摘 要

随着全国汽车保有量的增多，城市道路拥堵问题日趋严重，如何缓解并解决此类问题，成为了各地交通部门的头号难题。利用交通仿真技术是解决此类问题的重要途径。交通仿真系统可分为微观仿真系统，中观仿真系统和宏观仿真系统。微观与宏观交通系统是否有所关联，又是如何产生关联的呢？

本文选取武汉市重点拥堵区域——二环线竹叶山-常青路路段及其周边区域作为仿真的对象。通过Anylogic建立微观仿真模型，Transcad建立宏观仿真模型，通过Transcad的OD反推技术，将宏观与微观模型结合起来，完成仿真的内容，并对其结果进行分析。

仿真结果解释了交通仿真中微观与宏观模块的联系，并反映出交通仿真技术是如何实际应用到交通领域中。

关键词：微观与宏观仿真；Anylogic；Transcad；OD反推

Abrstract

With the increase in the number of car ownership in the country, the congestion problem in urban roads has become increasingly serious. How to ease and solve such problems has become the number one problem for the transportation departments in various regions. The use of traffic simulation technology is an important way to solve such problems. Traffic simulation system can be divided into microscopic simulation system, middle view simulation system and macroscopic simulation system. Is there any correlation between microscopic and macroscopic traffic systems and how are they related?

This article selects the key congested areas in Wuhan—the Zhuyeshan-Changqing Road section of the Second Ring Line and its surrounding area as the object of simulation. By establishing a microscopic simulation model through Anylogic, Transcad established a macro simulation model and combined the macro and micro models with Transcad's OD inverse technique to complete the simulation and analyze the results.

The simulation results explain the connection between micro and macro modules in traffic simulation and reflect how traffic simulation technology is actually applied to the traffic field.

Key Words：Micro and macro simulation；Anylogic；Transcad；OD pushbac

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景与意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 2

1.2国内外研究现状及分析 2

1.2.1交通仿真系统分类 2

1.2.2交通仿真研究综述 4

1.3研究内容与研究方法 5

1.3.1研究内容 5

1.3.2 技术路线 5

第二章 宏观与微观仿真软件的分析与选择 7

2.1微观仿真软件 7

2.1.1Vissim的使用和弊端 7

2.1.2Anylogic在交通仿真中的应用 9

2.2Transcad和Vissum的比较 10

2.2.1可用性比较 10

2.2.2易用性比较 12

2.2.3灵活性比较 14

2.3本章小结 14

第三章 宏观与微观仿真对接技术研究 15

3.1宏观与微观仿真对接研究 15

3.2OD反推在交通仿真中的应用 15

3.3基于Transcad的OD矩阵反推方法 16

3.1单一路径OD矩阵反推（SPME） 16

3.2多路径OD矩阵反推（MPME） 16

3.4本章小结 18

第四章 案例分析 19

4.1案例概况 19

4.2Anylogic路网模型 20

4.2.1仿真路网的建立 20

4.2.2信号控制系统完善 21

4.3Transcad的OD反推 22

4.3.1基础路网搭建 22

4.3.2OD反推过程解析 23

4.4OD反推数据导入 24

4.5结果分析 25

第五章 结论与展望 27

5.1结论 27

5.2创新点 27

5.3不足与展望 28

致谢 29

参考文献 30

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.1.1研究背景

截至目前，武汉市的机动车保有量已经超过260万辆，而且仍在快速增长中，已经出现了明显的道路供需矛盾，造成了常年居高不下的交通拥堵指数，以及不到25km/h的工作日高峰时段道路通行速度。随着城市化进程飞快发展，机动车的不断增多，交通问题也越来越急在国人心头。交通堵塞，交通事故，大气污染等问题都是交通问题的显著表现。这些问题主要表现在交通资源利用不足，道路路网的利用率不高。那么这些问题又和交通拥堵有何直接联系？交通事故的频繁发生是否和交通管制、交通诱导的缺乏有关呢？交通仿真系统又能够在这种大环境下扮演什么样的角色呢？

为了解决现有交通问题,通常需要对城市交通重新规划、建造和对已有的设施进行改扩建。这些都需要对现有交通流量以及其它相关特性进行调查研究、分析预测。而这些都需要巨大的人力、物力以及时间去测量统计，而且对于大型城市而言，测量调查周期长，会导致测试数据不能反映真实情况。与此同时，计算机技术以及信息技术的发展,使得智能交通系统得到越来越多的应用，其中以美国的Intelli Drive、日本的Smartway以及欧洲的e-Safety最具有代表性。交通仿真系统是智能交通系统的重要部分，在城市道路交通分析中发挥了重要作用。通过其高效、低成本的特点可以对城市进行再规划以及对新建道路和改、扩建的效果做出事先验证从而降低风险；可以对现有的交通管理对策进行事先评测。因此，交通仿真系统是进行交通研究以及提高交通管理水平的有力工具。

仿真，简单地来说就是对事物进行模拟，是人为了解决现实中难以求解的问题而模拟的一种真实环境及其运行过程。仿真是利用仿真模型产生一个人为的真实环境的经历，从中得到自己想要的数据，以便对后续事件的发展获得某种经验，推导出真实情况下事件可能的走向。交通仿真属于多用数字仿真，是仿真科学在交通领域的分支。仿真的主要作用有如下几点：

（1）节省经费。通过重复的仿真我们能预测出事件需要的是什么，避免在现实中重复不必要的试验。

（2）规避危险。对于某些大型危险的试验，仿真能预知出可能的危险。

（3）优化系统设计。用仿真来模拟复杂的系统，能找出系统的不足之处，提前做出优化，寻求最完美的方案。

（4）评价系统性能。仿真能再现事故现场。

（5）提高预测精度。

1.1.2研究意义

交通仿真作为智能交通系统重要组成部分，随着计算机技术的发展，在数字化的今天，交通仿真系统势必会成为交通领域中不可或缺的分析工具。在实际的社会生活中，交通环境的场景是复杂多变的，仅凭借人的计算和推测，是无法得到交通形势的走向的，因此，具备计算机基础的交通仿真软件是最能处理此类问题的方式。它能动态地对交通流和交通事故等现象进行仿真，分析其中的时空变化，对车辆，行人，驾驶员进行深入分析，表现其交通特征。交通仿真系统作为一种虚拟现实手段，能够直观地表现出路网的情况，使人直观地得到道路的各项信息，如是否拥堵，是否会发生交通事故等。并能找到解决方案，对交通进行疏导。

利用交通仿真系统可以仿真和有效验证城市路网及交通规划，为规划提供参考，微观交通仿真系统还可以对现有的道路交通网络进行分析，预测交通网络中可能出现拥堵的路段以及时间，交通管理部门可利用交通仿真技术对交通路网运行情况进行仿真从而对易发生交通拥堵的路段进行提前预测和疏导。也可对交通维护区域进行仿真，分析正在维修路段道路流量会分导到哪些方向，提前对此处做出引流规划。同时通过交通仿真系统对城市交通流进行仿真分析，可以分析汽车尾气造成的城市空气污染等。

综上，研究交通仿真系统，具有如下意义：

（1） 可以给城市规划建设提供科学指导，降低错误规划的风险。

（2） 可以预测交通拥堵，对城市交通管理者提供有效的预防交通拥堵的策

略。减少因交通拥堵带来的损失及浪费。

（3） 可以分析城市空气污染，为城市空气污染治理提供数据支撑。

总之，研究交通仿真系统，可以有效提高城市规划建设及管理水平、节约资源

以及提高城市居民的生活质量，具有重要的意义。

1.2国内外研究现状及分析

1.2.1交通仿真系统分类

由于交通仿真在城市交通规划中起到基础奠基性的作用，我们不难看出交通仿真中必须具备的基本功能包括：交通需求、供应、服务水平的分析、预测和评价。根据这些功能，系统的应用范围也有了固定的方向：包括宏观层面的规划，城市发展政策；中观层面的工程立项；微观层面的路网设施修建等。由此可见，宏观交通仿真系统应具有以下特性才能满足各项要求：

1.层次性

由于交通仿真系统应用广泛，因此需要对仿真系统进行有效分层，各个层面涉及内容的维度也不同。要能达到对宏观层面提供区域规划，中观层面的子区域模型，微观层面的路网模型所有的支持。

2.综合性

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