杨齐:TransModeler3.0交通仿真软件功能演示介绍和城市仿真模型应用
2013-08-30 15:27:58   来源:Tranbbs.com    评论:0 点击:

Tranbbs记者现场报道8月26日,2013交通规划与仿真技术大会暨Caliper中国用户大会在北京新世纪日航饭店会议中心召开,本次会议由北京数字空间科技有限公司、美国Caliper公司联合举办,国内外交通规划、交通工程、交通管理、地理信息等领域专家学者齐聚会议现场,共同探讨交通发展、交通拥堵等问题。美国Caliper公司 交通系统部主任杨齐 博士与会发表了《TransModeler3.0交通仿真软件功能演示介绍和城市仿真模型应用》主题演讲。

很高兴跟大家认识。今天我花大概将近一个小时的时间,把十几年来我们所开发的这个软件模型做一个简单介绍,包括在美国的一些应用。讲的过程中大家如果有紧急问题可以随时举手,可以打断我,我回答问题都可以,如果有些问题可以到最后的话,等到最后问答阶段提问也可以。

我汇报分三个部分,第一部分先讲一下这个软件开发的立法,包括我个人的一些经历,接下来说一下软件的一些特点和功能介绍,最后介绍几个实例。TransModeler这个软件开发是在Caliper公司进行的,我们知道Caliper公司昨天Andres Rabinowicz也介绍过,这个公司是一个私营公司,是在1983年成立的,这家软件公司到现在是30年了,作为一个软件公司有30年的历史,这个是比较老的公司了。1983年我刚刚大学毕业,今年我回来以后,我们大学同学在杭州搞了一个30年聚会,我是1983年从北大硕士毕业以后留校当老师,当了五年,然后去了美国到麻省理工学院在交通研究中心在那儿读的博士,其中有一年夏天在Caliper公司做过实习,大概做了三个月,做的时候了解了TransCADTransCADCaliper公司的一个主要产品,它这个产品是88年,83年成立,五年以后开发了基于GIS的交通规划软件,我是91年去的MIT,在MIT几台机器上装的都是TransCAD的软件,有几个高年级的学长在用,我们听到他们介绍,对这个软件非常感兴趣。在那以后后来就去了Caliper公司,我毕业以后在MIT做了一年半的助教,对交通感兴趣,当时开发了一个软件,在那个基础上做了很多工作,在过程中发现做交通仿真软件必须和GIS结合起来,这是一个发展方向。知道Caliper公司在GIS与交通结合是唯一的一家,自然就去了Caliper公司。我1998年进去以后,刚开始可以说单枪匹马一个人干,但是一两年以后我们就有了几条枪,到现在人已经比较多,做专门软件已经有相当的规模。这个软件从开发到现在为止,2006年销售到现在为止大概15年的历史了。

下面介绍一下TransModeler的特点和功能,它是基于GIS的交通仿真软件,什么是GIS呢?大家都很清楚,我们简单的看一下,这个软件如果在运行当中,我们把它叫4DGIS系统,可以做成三维,时间加进去就是四维的GIS,所有的图层作为一个GIS,首先我们把地理坐标XY用精敏度来表示,里面各种各样的数据,比如人口普查的数据,地名、水系、河流、行政区划、路段、连线还有车道包括行星点包括移动的车辆,所有这些东西我们都用GIS系统给它管理起来,有一套专门为它开发的数据库来进行管理。这样一套系统你就可以有效的在数据之间的交换就比较容易。比如现在我在屏幕上点了一下,远处可能看不太清楚,比如我们假定这里有一个交通事故,后面发生堵车,作为一个GIS系统在车辆图层里面,你现在看到的颜色是代表各种车种,车辆的种类,比如我们现在可以车辆的速度,假定我们看车辆的速度,用颜色来表示不同的车速。比如说我选择车如果停了,我们用红色表示,车还在用假定我们用绿色的来表示,假定我们看到堵车了,你就会发现车速减少到这个地方都变成了红色,下游方向的车辆开始加速,逐渐变成绿色。任何一个动态的系统里面你可以把一些信息包括车辆,包括路段、车道所有这些字段你可以动态的来进行调整,同时这些字段你都通过自己的程序来创建自己的字段,你自己程序里面通过GIS开发的一些字段,可以把它放在里面,也就是你的模型更新的数据都可以在里面进行更新。

假定现在如果这个交通事故被清理掉了,比如已经发生了交通拥堵,交通事故清理掉,这个Q也就是道路上的排队忙忙的就会消减,所有这些过程如果你通过仿真先把它表示出来,如果有这个GIS系统,所有的影响分析包括影响区这些都可以把它记录下来,这是一个GIS系统。

第二个我们说这个TransModeler是一个微观中观和宏观模型结合在一起的一个软件,这个功能在其他软件是没有的,我在重要的区域如果用微观仿真模型来做,其他外围区域数据不够充分,或者你想让它仿真的速度加快,可以用中观或宏观模型放在一起,也就是可以通过网络里面分不同的区,不同的部位用不同的方式来进行仿真,这个在仿真模型是很特别的一个。有一家公司他也这么提,他是混合的仿真模型,但是他那个和我这个不太一样,他是用交通分配模型上面做完了以后,在底下可以做仿真,他把那个叫混合模型,但是我这个是一个网络的不同部位可以用不同模型来进行,它所用的时间段都不一样,后面我做一些解释。仿真模型本身有一个动态交通分配功能在里面,各种交通信号控制,智能交通系统,发布信息这些东西都可以在里面进行。同时也模拟公交系统和公交优先策略,收费站、合乘和收费车道,收费车道和合乘国内用的还不多,但是随着交通拥挤越来越严重,我相信今后不久的将来这些肯定也会成为一个缓解交通拥堵问题的一种策略。可以模拟事件和事故,刚才我们已经看到这样一个例子。同时这个仿真模型是提供二次用户开发,可以二次接口,你有自己一个程序可以把它嵌套到里面去。

仿真模型和其他规划模型是相互补充的关系,它不是去替代这个规划模型,而是在规划模型做完以后,做进一步详细的分析交通流的动态状况,分析的结果还可以反馈回这些仿真模型,大概是这么一个设计思路。

前面讲的是基于GIS的交通仿真软件,这个主要包括这么几个方面,一个是如果你有了这个规划路网或者一般的GIS线层,可以直接把它导入到其他TransModeler仿真软件里面,创建能够用于仿真的交通网络,这是一个。同时它可以导入其他的仿真软件,比较流行的比如CORSIMSynchro这两个软件,如果你有它的网络和数据,可以直接把它调到里面去。还有一个就是航拍的地图或者你有CAD蓝图,最近开发一个新的功能,这个已经发布的软件里面还没有,叫WMS服务器,这个功能在未来会有的,你可以把像谷歌地图这些东西作为一个图层在这个网络里面打开,在这个基础上你可以创建自己的网络。

一般的GIS系统缺少一些用于仿真的精度,比如说车道问题、宽度问题,还有车道之间的联络线问题,像道路交叉口的行人过街,类似这些东西都没有的。所以网络道路交通仿真软件以后,你还需要进行编辑,TransModeler专门开发了用于编辑一系列的这种工具,其中包括改进网络精度的问题,添加探测器、信号灯和交通控制标志、交通线路和车站,包括如果几个人在同时工作,你可以把路网,比如你负责一部分,张三负责一部分,李四负责另一部分,两个路网编辑好,把它合并在一起。或者你把一个城市整个路网放在里面,但是具体做仿真的时候,你可能某个项目只涉及到很小的一块,那一块你可以把它导出去,然后专门分析那一部分比较小的一个网络,这样我们叫导出子集,你选择一些路段把它输出,用专门一些工具,来简化你所需要的这些操作。同时在地图标注,可以做专题地图,这样有利于查错。所有这些系统的目标,就是使得我们建立交通仿真网络这种成本,降低它的成本,过去为什么交通仿真软件在市场上时间也很久了,但是现在用的还不是普遍,主要的一个原因就是开发成本比较大。通过这种方式,我们可以加快开发速度。

总体框架,首先我要做动态交通仿真系统,在动态交通仿真系统它研究的是需求和供给之间的关系。这个东西就是通过一个交通流量的模型,在路段车辆移动是供给模型的一个仿真,从这里面输出路段上的交通条件、交通状况。我把这张跳过去,大家可以看到,以后可以看一下。这张主要想讲一下交通仿真有不同的方式,可以有微观仿真、中观仿真,它里面步长是不一样的,微观仿真里面是0.1秒,可以用跟驶、换道,可以超车,仿真的比较精细,当然输出的结果,可以输出车辆的运动轨迹。中观仿真模型里面主要基于路段和节点,他输出的就是一些路段性能,他所用的模型就是速度、密度、流量,也就是路上车多了,这个速度就慢了,流量大了,这个交叉口的延误就比较多了,这个概念还是很简单的。

交通需求在TransModeler里面的表述是比较详细的,包括各种各样的矩阵或者甚至于一辆车一辆车定义好一个表,比如几点几分发车,从什么地方发车到什么地方去,这些都可以自己定义,通过固定格式的一种方式,或者就是自定义格式,这些都是很灵活的。还可以通过公交线路系统,就是发车频率或者发车时刻表,来定义你这个仿真里面有多少车子进去,甚至可以通过检测器来输入这个交通流量。比如一个路口流量大概每小时是800辆车,你按这个比例可以生成这个车辆,这样的功能都是可以仿真。同时如果你自己的程序写,通过用户接口,可以把车子拿掉或者把车子加进去,这样的功能也是可以做的。

路径选择是交通仿真模型非常重要的一部分,一般来说如果你有了路口的转弯比例可以来确定它的路径,这些是过去老一代仿真模型里面主要是通过这种方式来做的。TransModeler也支持这种方式,第二种方式我们可以计算随机最短路径,这段路径要考虑的时间,你从A点到B点的时间,考虑路上经过很多路段,这个路段的时间不是一个固定的数据。比如说我现在出发,如果我住在郊区,现在出发的时候我可能还不太堵,但是当你到达下一个方向某一个地方可能就开始堵了,这个时间是一个动态的时间,这个在最短路径程序里面都可以考虑它。如果你的网络里面考虑到HOT就是收费道路或者有收费站,或者不同的区域,将来比如不同的区域进行收费,这样的仿真计算路径的时候,你很可能就需要考虑广义成本。在广义成本的基础上,时间价值考虑在里面,这是一种计算路径的方法。

责任编辑:佚名

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