交通系统建模与仿真思维导图

U322971451

2023-01-04

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交通流理论

1.交通系统建模仿真概述

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思维导图大纲

1.交通系统建模仿真概述

交通流理论概念

交通流理论是运用数学、物理学和力学等方法分析研究道路上行人和机动车辆（主要是汽车）在个别或成列行动中的规律，探讨车流流量、流速和密度之间的关系，以求减少交通出行的延误、事故的发生和提高道路交通设施使用效率的理论

交通仿真

微观交通管控实时动态仿真

时空尺度/模型粒度——片区秒级实时个体

中观交通调控城市级动态仿真

时空尺度/模型粒度——城市分钟动态集计/个体

宏观交通规划需求预测仿真

时空尺度/模型粒度——区域小时静态集计

交通流理论主要内容

流量特性

微观（时距）

宏观

速度特性

微观（个体点速度）

宏观

密度特性

微观（间距）

宏观

供需分析

交通流三参数模型：流量-速度-密度关系

通行能力分析

排队分析

冲击波分析

仿真分析

其他理论模型

仿真模型

跟驰模型

跟驰模型基本概念

跟驰模型特性

制约性

延迟性

传递性

经典跟驰理论

Pipes的理论

Forbes的理论

GM的理论

跟驰的稳定性

局部

不振荡

减弱振荡

振荡增加

渐近

振荡减弱

振荡增加

跟驰模型新发展

Gipps模型

安全距离模型

Helly模型

刺激-反应模型

IDM模型

智能驾驶

Wiedemann模型

心理物理模型，应用于vissim

危险区

逼近区

跟驰区

自由行驶区

换道模型

四阶段模型

动机生成

车道选择

间隙选择

换道执行

汇入模型

自由式

协作式

强迫式

其他模型

非机动车

非机动车交通流数据获取

实证数据

场地受控实验

虚拟现实实验

非机动车交通特征

非机动车速度分布情况

非机动车跟驰行为特征

低密度

中密度

高密度

非机动车其他行为特征

超车

避让

排队

越线

非机动车行为异质性特征分析

非机动车流基本图研究

流量-密度-速度关系

非机动车流通行能力与服务水平

通行能力

连续流条件下的通行能力分析

间断流条件下的通行能力分析

服务水平

非机动车交通流中非机动车运行的以及骑车人所感受到的服务质量量度，即在某种交通条件下所提供运行服务的质量水平

模型

纵向连续性

元胞自动机

社会力模型

交通仿真

软件

vissim、TESS NG等

目标

建立路网，使仿真模型尽量符合实际情况，具有参考价值

路网建立步骤

基础路网搭建

车辆/行人输入

信控设置

车辆/行人路径设置

检测器设置

基础模型运行与后续参数标定

参数标定

标定参数选取——显著性分析

正交拉丁实验

二次开发

课程主要学习软件

vissim

TESS NG

交通流理论

交通流流量特性

流量（交通量）的用途

交通量是交通需求在交通系统中的表象，可确定设施的规模、交通的拥挤程度，判断交通流的平衡状态。

流量的基本概念

流量：单位时间（1小时）通过的车（或人）的数量（Veh/h）

流率：单位时间（小于1小时，如15分钟）通过的当量小时交通量( Veh/h )

流量的表征方法

日交通量（辆/天）

年平均日交通量（AADT）

年平均周日交通量（AAWT）

平均日交通量（ADT）

平均周日交通量（AWT）

小时交通量

具有显著的时变特征，出现最大小时交通量的那个小时称为“高峰小时”，DDHV = AADT * K * D

设计小时交通量：第30位小时交通量

分钟交通量

年最大小时交通量

流量（交通量）的时变特性

月变性

周变性

日变性

高峰小时系数PHF：小时流量与流率最高的分析时段（t分钟）的当量小时流量的比值。PHF越小，高峰小时交通量波动越大

流量（交通量）的空间变化特性

城市不同区域交通流分布

放射性

早高峰：向内高峰周期首先发生在郊区并逐渐向 CBD推进

晚高峰：向外高峰周期首先发生在CBD，然后高密度流量波逐渐向郊区移动。

不同功能道路上交通流分布

路段交通流分布、交叉口交通流分布

不同车道上分布

里车道

中间车道

外车道

方向性交通流分布

潮汐分布

流量（交通量）模态特性

不同车种特性不同——归一化为pcu（当量交通量）

流量（交通量）的统计分布特性

泊松分布：适用于低流量状态

单值分布：适用于临近通行能力状态

介于两边界条件的中间状态十分复杂，没有合适的数学分布

车头时距（流量微观表征）

车头时距影响

安全

服务水平

驾驶行为

通行能力

车头时距概念

相邻两辆车到达同一观测点所经过的时间

车头时距分布类型

低流量——随机分布

负指数分布

移位负指数分布

中等流量——平稳分布

高流量——中间状态

交通流速度特性

微观

车辆轨迹

速度特征

累计百分比曲线图

频数分布直方图

分布

正态分布

对数正态分布

复合分布

宏观

时间平均速度

空间平均速度

行驶速度和行程速度

速度和行程时间变化

横向：车道

纵向：几何设计因素

密度特性

k=n/l

时距与空距

h=3600/Q

hs=1000/K

h=3.6hs/Vs

空间占有率

时间占有率

流密速关系

速度—密度关系

格林希尔治模型：u=uf(1-k/kj)

Greenberg模型：对数模型

Underwood模型：指数模型

多段式模型——Greenberg和Underwood的组合

流量-密度模型

磁滞现象

三维模型

计算事故率、分析交通量每年的变化趋势、评价道路建设项目的可行性、改善道路交通运行管理思维导图模板大纲

量测现状交通需求、评价交通流运行现状思维导图模板大纲

不同密度下车头时距、车头间距、速度、相对速度的参数对比思维导图模板大纲

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0.82

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