交通仿真技术的研究与实现
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全性 、 重复性 、 可 使用 性 、 控性 、 速真实 性 、 扩展性 等特 点 。 可 快 可 根据 不 同的交通 问题需 要建 立 不 同的交 通 仿 真模 型 ， 体 可 以划 分 为宏 观 交 通 仿 真模 型 （ ａｒ— 大 Ｍ ｃｏ ｓｏｉ Ｔａ ｃＳｍ ｌｉｎＭｏｅ）微 观交通 仿真模 型 （ ｃｏｃｐｃＴａｉ Ｓ ｌｉ ｄ１、 ｃｐｃ ｒｆ ｉｕａｏ ｄ１、 ｆ ｉ ｔ Ｍｉｒ ｏｉ ｒ ｃ ｉ ａｏ Ｍｏｅ） 中观交通仿 真 ｓ ｆ ｍｕ ｔｎ
ＶＯ ． ７ Ｎ０． Ｉ１ １
交 通 仿 真 技 术 的研 究 与实 现
杨 娟 ’
（ 安徽师范大学 １数学计算机学院 ；． ． ２ 高性能服务计算 实验室 ， 安徽 芜湖 ２ １０ ） ４ ００
摘
要 ：利 用 Ｍａｌｆｒ 次 开 发 工 具 ＭａＸ获 取 路 网模 型 的方 法 实 现 了地 图 Ｓ Ｇ输 出显 示 。Ｍａｌｆｒ ｐｎｏ 二 ｐ Ｖ ｐｎ 软件 有 其 自 ｏ
己的数据存储形式 ， 系统设计时需要将 ＭａＩｆｒ ｐｎｏ 使用 的数据表 上传到 Ｏａｌ ｒｃｅ数据库 中， 实现地 图的拖动 、 大 、 放 缩小 功
能 。根据实际交通情况提 出了一种动态 Ｏ Ｄ矩 阵估计法 ， 同时与广义最小二乘法 、 最大似然法、 最小信息量法 、 卡尔曼滤
波法等作了 比较 ， 最后实现了交通仿真 。 关键词 ：交通仿真 ； ｐｎ ｒＭａ Ｘ； ＭａＩｆ ； ｐ 动态 Ｏ ｏ Ｄ矩阵
用 当前较 成熟 的跟车 和超车模 型 Ｊ本 文主要 介绍 了路 网模 型 和 Ｏ ， Ｄ矩 阵模 型 。
２ 基 于 Ｍ ｐｎｏ 电子 地 图的路 网模 型技 术 ａ Ｉｆｒ
可伸 缩矢量 图形 （ ｃｌｂｅ ｅｔ ｒｐｉ ， Ｖ ） Ｗ３ Ｓａ ｌＶ ｃ ｒ ａｈｃ Ｓ Ｇ 是 ａ ｏＧ ｓ Ｃ组 织为适 应 Ｉｔｎｔ ｂ应用 飞速发展 的 ｎ ｒｅ Ｗｅ ｅ 需要 而制 定 的一 套基 于 Ｘ （ ｘ ｎｉｌ Ｍａ ｕ ａｇａｅ 语 言 的用 于描述 矢量 图形 图像 的标 准规 范 ， ＭＬ Ｅ ｔ ｓ ｅ ｒ ｐＬｎｕｇ） ｅ ｂ ｋ
２１（自然科 学版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｑｎ ｅ ｃ ｅｓＣ ｌ ｇ （ ｔｒｌ ｃｅ ｃ ｄｔ ｎ ｏ ｒａ ｏ ｉｇＴ ａ ｈ ｒ ｏｌ ｅ Ｎａｕａ Ｓ ｉｎ ｅＥ ｉ ） Ａｎ ｅ ｉ ｏ
Ｆｅ ２ １ ｂ． ０ １
４ 仿 真 系统 的初步 实现
本 文 采用 ｊｖ 来 进行 系统 开发 ， 先 根据 ＭａＩｆ ａａ 首 ｐｎｏ ｒ电子 地 图生 成 基础 路 网 ， 次 我 们 用 两个 步 骤 其 生成 Ｏ Ｄ矩 阵 ： 第一是 在 交通 网络 节点 中设定 生成 一 定 维数 的空 Ｏ Ｄ矩 阵 ； 二是 应 用 本文 Ｏ 第 Ｄ矩 阵 生 成 模型 得到 的 Ｏ Ｄ矩 阵替 换 当前 的 Ｏ Ｄ矩 阵 ， 在设 计 过程 中将 Ｏ Ｄ的属性 和 流量分 别存 放在 不 同的数 据 表 中， 且 Ｏ 并 Ｄ中每 两个 点对之 间 流量 的单位 可方 便进 行换算 ， 以适应 全 区域 的 、 局部 区域 的仿真 要求 。 在 基本 的地 图缩 放 、 动等 操作 的基 础上 ， 拖 系统 为用 户提 供 了动态 的宏 观 、 微观 、 中观 车辆 流及 车辆状 态 显示 和宏观 统计 数据 显示 。 图 ３ ａ ） （ —ｄ 显示 了全 区域 混合交 通 流宏观 仿 真 、 局部 区域交通 流微 观 仿真 、
中图 分 类 号 ：Ｔ ３ １ Ｐ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ４ ６ ２ １ ） １ ０ ６— ４ ０７— ２０（０ １ ０ —０ ５ ０
０ 引 言
交通仿真是研究复杂交通问题 的重要工具 ， 尤其是当一个系统过于复杂 ， 无法用简单抽象的数学模 型描述 时 ， 交通 仿真 的作用 就更为 突 出。交 通仿 真技 术 的 目的是建 立一 种 能够 虚 拟 现实 交通 的计算 机 模 型 ， 而利用该 模 型来评 价交通 控制方 案 的优 劣和交 通规 划设计 的合理 性 。交通仿 真具有 经济性 、 从 安
１ 交通仿真 系统 的模型 设计
在交 通仿真 系统 中主要 涉及 的模 型有 ： 交通信 号灯 变化模 型 ， 辆产生 模 型 ， 车 车辆行 驶模 型 ， 网描 路 述模 型 ， 网分析 模 型等 ，如 图 １ 示 。其 中车 辆产 生模 型采 用文 ［ ］ 路 所 ２ 中的车 辆产 生 模 型 ， 车模 型采 行
描 述 队列 在路段 和路 口的流 入和流 出行为 。 随着 计算 机技术 的迅速 发展 ， 软件 开发 的进步 ， 通管 理者 交
通 过编写 软件对 交通仿 真 系统进行 控制 ， 而付 出 比实 际试 验 小得 多 的代 价 而获 得 与实 际试 验 相差 无 从 几 的结果 。所 以建立合 理 的交 通仿 真系统 变得尤 为重 要 ， 文 根据 芜湖 实 际交 通 情况 建 立 了交 通 系统 本 仿 真平 台 ， 为交通 管理 和规划 提供 了很好 的决策 。
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０—０ ９—２ ６
作 者 简 介 ：杨 娟 ， ， 徽宿 州 人 ， 女 安 安徽 师 范大 学 硕 士 研 究 牛 ， 究 方 向为 高 性能 交 通 服 务 信 息计 算 。 研
第１ 期
杨 娟 ： 通 仿 真 技 术 的 研 究 与 实 现 交
’５ 。 ９
模 型 （ ｓｓｏ ｉ Ｔａ ｃＳｍ ｌ ｉ ｄ１ Ｈ 。这三类 模型 对交通 问题描 述 的细节程 度 不 同 。宏 观交 通 Ｍｅｏｃｐ ｒｆ ｉ ｕａ ｏ Ｍｏ ｅ） ｊ ｃ ｉ ｆ ｔｎ
仿 真模型 以车辆 的整 体流动 为主要 研究对 象 ， 过交 通 流量 、 通 车辆 密度 等来 描 述宏 观 交通 ， 要参 数 是 重 车流密度 、 车流 速度 和交通 流量 ； 观交通 仿真模 型是 以单 个 车辆 为研 究 对象 ， 述 车辆 与周 围交通 环 微 描 境 的相互 关系 ， 过仿 真模 型来模 拟车辆在 不 同路段 和交通 条件下 的路 网上运行 ； 通 中观 交通仿 真模 型对 车辆 的描 述 比宏 观交通 仿真模 型更 细致 ， 以车辆 群体 为研 究对 象 ， 一般 以若 干 车辆 构 成 的 队列 为单 元 ，
ＶＯ ． ７ Ｎ０． Ｉ１ １
交 通 仿 真 技 术 的研 究 与实 现
杨 娟 ’
（ 安徽师范大学 １数学计算机学院 ；． ． ２ 高性能服务计算 实验室 ， 安徽 芜湖 ２ １０ ） ４ ００
摘
要 ：利 用 Ｍａｌｆｒ 次 开 发 工 具 ＭａＸ获 取 路 网模 型 的方 法 实 现 了地 图 Ｓ Ｇ输 出显 示 。Ｍａｌｆｒ ｐｎｏ 二 ｐ Ｖ ｐｎ 软件 有 其 自 ｏ
己的数据存储形式 ， 系统设计时需要将 ＭａＩｆｒ ｐｎｏ 使用 的数据表 上传到 Ｏａｌ ｒｃｅ数据库 中， 实现地 图的拖动 、 大 、 放 缩小 功
能 。根据实际交通情况提 出了一种动态 Ｏ Ｄ矩 阵估计法 ， 同时与广义最小二乘法 、 最大似然法、 最小信息量法 、 卡尔曼滤
波法等作了 比较 ， 最后实现了交通仿真 。 关键词 ：交通仿真 ； ｐｎ ｒＭａ Ｘ； ＭａＩｆ ； ｐ 动态 Ｏ ｏ Ｄ矩阵
用 当前较 成熟 的跟车 和超车模 型 Ｊ本 文主要 介绍 了路 网模 型 和 Ｏ ， Ｄ矩 阵模 型 。
２ 基 于 Ｍ ｐｎｏ 电子 地 图的路 网模 型技 术 ａ Ｉｆｒ
可伸 缩矢量 图形 （ ｃｌｂｅ ｅｔ ｒｐｉ ， Ｖ ） Ｗ３ Ｓａ ｌＶ ｃ ｒ ａｈｃ Ｓ Ｇ 是 ａ ｏＧ ｓ Ｃ组 织为适 应 Ｉｔｎｔ ｂ应用 飞速发展 的 ｎ ｒｅ Ｗｅ ｅ 需要 而制 定 的一 套基 于 Ｘ （ ｘ ｎｉｌ Ｍａ ｕ ａｇａｅ 语 言 的用 于描述 矢量 图形 图像 的标 准规 范 ， ＭＬ Ｅ ｔ ｓ ｅ ｒ ｐＬｎｕｇ） ｅ ｂ ｋ
２１（自然科 学版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｑｎ ｅ ｃ ｅｓＣ ｌ ｇ （ ｔｒｌ ｃｅ ｃ ｄｔ ｎ ｏ ｒａ ｏ ｉｇＴ ａ ｈ ｒ ｏｌ ｅ Ｎａｕａ Ｓ ｉｎ ｅＥ ｉ ） Ａｎ ｅ ｉ ｏ
Ｆｅ ２ １ ｂ． ０ １
４ 仿 真 系统 的初步 实现
本 文 采用 ｊｖ 来 进行 系统 开发 ， 先 根据 ＭａＩｆ ａａ 首 ｐｎｏ ｒ电子 地 图生 成 基础 路 网 ， 次 我 们 用 两个 步 骤 其 生成 Ｏ Ｄ矩 阵 ： 第一是 在 交通 网络 节点 中设定 生成 一 定 维数 的空 Ｏ Ｄ矩 阵 ； 二是 应 用 本文 Ｏ 第 Ｄ矩 阵 生 成 模型 得到 的 Ｏ Ｄ矩 阵替 换 当前 的 Ｏ Ｄ矩 阵 ， 在设 计 过程 中将 Ｏ Ｄ的属性 和 流量分 别存 放在 不 同的数 据 表 中， 且 Ｏ 并 Ｄ中每 两个 点对之 间 流量 的单位 可方 便进 行换算 ， 以适应 全 区域 的 、 局部 区域 的仿真 要求 。 在 基本 的地 图缩 放 、 动等 操作 的基 础上 ， 拖 系统 为用 户提 供 了动态 的宏 观 、 微观 、 中观 车辆 流及 车辆状 态 显示 和宏观 统计 数据 显示 。 图 ３ ａ ） （ —ｄ 显示 了全 区域 混合交 通 流宏观 仿 真 、 局部 区域交通 流微 观 仿真 、
中图 分 类 号 ：Ｔ ３ １ Ｐ ９ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ４ ６ ２ １ ） １ ０ ６— ４ ０７— ２０（０ １ ０ —０ ５ ０
０ 引 言
交通仿真是研究复杂交通问题 的重要工具 ， 尤其是当一个系统过于复杂 ， 无法用简单抽象的数学模 型描述 时 ， 交通 仿真 的作用 就更为 突 出。交 通仿 真技 术 的 目的是建 立一 种 能够 虚 拟 现实 交通 的计算 机 模 型 ， 而利用该 模 型来评 价交通 控制方 案 的优 劣和交 通规 划设计 的合理 性 。交通仿 真具有 经济性 、 从 安
１ 交通仿真 系统 的模型 设计
在交 通仿真 系统 中主要 涉及 的模 型有 ： 交通信 号灯 变化模 型 ， 辆产生 模 型 ， 车 车辆行 驶模 型 ， 网描 路 述模 型 ， 网分析 模 型等 ，如 图 １ 示 。其 中车 辆产 生模 型采 用文 ［ ］ 路 所 ２ 中的车 辆产 生 模 型 ， 车模 型采 行
描 述 队列 在路段 和路 口的流 入和流 出行为 。 随着 计算 机技术 的迅速 发展 ， 软件 开发 的进步 ， 通管 理者 交
通 过编写 软件对 交通仿 真 系统进行 控制 ， 而付 出 比实 际试 验 小得 多 的代 价 而获 得 与实 际试 验 相差 无 从 几 的结果 。所 以建立合 理 的交 通仿 真系统 变得尤 为重 要 ， 文 根据 芜湖 实 际交 通 情况 建 立 了交 通 系统 本 仿 真平 台 ， 为交通 管理 和规划 提供 了很好 的决策 。
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０—０ ９—２ ６
作 者 简 介 ：杨 娟 ， ， 徽宿 州 人 ， 女 安 安徽 师 范大 学 硕 士 研 究 牛 ， 究 方 向为 高 性能 交 通 服 务 信 息计 算 。 研
第１ 期
杨 娟 ： 通 仿 真 技 术 的 研 究 与 实 现 交
’５ 。 ９
模 型 （ ｓｓｏ ｉ Ｔａ ｃＳｍ ｌ ｉ ｄ１ Ｈ 。这三类 模型 对交通 问题描 述 的细节程 度 不 同 。宏 观交 通 Ｍｅｏｃｐ ｒｆ ｉ ｕａ ｏ Ｍｏ ｅ） ｊ ｃ ｉ ｆ ｔｎ
仿 真模型 以车辆 的整 体流动 为主要 研究对 象 ， 过交 通 流量 、 通 车辆 密度 等来 描 述宏 观 交通 ， 要参 数 是 重 车流密度 、 车流 速度 和交通 流量 ； 观交通 仿真模 型是 以单 个 车辆 为研 究 对象 ， 述 车辆 与周 围交通 环 微 描 境 的相互 关系 ， 过仿 真模 型来模 拟车辆在 不 同路段 和交通 条件下 的路 网上运行 ； 通 中观 交通仿 真模 型对 车辆 的描 述 比宏 观交通 仿真模 型更 细致 ， 以车辆 群体 为研 究对 象 ， 一般 以若 干 车辆 构 成 的 队列 为单 元 ，