城市干线协调控制的仿真建模评价系统设计

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1、交通运输系统模拟城市干线协调信号控制的仿真建模评价系统设计——《交通运输系统模拟》课程设计学院：交通运输学院组长：孙洋（12251109）组员：方超（12251095）梁鹢（12251102）林佳欢（12251216）齐心（12251221）吾甫尔（12251049）二〇一五年六月二十二日交通运输系统模拟目录1．选题背景与仿真目的11.1选题背景11.1.1计算机仿真11.1.2交通系统仿真21.2仿真目的32．系统描述与分析42.1系统构成分析42.1.1系统构成42.1.2基本参数52.1.3评价

2、指标62.2关键问题分析与解决62.2.1单信号交叉口分析62.2.2干线信号协调控制分析73．系统建模83.1宏观建模83.1.1状态变量83.1.2事件定义83.1.3系统状态83.2系统流程图94．仿真建模114.1模型结构114.2微观建模及算法114.2.1车辆到达模型114.2.2车辆行驶模型124.2.3车辆交叉口转弯模型124.2.4信号灯判断模型124.2.5行人过街干扰模型134.2.6排队计数模型及算法134.2.7排队计时算法144.2.8延误算法144.3仿真策略144.4进

3、程推进机制155仿真系统初步设计185.1输入模块185.2仿真子模块185.3输出指标19交通运输系统模拟1．选题背景与仿真目的1.1选题背景1.1.1计算机仿真计算机的出现为仿真技术的发展提供了现代手段，随着计算机及相关信息技术的发展，计算机逐步成为仿真研究的主要手段，仿真进入了以计算机技术为支撑的信息时代。计算机仿真是以计算机为平台建立系统模型并进行实验和分析的技术，计算机仿真随着计算机技术及相关信息技术的发展而进步。随着1946年第一台数字计算机诞生，20世纪40年代出现了模拟计算机仿真。在随

4、后的近60年中，数字计算机迅速发展，计算能力和信息处理能力快速提高，数字计算机仿真逐步替代模拟计算机仿真成为普遍采用的方法。计算机仿真突破了物理仿真的限制，以物质形式存在的模型被以抽象形式成抽象与实物相结合的形式存在的模型所替代。不同的模型可在同一台计算机上建立与运行，并可方便、灵活、高效地进行多次重复的实验，仿真实验的结果也可以借助计算机储存、表现、分析。，从而将仿真技术提高到了前所未有的水平，仿真的应用也因之扩展到大部分工程领域。计算机仿真包括三个要素，即系统、模型和计算机．联系这三个要素的有三个

5、基本活动：系统模型建立、仿真模型建立和仿真实验。三者之间基本关系如下：18交通运输系统模拟图1.1-1计算机仿真三要素及其关系1.1.2交通系统仿真交通仿真是60年代以来，随着计算技术的进步而发展起来的采用计算机数字模型来反映复杂交通现象的交通分析方法，属于计算机数字仿真范畴。交通仿真是计算机仿真技术在交通工程领域的一个重要应用。在交通仿真技术出现之前，交通工程师多采用经验方法和数学分析方法来分析交通现象。然而，交通系统是一个典型的复杂系统，系统内要素的状态及其相互作用规律受多维随机因素的影响，往往难

6、以用经验模型或数学分析模型来准确地描述。传统交通分析方法的局限性在60年代计算机化的交通信号控制系统出现以后显得尤为的突出，当时的交通工程师们希望找到一种更有效的交通分析方法来优化交通控制的信号参数设计，从而开始了交通仿真的研究。交通仿真是复现交通流时间空间变化的技术。交通仿真模型的建立以及交通仿真实验系统的开发是交通仿真研究的两个核心内容。其中把交通仿真按照模型描述程度的不同分为三个类型：（1）微观交通仿真模型其对交通系统的要素及行为的细节描述程度最高。在描述和评价路网交通流状况方面具有传统数学模型

7、所无法比拟的优越性。例如，微观交通仿真模型对交通流的描述是以单个车辆为基本单元的，车辆在道路上的跟车、超车及车道变换行为等微观行为都能得到较真实的反映。（2）中观交通仿真模型其对交通系统的要素及行为的细节描述程度较高。例如，中观交通仿真模型对交通流的描述往往以若干辆车构成的队列为单元的，能够描述队列在路段和节点的流人流出行为，对车辆的车道变换之类的行为也可以简单的方式近似描述。（3）宏观交通仿真模型其对交通系统的要素及行为的细节描述处于一个较低的程度。宏观模型的重要参数是车辆速度、密度和流量。例如，交

8、通流可以通过流密速关系等些集聚性的宏观模型来描述。象车辆的车道变换之类的细节行为可能根本就不予以描述。宏观交通仿真模型对计算机资源要求较低，它的仿真速度很快，主要用于研究交通基础设施的新建与扩建及宏观管理措施等。根据目前计算机硬件的发展水平，可以在大规模的路网范围内进行交通宏观仿真。18交通运输系统模拟城市交通是城市生活的命脉，是衡量一个城市文明进步的标志，对城市的经济发展和人民生活水平的提高起着极为重要的作用。随着社会的进步和汽车工业的发展、城市机动车