应用微观交通仿真模型的系统性研究

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1、同济大学交通运输工程学院博士学位论文应用微观交通仿真模型的系统性研究姓名：阚胜男申请学位级别：博士专业：道路与铁道工程指导教师：孙立军20070401摘要微观交通仿真模型是智能交通系统(ITS)在交通影响分析、交通规划设计以及交通预测领域应用和发展的重要工具。随着ITS的快速发展和推广，对建立和评价应用微观交通仿真模型的系统性研究具有重要的意义和迫切需求。作为微观交通仿真的重要基础，本文首先对微观交通仿真模型的体系结构，包括车辆产生模块、交通需求模块、交通控制和管理模块和驾驶行为模块，进行了分析

2、。进而，从系统的角度出发，对微观交通仿真模型的功能实现机理和应用框架做了研究。应用微观交通仿真模型的参数标定是应用模型建立的关键之一。本文提出采用基于交通状况和驾驶行为联合分析的标定体系来标定应用模型参数，以解决目前层次化参数标定方法忽视参数问相关性以及参数对模型结果非线性影响的问题。深入研究了联合标定体系中的参数选择、交通状况分析、驾驶行为分析以及误差分析的目的、内容和方法。对路径选择模块中的重要参数包括行程时间、路段通行能力及车辆类型等进行了分析。并以实测数据为基础，建立了应用仿真模型，并采

3、用联合标定方法标定了模型参数。其结果显示，应用模型能够输出与实测参数指标趋势一致的近似的时间序列参数指标。本文对应用微观交通仿真模型性能的有效性验证进行了系统分析。针对经典统计方法忽略交通数据中自相关性的问题，对实测数据进行了自相关系数分析，指出了对于仿真输出数据自相关性拟合的验证必要性。提出了基于时间序列谱分析方法的有效性验证方法。通过从频域角度对仿真输出参数序列的自相关性和实测参数序列的自相关性进行量化和比较来验证应用模型的有效性。提出了结合定性法，自相关性分析，基于批组均值法的准确性和精度

4、双检验以及误差分析法的四层有效性验证体系。分析研究了仿真输出密度一速度动态关系验证的必要性。提出了基于互相关性的动态密度一速度关系的分析和验证方法。以实测数据为基础，分析了实测密度和速度间的互相关系数以及有时滞时的密度一速度回归关系。结果显示，密度一速度之间的互相关性显著，且滞后几个时段的速度与当前时刻的密度有非常好的相关性。提出了采用互相关系数的置信区间对仿真输出的密度一速度摘要关系进行评价和验证的方法。提出了基于短期交通量预测和应用微观交通仿真模型的短时服务性交通指标预测框架。提出采用小波分

5、析和ARIMA模型的混合模型进行短期交通量预测。基于真实数据的验证表明预测的交通量误差低于10％。在经过标定和验证的应用仿真模型和预测的短期交通量基础上，对路段密度和平均速度进行了仿真预测。其输出结果表明预测误差低于12％。最后，就本研究进行了总结和进一步研究方向进行了简要的讨论。关键词：微观交通仿真模型，智能运输系统，模型参数标定，驾驶行为，路径选择模型，有效性验证，自相关系数，谱分析，密度一速度关系，互相关系数，短期交通量预测，小波分析．ⅡAbstractMicroscopictraffic

6、simulationisanimportanttoolfortheapplicationanddevelopmentofIntelligenceTransportationSystemintheareaoftrafficimpactanalysis，trafficplanning，andtrafficforecasting．WiththefastdevelopmentofITS，asystematicresearchaboutbuildingandevaluatingapplicationmod

7、elsbasedonmicroscopictrafficsimulationmodelsisurgentlyneeded．Thebasicstructureandframeworkofmicroscopictrafficsimulationmodels．includingvehiclegenerationmodule，trafficdemandmodule，trafficcontrolandmanagementmodule，anddriverbehaviormodule，areanalyzed．

8、Andthen，fromthesystematicpointofview,therealizationmethodsofthemodelfunctionsandtheapplicationframeworkofmicroscopictrafficsimulationmodelsarestudied．Amodelcalibrationprocedureisproposedtoproducemorerealisticsimulationresults．Intheproposedprocedure，b