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1、1 Transmodeler 基础Transmodeler 为仿真交通现象提供了各种各样的复杂数学模型。他的模型使用交通运输系统的详细和多变的输入数据，能够产生一系列输出统计学资料，依赖于一套多种多样的参数。为了促进交通仿真模型所需的数据的发展和管理，Transmodeler 在仿真工程中组织这些元素。一个仿真工程是输入、输出和参数的信息的组合体，完全界定了一个仿真课题，包括运行仿真所必须的所有输入，评价仿真结果所必需的所有输出信息，以及为使模型和现实世界匹配而矫正的参数。本章包括1.1 TransModeler简介TransModeler仿真单一路网上的交通流，该路网包含所有的设施类型，包括
2、局部街道、城市干道、高速公路和匝道。交通流由个体驾驶员和车辆来表示，该车辆的属性决定了驾驶员的行为，当他们在起点和终点之间行驶时。需求是由集合数目表示的，通过一个车辆旅行流的起点-终点矩阵，或者通过一个非集计的个人旅行，每一个都有自己的起点，终点和出发时间。除了网络和交通需求的定义之外，一个工程也包括描述交通控制设备操作的进度计划，以及运输路线和运输服务的明细表。 给出一组描述工程的输入，TransModeler使用多种模型来模仿路网中驾驶员的行为，这些模型依赖于调整和验证的参数，该参数描述驾驶行为的不同方面，包括路径选择、车道变换、加速度以及对交通信号和标志的反应。与此同时，TransMod
3、eler 对所有的可变控制设备进行仿真，包括在路网中的检测器和监视器之间进行通讯。 简单的仿真工具栏用来启动每一个仿真运行，并且收集仿真过程中从被仿真的车辆和交通信号中提取的有用信息。第二个工具栏用来陈列仿真进程的信息以及路网中的车辆数。当TransModeler对交通状态仿真时，它也可以为有意义的输出报告和统计报告收集许多资料。当一项仿真运行完成时，TransModeler输出管理器很容易就可以产生传输仿真结果的报告和地图。1.1.1 运用TransModeler 进行交通仿真 当一项工程的输入数据完备，并且研究区域的模型参数已经调整和验证之后，TransModeler 可以用来仿真路网中的
4、交通来产生输出统计资料。在交通仿真中运行过程中，在一天24小时的任一时间间隔TransModeler模拟了车辆在一组起点和一组终点之间的运动状态。当仿真结束时，在一个输出记事本中TransModeler保存了所有需求的输出，以此来产生报告和创造地图。 当仿真正在进行时，TransModeler推动路网中车辆的运动，每一辆车都在其起点处在行程开始的时刻按分配的道路行驶。基于许多输入选项、输入数据和网络状态驾驶员可以动态的更新他们的路径并选择新的路线到达终点。当一辆车到达终点时，就从路网中将其删除。当旅行正在进行时，许多关于精确状态的信息以及路径都是可以得到的。当然也包括用户与仿真的交流方式，比如
5、使车辆熄火或者改变其速度的工具。此外，也有查看路网中信号控制器瞬时状态的工具。1.2 运行一个仿真一旦一个道路网和交通流量以最小的方式界定之后，TransModeler就准备好了来模拟交通。在没有交通信号、标志或者其他管理路权的控制设备的交叉口和匝道汇合处，TransModeler具有缺省的模型参数和默认的行为逻辑。因此，在仿真开始之前TransModeler不能要求从开端提供出色的细节。然而，随着仿真工程的改善，参数必须调整来适应当地的状态和交通控制输入，这些输入用来确保大部分的准确结果成为可能。 在TransModeler中启动仿真时，模型中车辆的运动状态在地图中形象的展现出来，通过使用地
6、图工具围绕地图旋转及变焦，观察器可以查看仿真的路网状态，记录拥挤区域、长排队、信号周期失误、HOV车道使用率、公交停止时的停留时间等等。除了观察之外，用户通过交互地停止车辆或者修改其速度来改变事件的进程。当仿真正在运行时，跟踪感兴趣的车辆，观察器路线，查看或改变其行为都是很有用处的。随着模型计算每一辆车的位置和状态（比如加速度和车道变换状态），地图和车辆层属性表的信息将会得到更新。1.2.1 跟踪车辆，观察其属性为观察车辆加速度、车道使用或者路线追踪的行为而追踪车辆，仿真的工具可以很容易选择地图中的车辆，可以观察仿真过程中车辆的属性，包括静态（如车辆的类型）和动态（如加速率）的属性。跟踪车辆，
7、观察其状态1.2.2 查看车辆行驶路径仿真的全过程中每一辆车都有自己的行驶轨迹，该轨迹使其最终到达终点。在仿真的任一时间，TransModeler允许用户查看车辆的当前路径，当出现长排队或者小区域变成拥挤区域时，可以看到车辆从哪里来，到哪里去。了解感兴趣区域的车辆是否在相同的起点-终点对之间行驶。1.2.3 改变车辆的状态 一般情况下，在发生事故或者意外事件时，为了观察驾驶员的行为和交通状态，对驾驶员的行为进行适当的控制是很有帮助的。TransModeler中的仿真工具可以暂停车辆，因此，上游的车辆将会采取措施在停止的车辆附近驶过，在大交通流时，拥挤会进一步发展或者变得更糟。还可以修改车辆的最
8、大期望速度，要么加速要么减速1.2.4 车辆属性颜色代码 根据感兴趣的属性可以对车辆进行颜色标记，并不是将单个车辆单独标出以及询问其属性，地图中的车辆可以用不同的颜色标记，来说明车辆属性的变化，比如速度、HOV车道或者有资格电子收费所，或者仿真过程中该车下游的变换运动。其中一个这样的属性就是车辆的类型，有些车是卡车，其他的是小汽车、公交车或者摩托车，每一种车辆类别决定了它的加速度和速度性能。1.2.5 仿真过程中的监控设备 当车辆在路网中行驶时，他们相应的改变交通状态，变换车道，调整加速度以跟随目的路径，或者是达到其他的短期目标（比如加速、避开事故、进入匝道时避免拥挤等）。车辆也会和控制设备互
9、动，比如车道使用标志、 车道使用信息以及限速标志，这些设备可以通过影响驾驶员行为来激励或者强迫车道使用限制、速度限制或其他的规则。其他的控制设备可以给复杂的交通流分配路权也可以收回，例如坡道测量仪和交通控制信号。 因为交通控制设备对驾驶员行为以及整个交通流起着如此重要的作用，所以在仿真时能够观察到交通信号的操作是很有帮助的。仿真时TransModeler允许交通信号控制进行监控，控制器可以展示当前的有效信号阶段、绿灯持续时间以及无效信号阶段的红灯时间。在激活的信号中，控制器也可以展示需要的阶段，每一个有效地最小和最大绿灯时间和连续车辆之间的当前测量间隔，当行驶于扩展探测器处。1.2.4 仿真时
10、观察统计资料仿真时关于动态特性的信息比如信号和车辆，可以在任一时间点制成地图及表格来产生路网状态的图表，动态特性是那些地图中模型化的以及随着仿真变化的状态，这些特性包括信号和车辆。然而，TransModeler也为静态信息收集信息，或者是那些不在仿真过程中改变的特性，比如传感器。 当仿真正在进行时，TransModeler收集基本的流量统计资料，包括平均速度、流量和密度，与此同时，在传感器图层，模型采集点资料，像车辆数量、流量、占有率和平均间距。变化并不是瞬时可以测量到的，而是在一定时间之后，比如流量、平均速度、占有率、数量和平均间距，这些参数的变化都是在连续时间间隔之后测量和更新的。测得的和
11、更新的值存储在相应的图层属性表中，以供数据窗或地图展示。1.3 仿真输出 当一个仿真工程所有的输入信息备齐，目标输出选好之后，每一个运行中的仿真将会产生所需求的输出。Transmodeler在其输出记录中为每一个运行设置输出文件，当产生报告或者输出地图时，Transmodeler会查看这些输出记录来获取任意可用数据，这些可用数据包括延误资料、排队长度信息、传感器测量或者总交通流的变化如速度和密度。 Transmodeler输出管理器可以帮助保存输出记录，其用来组织和产生报告或利用输出资料制图。下面的练习展示了输出管理器以及其是如何产生有价值的报告和图解仿真运行中结果的有效传输。1.3.1 产生
12、输出报告 从仿真中获取最初的输出数据之后，有必要利用时间间隔或者通过网络特性来总结、合计这些数据，以此来获取结果中任一有用的资料。这些事后加工过的数字可能成为效能测量，例如最大排队长度，用来判断特定设备的服务等级。也可以是描述路网大体状态的总结资料，比如车辆行驶里程、平均速度或者平均行程距离。在特定需求下这类资料对描述整个系统的特征很有帮助。 Transmodeler将会为普通的效能测量和一般的性能特征产生许多精制的报告，这些报告可以为路网中特殊的连接、连接选择以及所有的连接总结一些测量，像最大排队长度，这些测量也可以利用时间间隔进行合计或者为整个仿真来总结。1.3.2 输出资料制图除了总结仿
13、真资料的文本报告，也可以产生传输资料的地图。Transmodeler GIS特性可以很容易的创建地图，颜色编码的地图特性根据输出性能操作或者概述的资料，像通过密度、流量或者平均速度决定的道路分割段。像报告一样，输出地图也可以通过时间间隔或整个仿真长度进行信息传输。1.3.4 关于仿真输出 TransModeler能够产生大许多类型的输出，为了多重运行及创建报告，输出管理器可以将这些输出结果分类。TransModeler 具有额外的选择，当仅仅是为了选择的一组地图特性来将地图特性组合在一起。想获得更多挂怒仿真输出的信息，见第六章交通仿真。1.4 创建一个TransModeler工程在一个工程可以
14、被模拟，输出可以创建之前，应该首先建立一个TransModeler工程，TransModeler工程开始于一组输入文件，该文件界定了交通网络和该网络的旅行需求，这些输入数据可以被分成两个基本的元素：一个描述系统供给，另一个描述系统需求。供给一方可以被视为包含运载车流的基本道路网、公交系统（为乘客提供公交服务的路线）以及交通控制系统（测量、监控和管理路网的使用）；需求一方是流量、种类以及行驶在路网中的车辆交通。 然而，一个仿真工程不能只靠其输入来界定。每一个工程同等重要的部分就是一组可以用来模拟实际交通状态的模型参数。当对模型参数调整和验证时，其可以产生一个工具，该工具可以实现对现实世界交通现象
15、的预测 。仿真工程最基本的元素如下所示： 1.道路网 2.交通控制系统 3.出行需求信息 4.模型参数还有其他的元素可以被模拟，包括公交系统和事件，这些特殊应用的信息在该手册的后面章节会涉及到，当然，输出部分是任何一个工程的重要元素，TransModeler的输出也将在下面章节阐述。1.4.1 TransModeler中的路网路网的地理表现是TransModeler工程首要的成分，其他的部分像信号控制方案和车辆需求规范，对一个工程的实现起着同等重要的作用，但是如果不建立路网这些都是无法完成的。路网是仿真模型的基础。信号控制方案涉及到网络中的节点，车辆出行起终点涉及到中心、节点或者是链接等等。精
16、确路网地形的开发和维护对任一仿真分析的管理都是必要的。TransModeler的路网是一个相互关联的层次系统，存储在仿真数据库中。比如，links表示所有道路形式，segments代表所有的或者部分的道路，沿着它，道路的属性保持恒定，lanes代表路段上的单一车道。因此，仿真数据库有一个层次结构车道属于路段，路段属于道路。所以，仿真数据库的许多层次都是相互依存、紧密结合、不可分割的。仿真数据库中的每一层都有自己的属性表，这些属性中的一部分可以用来查找其根源，像一个路段对应于一条道路。例如，路段层具有属性域link，包含它所依附的道路的特殊ID；车道具有属性segment，表明它们所归属的路段。这项规则也可以扩展到
