_（18）.多模式交通流仿真)
多模式交通流仿真
在介观交通流仿真中，多模式交通流仿真是一个重要的方面，它涉及到不同交通模式（如汽车、公共交通、自行车和行人）的共同建模和仿真。本节将详细介绍多模式交通流仿真的原理和内容，并提供一些具体的例子，帮助读者更好地理解和应用这些技术。
1. 多模式交通流仿真的基本概念
多模式交通流仿真旨在模拟和分析多种交通方式在同一网络中的运行情况。这种仿真可以更全面地反映交通系统的复杂性，帮助规划者和决策者优化交通资源配置，提升交通系统的整体效率和服务水平。多模式交通流仿真的基本概念包括：
交通模式：不同的交通方式，如汽车、公共交通、自行车和行人。
交通网络：包含多种交通模式的交通设施，如道路、公交线路、自行车道和人行道。
交通需求：不同交通模式的使用者对交通设施的需求。
交通仿真模型：用于描述和模拟不同交通模式的行为和交互的数学模型。
2. 多模式交通流仿真的仿真模型
在多模式交通流仿真中，仿真模型需要能够处理不同交通模式的特性。这些模型通常包括：
2.1 交通网络模型
交通网络模型描述了交通设施的布局和特性。在VISSIM中，可以通过以下步骤创建多模式交通网络模型：
创建基本网络：包括节点、路段和连接。
定义交通模式：为每种交通模式创建单独的网络元素。
设置网络属性：如车道数、速度限制、信号灯控制等。
2.1.1 创建基本网络
// 创建节点 Vissim.Net.Nodes.AddNode(1, 500, 500, 0) Vissim.Net.Nodes.AddNode(2, 1000, 500, 0) // 创建路段 Vissim.Net.Links.AddLink(1, 1, 2, 0, 100, 1) // 创建连接 Vissim.Net.Connections.AddConnection(1, 1, 1, 2)2.1.2 定义交通模式
// 定义汽车模式 Vissim.Net.VehicleTypes.AddVehicleType(1, "Car") // 定义公交模式 Vissim.Net.VehicleTypes.AddVehicleType(2, "Bus") // 定义自行车模式 Vissim.Net.VehicleTypes.AddVehicleType(3, "Bike") // 定义行人模式 Vissim.Net.PedestrianTypes.AddPedestrianType(1, "Pedestrian")2.1.3 设置网络属性
// 设置路段属性 Vissim.Net.Links.ItemByKey(1).SetAttValue("VehsPerHour", 1000) Vissim.Net.Links.ItemByKey(1).SetAttValue("Speed", 50) // 设置信号灯控制 Vissim.Net.SignalControllers.AddSignalController(1, 500, 500, 0) Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).AddSignalHead(1, 1, 1) Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).AddSignalHead(2, 1, 2) Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).AddSignalHead(3, 1, 3)2.2 交通需求模型
交通需求模型描述了不同交通模式的使用者对交通设施的需求。在VISSIM中，可以通过以下步骤设置交通需求：
创建交通流：定义不同交通模式的流量。
设置交通流属性：如出发时间、行驶路线等。
2.2.1 创建交通流
// 创建汽车交通流 Vissim.Net.VehicleInput.AddVehicleInput(1, 1, 1) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(1).SetAttValue("VehsPerHour", 1000) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(1).SetAttValue("VType", 1) // 创建公交交通流 Vissim.Net.VehicleInput.AddVehicleInput(2, 1, 1) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(2).SetAttValue("VehsPerHour", 100) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(2).SetAttValue("VType", 2) // 创建自行车交通流 Vissim.Net.VehicleInput.AddVehicleInput(3, 1, 1) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(3).SetAttValue("VehsPerHour", 300) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(3).SetAttValue("VType", 3) // 创建行人交通流 Vissim.Net.PedestrianInput.AddPedestrianInput(1, 1, 1) Vissim.Net.PedestrianInput.ItemByKey(1).SetAttValue("PedsPerHour", 500) Vissim.Net.PedestrianInput.ItemByKey(1).SetAttValue("PType", 1)2.2.2 设置交通流属性
// 设置汽车交通流的出发时间和行驶路线 Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(1).SetAttValue("Start", 0) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(1).SetAttValue("End", 3600) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(1).SetAttValue("Route", 1) // 设置公交交通流的出发时间和行驶路线 Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(2).SetAttValue("Start", 0) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(2).SetAttValue("End", 3600) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(2).SetAttValue("Route", 2) // 设置自行车交通流的出发时间和行驶路线 Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(3).SetAttValue("Start", 0) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(3).SetAttValue("End", 3600) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(3).SetAttValue("Route", 3) // 设置行人交通流的出发时间和行走路线 Vissim.Net.PedestrianInput.ItemByKey(1).SetAttValue("Start", 0) Vissim.Net.PedestrianInput.ItemByKey(1).SetAttValue("End", 3600) Vissim.Net.PedestrianInput.ItemByKey(1).SetAttValue("Route", 1)2.3 交通行为模型
交通行为模型描述了不同交通模式的使用者在交通网络中的行为。在VISSIM中，可以通过以下步骤设置交通行为模型：
定义驾驶行为：包括加速度、减速、跟车行为等。
定义行人行为：包括行走速度、避让行为等。
2.3.1 定义驾驶行为
// 定义汽车驾驶行为 Vissim.Net.DriverBehaviors.AddDriverBehavior(1, "CarDriver") Vissim.Net.DriverBehaviors.ItemByKey(1).SetAttValue("Accel", 2.0) Vissim.Net.DriverBehaviors.ItemByKey(1).SetAttValue("Decel", 3.0) Vissim.Net.DriverBehaviors.ItemByKey(1).SetAttValue("FollowDistance", 50) // 定义公交驾驶行为 Vissim.Net.DriverBehaviors.AddDriverBehavior(2, "BusDriver") Vissim.Net.DriverBehaviors.ItemByKey(2).SetAttValue("Accel", 1.5) Vissim.Net.DriverBehaviors.ItemByKey(2).SetAttValue("Decel", 2.5) Vissim.Net.DriverBehaviors.ItemByKey(2).SetAttValue("FollowDistance", 70) // 定义自行车驾驶行为 Vissim.Net.DriverBehaviors.AddDriverBehavior(3, "BikeDriver") Vissim.Net.DriverBehaviors.ItemByKey(3).SetAttValue("Accel", 1.0) Vissim.Net.DriverBehaviors.ItemByKey(3).SetAttValue("Decel", 1.5) Vissim.Net.DriverBehaviors.ItemByKey(3).SetAttValue("FollowDistance", 30)2.3.2 定义行人行为
// 定义行人行走行为 Vissim.Net.PedestrianBehaviors.AddPedestrianBehavior(1, "PedestrianWalk") Vissim.Net.PedestrianBehaviors.ItemByKey(1).SetAttValue("WalkSpeed", 1.5) Vissim.Net.PedestrianBehaviors.ItemByKey(1).SetAttValue("AvoidanceDistance", 1.0) Vissim.Net.PedestrianBehaviors.ItemByKey(1).SetAttValue("CrossingSpeed", 1.2)2.4 交通交互模型
交通交互模型描述了不同交通模式之间的相互作用。在VISSIM中，可以通过以下步骤设置交通交互模型：
定义交通优先级：如汽车与行人、汽车与自行车的优先级。
设置交通冲突点：如交叉口、公交站等。
2.4.1 定义交通优先级
// 定义汽车与行人的优先级 Vissim.Net.PriorityRules.AddPriorityRule(1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1) // 定义汽车与自行车的优先级 Vissim.Net.PriorityRules.AddPriorityRule(2, 1, 1, 1, 3, 1, 0, 1) // 定义自行车与行人的优先级 Vissim.Net.PriorityRules.AddPriorityRule(3, 3, 1, 1, 1, 1, 0, 1)2.4.2 设置交通冲突点
// 设置交叉口 Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).AddSignalGroup(1) Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).AddSignalGroup(2) Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).AddSignalGroup(3) // 设置公交站 Vissim.Net.VehicleStops.AddVehicleStop(1, 1, 500, 500, 0) Vissim.Net.VehicleStops.ItemByKey(1).SetAttValue("VehType", 2) Vissim.Net.VehicleStops.ItemByKey(1).SetAttValue("MaxQueueLength", 10) Vissim.Net.VehicleStops.ItemByKey(1).SetAttValue("DwellTime", 30)3. 多模式交通流仿真的应用场景
多模式交通流仿真可以应用于多种场景，如城市交通规划、交通枢纽设计、交通信号优化等。下面将详细介绍这些应用场景，并提供具体的例子，帮助读者更好地理解和应用这些技术。
3.1 城市交通规划
城市交通规划是多模式交通流仿真的重要应用之一。通过仿真不同交通模式的运行情况，规划者可以评估交通设施的设计方案，优化交通资源配置，提高交通系统的整体效率。
3.1.1 评估交通设施设计方案
在城市交通规划中，评估交通设施的设计方案是至关重要的。以下是一个简单的例子，展示如何在VISSIM中创建一个包含汽车、公交、自行车和行人的城市交通网络，并评估其运行情况。
// 创建一个简单的城市交通网络 Vissim.Net.Nodes.AddNode(1, 500, 500, 0) Vissim.Net.Nodes.AddNode(2, 1000, 500, 0) Vissim.Net.Nodes.AddNode(3, 500, 1000, 0) // 创建路段 Vissim.Net.Links.AddLink(1, 1, 2, 0, 100, 1) Vissim.Net.Links.AddLink(2, 1, 3, 0, 100, 1) Vissim.Net.Links.AddLink(3, 2, 3, 0, 100, 1) // 创建交通流 Vissim.Net.VehicleInput.AddVehicleInput(1, 1, 1) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(1).SetAttValue("VehsPerHour", 1000) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(1).SetAttValue("VType", 1) Vissim.Net.VehicleInput.AddVehicleInput(2, 2, 1) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(2).SetAttValue("VehsPerHour", 500) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(2).SetAttValue("VType", 1) Vissim.Net.VehicleInput.AddVehicleInput(3, 3, 1) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(3).SetAttValue("VehsPerHour", 300) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(3).SetAttValue("VType", 1) // 创建公交线路 Vissim.Net.PublicTransports.AddPublicTransport(1, "BusLine1") Vissim.Net.PublicTransports.ItemByKey(1).SetAttValue("VType", 2) Vissim.Net.PublicTransports.ItemByKey(1).AddStop(1, 1, 500, 500, 0) Vissim.Net.PublicTransports.ItemByKey(1).AddStop(2, 2, 1000, 500, 0) // 创建自行车道 Vissim.Net.BikeLanes.AddBikeLane(1, 1, 1) Vissim.Net.BikeLanes.AddBikeLane(2, 2, 2) // 创建行人道 Vissim.Net.PedestrianLanes.AddPedestrianLane(1, 1, 1) Vissim.Net.PedestrianLanes.AddPedestrianLane(2, 2, 2)通过上述代码，我们创建了一个包含汽车、公交、自行车和行人的城市交通网络。接下来，可以通过运行仿真来评估不同设计方案的性能，例如调整路段的车道数、速度限制或信号灯的配时方案，以优化交通流量和减少拥堵。
3.2 交通枢纽设计
交通枢纽设计是多模式交通流仿真的另一个重要应用。通过仿真不同交通模式在交通枢纽中的运行情况，设计者可以优化交通枢纽的布局和设施，提高交通枢纽的通行能力和服务水平。
3.2.1 优化交通枢纽布局
在交通枢纽设计中，优化交通枢纽的布局和设施是非常重要的。以下是一个简单的例子，展示如何在VISSIM中创建一个包含汽车、公交、自行车和行人的交通枢纽网络，并优化其布局。
// 创建一个简单的交通枢纽网络 Vissim.Net.Nodes.AddNode(1, 500, 500, 0) Vissim.Net.Nodes.AddNode(2, 1000, 500, 0) Vissim.Net.Nodes.AddNode(3, 500, 1000, 0) // 创建路段 Vissim.Net.Links.AddLink(1, 1, 2, 0, 100, 1) Vissim.Net.Links.AddLink(2, 1, 3, 0, 100, 1) Vissim.Net.Links.AddLink(3, 2, 3, 0, 100, 1) // 创建交通流 Vissim.Net.VehicleInput.AddVehicleInput(1, 1, 1) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(1).SetAttValue("VehsPerHour", 1000) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(1).SetAttValue("VType", 1) Vissim.Net.VehicleInput.AddVehicleInput(2, 2, 1) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(2).SetAttValue("VehsPerHour", 500) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(2).SetAttValue("VType", 1) Vissim.Net.VehicleInput.AddVehicleInput(3, 3, 1) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(3).SetAttValue("VehsPerHour", 300) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(3).SetAttValue("VType", 1) // 创建公交线路 Vissim.Net.PublicTransports.AddPublicTransport(1, "BusLine1") Vissim.Net.PublicTransports.ItemByKey(1).SetAttValue("VType", 2) Vissim.Net.PublicTransports.ItemByKey(1).AddStop(1, 1, 500, 500, 0) Vissim.Net.PublicTransports.ItemByKey(1).AddStop(2, 2, 1000, 500, 0) // 创建自行车道 Vissim.Net.BikeLanes.AddBikeLane(1, 1, 1) Vissim.Net.BikeLanes.AddBikeLane(2, 2, 2) // 创建行人道 Vissim.Net.PedestrianLanes.AddPedestrianLane(1, 1, 1) Vissim.Net.PedestrianLanes.AddPedestrianLane(2, 2, 2) // 创建换乘点 Vissim.Net.PedestrianFacilities.AddPedestrianFacility(1, 500, 500, 0) Vissim.Net.PedestrianFacilities.ItemByKey(1).SetAttValue("FacilityType", "BusStop") Vissim.Net.PedestrianFacilities.ItemByKey(1).SetAttValue("PType", 1)通过上述代码，我们创建了一个包含汽车、公交、自行车和行人的交通枢纽网络。接下来，可以通过运行仿真来评估不同设计方案的性能，例如调整换乘点的位置、增加换乘设施的数量或优化换乘路径，以提高交通枢纽的通行能力和用户满意度。
3.3 交通信号优化
交通信号优化是多模式交通流仿真的重要应用之一。通过仿真不同交通模式在信号控制下的运行情况，决策者可以优化信号配时方案，提高交通系统的通行效率。
3.3.1 优化信号配时方案
在交通信号优化中，优化信号配时方案是关键。以下是一个简单的例子，展示如何在VISSIM中创建一个包含汽车、公交、自行车和行人的交叉口网络，并优化其信号配时方案。
// 创建一个简单的交叉口网络 Vissim.Net.Nodes.AddNode(1, 500, 500, 0) Vissim.Net.Nodes.AddNode(2, 1000, 500, 0) Vissim.Net.Nodes.AddNode(3, 500, 1000, 0) // 创建路段 Vissim.Net.Links.AddLink(1, 1, 2, 0, 100, 1) Vissim.Net.Links.AddLink(2, 1, 3, 0, 100, 1) Vissim.Net.Links.AddLink(3, 2, 3, 0, 100, 1) // 创建交通流 Vissim.Net.VehicleInput.AddVehicleInput(1, 1, 1) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(1).SetAttValue("VehsPerHour", 1000) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(1).SetAttValue("VType", 1) Vissim.Net.VehicleInput.AddVehicleInput(2, 2, 1) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(2).SetAttValue("VehsPerHour", 500) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(2).SetAttValue("VType", 1) Vissim.Net.VehicleInput.AddVehicleInput(3, 3, 1) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(3).SetAttValue("VehsPerHour", 300) Vissim.Net.VehicleInput.ItemByKey(3).SetAttValue("VType", 1) // 创建公交线路 Vissim.Net.PublicTransports.AddPublicTransport(1, "BusLine1") Vissim.Net.PublicTransports.ItemByKey(1).SetAttValue("VType", 2) Vissim.Net.PublicTransports.ItemByKey(1).AddStop(1, 1, 500, 500, 0) Vissim.Net.PublicTransports.ItemByKey(1).AddStop(2, 2, 1000, 500, 0) // 创建自行车道 Vissim.Net.BikeLanes.AddBikeLane(1, 1, 1) Vissim.Net.BikeLanes.AddBikeLane(2, 2, 2) // 创建行人道 Vissim.Net.PedestrianLanes.AddPedestrianLane(1, 1, 1) Vissim.Net.PedestrianLanes.AddPedestrianLane(2, 2, 2) // 创建信号控制器 Vissim.Net.SignalControllers.AddSignalController(1, 500, 500, 0) Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).AddSignalGroup(1) Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).AddSignalGroup(2) Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).AddSignalGroup(3) // 设置信号灯控制 Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).AddSignalHead(1, 1, 1) Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).AddSignalHead(2, 1, 2) Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).AddSignalHead(3, 1, 3) // 设置信号配时方案 Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).SetAttValue("CycleTime", 120) Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).SetAttValue("StartOffset", 0) Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).SignalGroups.ItemByKey(1).SetAttValue("GreenTime", 60) Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).SignalGroups.ItemByKey(2).SetAttValue("GreenTime", 30) Vissim.Net.SignalControllers.ItemByKey(1).SignalGroups.ItemByKey(3).SetAttValue("GreenTime", 30)通过上述代码，我们创建了一个包含汽车、公交、自行车和行人的交叉口网络，并设置了一个信号控制器。接下来，可以通过运行仿真来评估不同信号配时方案的性能，例如调整信号周期时间、绿灯时间或不同交通模式的优先级，以减少交通延误和提高通行效率。
4. 多模式交通流仿真的优势和挑战
多模式交通流仿真在交通规划和管理中具有显著的优势，但也面临一些挑战。本节将详细讨论这些优势和挑战，帮助读者更好地理解多模式交通流仿真的实际应用。
4.1 优势
全面性：多模式交通流仿真可以同时考虑多种交通模式，提供更全面的交通系统分析。
灵活性：仿真模型可以根据实际需求进行调整，适用于不同的交通场景和问题。
优化潜力：通过仿真，可以发现交通系统中的瓶颈和问题，从而优化交通资源配置和设施布局。
可视化：多模式交通流仿真提供了丰富的可视化工具，帮助规划者和决策者直观地理解交通系统的运行情况。
4.2 挑战
复杂性：多模式交通流仿真涉及多种交通模式和复杂的交互行为，模型的复杂性较高。
数据需求：准确的仿真结果需要大量的交通数据，包括交通流量、速度、行为等。
计算资源：大规模的多模式交通流仿真需要强大的计算资源，仿真运行时间较长。
参数校准：仿真模型的参数需要根据实际情况进行校准，以确保仿真结果的准确性。
5. 结论
多模式交通流仿真在现代交通规划和管理中发挥着重要作用。通过综合考虑不同交通模式的特性和交互行为，仿真模型可以提供更全面、更准确的交通系统分析，帮助规划者和决策者优化交通资源配置，提高交通系统的效率和服务水平。尽管面临一些挑战，但随着技术的进步和数据的丰富，多模式交通流仿真的应用前景将更加广阔。
