
 5.3 路段阻抗模型研究
 5.3.1 路段阻抗的構(gòu)成
 5.3.2 路段行程時間估計
 5.3.3 路段行程時間預(yù)測
 5.4 OD對間可選路徑集的確定
 5.4.1 OD對間路徑的成本計算
 5.4.2 OD對間路徑的搜索算法
 5.4.3
OD對間可選路徑集的確定方法
 5.5 動態(tài)路徑選擇模型與算法
 5.5.1 多用戶路徑選擇行為分析
 5.5.2 OD對間路徑效用評價模型
 5.5.3 多用戶路徑選擇模型與算法
 5.5.4 重疊路徑的修正方法
 5.6 動態(tài)路徑選擇仿真控制
 5.6.1 迭代控制
 5.6.2 收斂控制
 5.6.3 路徑搜索控制
 5.7 基于活動模型與動態(tài)交通分配模型的集成
 5.7.1 概述
 5.7.2 中觀活動/交通仿真器
 5.7.3 基于出行鏈的動態(tài)隨機分配
 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第6章 交通系統(tǒng)多分辨率仿真建模
 6.1 多分辨率交通仿真概述
 6.1.1 多分辨率仿真的概念
 6.1.2 多分辨率仿真研究概況
 6.2 宏觀與中觀交通系統(tǒng)仿真
 6.2.1 宏觀交通流的刻畫方法
 6.2.2 中觀交通流的刻畫方法
 6.3 中觀與微觀一體化仿真
 6.3.1
一體化仿真需要滿足的一致性
 6.3.2 一體化仿真的模型框架
 6.3.3 中微觀一體化的實施細(xì)節(jié)
 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第7章 交通網(wǎng)絡(luò)分布式并行仿真算法
 7.1 分布式并行仿真必要性與研究進(jìn)展
 7.1.1 并行交通仿真必要性分析
 7.1.2 并行交通仿真研究進(jìn)展
 7.2 并行計算環(huán)境及交通仿真并行化策略
 7.2.1 并行計算環(huán)境
 7.2.2 交通仿真并行化策略
 7.3 并行微觀交通仿真關(guān)鍵算法
 7.3.1 路網(wǎng)分割算法
 7.3.2 并行仿真同步策略
 7.3.3 動態(tài)負(fù)載平衡算法
 7.4 分布式并行交通仿真系統(tǒng)實現(xiàn)
 7.4.1 并行交通仿真系統(tǒng)功能設(shè)計
 7.4.2 并行仿真平臺總體框架設(shè)計
 7.4.3 分布式并行計算平臺搭建
 7.4.4
并行交通仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流設(shè)計
 7.4.5 并行交通仿真系統(tǒng)的實現(xiàn)
 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第8章 綜合交通網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)開發(fā)與實現(xiàn)
 8.1 綜合交通網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)概述
 8.1.1 仿真系統(tǒng)功能概述
 8.1.2 STEPS的主要特點
 8.2 綜合交通網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)需求分析
 8.2.1 系統(tǒng)需求分析基本概念
 8.2.2 交通網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)應(yīng)用需求
 8.2.3
基于UML的交通網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)需求分析
 8.2.4
綜合交通網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)總體框架
 8.2.5
交通網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)的性能需求分析
 8.3 綜合交通網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫需求分析及設(shè)計
 8.3.1
綜合交通網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫需求
 8.3.2 數(shù)據(jù)庫總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
 8.4 綜合交通網(wǎng)絡(luò)仿真輸入系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
 8.4.1 路網(wǎng)交通設(shè)施信息輸入
 8.4.2 交通需求信息輸入
 8.4.3 交通管理和控制信息輸入
 8.4.4 分層的地理信息組織與管理
 8.5 中觀交通網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)的構(gòu)架與實現(xiàn)
 8.5.1 中觀仿真系統(tǒng)構(gòu)架
 8.5.2 中觀動態(tài)路徑庫的生成
 8.5.3 中觀仿真實現(xiàn)
 8.6 微觀交通仿真系統(tǒng)的構(gòu)架與實現(xiàn)
 8.6.1 微觀仿真系統(tǒng)構(gòu)架
 8.6.2 微觀車輛系統(tǒng)構(gòu)成
 8.6.3 微觀路徑庫的生成
 8.7 中微觀一體化交通仿真實現(xiàn)
 8.7.1 中觀道路向微觀車道的轉(zhuǎn)換
 8.7.2 中微觀車輛轉(zhuǎn)換器
 8.7.3 中微觀一體化仿真實現(xiàn)
 8.8 綜合交通網(wǎng)絡(luò)仿真輸出系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
 8.8.1 仿真系統(tǒng)構(gòu)架
 8.8.2 輸出數(shù)據(jù)類型及說明
 本章小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
彩圖

章節(jié)摘錄

第1章　交通系統(tǒng)仿真概論交通系統(tǒng)仿真技術(shù)是20世紀(jì)60年代以來隨著計算機技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來的運用計算機模型來再現(xiàn)和分析復(fù)雜交通現(xiàn)象的綜合技術(shù)，是仿真科學(xué)與技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用分支。交通仿真以相似原理、信息技術(shù)、系統(tǒng)工程和交通工程領(lǐng)域的基本理論和專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機為主要工具，利用系統(tǒng)仿真模型模擬交通系統(tǒng)的運行狀態(tài)，采用數(shù)字方式或圖形方式來描述動態(tài)交通系統(tǒng)，以便有效地規(guī)劃、設(shè)計和控制該系統(tǒng)，是一門新興的實用技術(shù)。本章主要介紹系統(tǒng)仿真的一些基本概念、系統(tǒng)仿真建模的基本步驟、交通仿真技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢。1.1　交通系統(tǒng)仿真的基本概念1.1.1　交通系統(tǒng)仿真及其特點仿真（simulation）是對客觀世界實際過程或系統(tǒng)在一段時間內(nèi)運行的模仿。仿真要產(chǎn)生一個人為的系統(tǒng)的經(jīng)歷，然?觀察這個人為的經(jīng)歷，以便描繪推斷出與實際系統(tǒng)有關(guān)的運行特征［1］。交通系統(tǒng)仿真是通過模型模仿復(fù)雜的交通系統(tǒng)，幫助我們認(rèn)識現(xiàn)實系統(tǒng)，對其進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計與運行管理的一種活動。交通系統(tǒng)仿真是計算機仿真技術(shù)在交通工程領(lǐng)域的重要應(yīng)用。交通系統(tǒng)仿真可以動態(tài)地、逼真地模仿交通流和交通事故等各種交通現(xiàn)象，在研究出行者出行行為和各種類型道路交通流運行機理的基礎(chǔ)上，復(fù)現(xiàn)交通流的時空變化態(tài)勢，深入地分析車輛、駕駛員和行人、道路交通要素的特征，有效地進(jìn)行交通系統(tǒng)的規(guī)劃、組織?管理、交通能源節(jié)約與物資運輸合理化等方面的研究。

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