交通仿真课程百度01第一章绪论.ppt

交通工程学的目的是提高道路的通行能力和运输效率、减少交通事故、降低能源机件损耗、公害程度与运输费用，从而达到安全、迅速、经济、舒适和低公害的目的。 与机械、电信、土木等传统的工程学科不同，交通工程学并不具备一个非常明确的、能够准确规定其内涵和外延的统一概念，这与其研究对象“交通系统”本身的复杂性和抽象性，以及系统发展形式的多样性有直接关系。随着经济发展和社会进步，现代交通系统的复杂性与日俱增。 交通系统日趋复杂的发展趋势对传统的交通工程学理论与方法均提出了挑战。 研究对象复杂性 研究方法局限性 智能交通系统（ITS）为传统交通工程学提供了新的发展机遇。 基础数据：提供海量数据 技术方法：计算机技术、系统仿真技术使交通工程研究者具备了对于复杂系统进行建模分析的能力。 智能交通系统出现之后，从基础数据和技术方法两个方面对交通工程学的发展开始产生影响。 得益于海量交通数据和先进的计算机模拟技术，交通工程学可以通过类似“实验”的模拟计算方法对交通系统进行更加精细化、可视化的分析，这将极大地提高对于复杂交通现象的深入研究，有助于发现复杂交通系统的演化规律。 1.1.2 实验交通工程学 实验方法原本是进行科学研究的基本方法之一，特别是对于随机性强、复杂度高的问题，采用实验方法非常有效。但传统的交通工程学中却鲜见“实验”的概念和提法，究其主要原因，在于交通系统的特殊性使其难以像其他典型工程学科一样制作模型开展实验，尤其是物理模型实验。在不能制作实物模型的情况下，也缺乏有效的技术手段对交通系统进行模拟。 依托先进技术和交叉学科研究的优势，智能交通系统的发展使得实验方法正在成为一种有效的交通工程研究手段。 实验交通工程学，是近年来适应交通信息化与智能化发展，逐渐形成的交通工程学新的发展方向。其基本出发点是基于大量的客观交通数据，解析交通现象、构筑交通模型，特别侧重于借助交通系统仿真技术进行动态、随机的交通现象及交通行为研究，成果更切合实际，更具有实用性。 实验交通工程学并不是一门新的学科，而是在传统交通工程学基础上引入实验方法开展研究。 实验交通工程学是在智能交通系统的发展背景下，针对发杂交通系统研究需求和应用需求产生的。 通过交通工程学与信息采集与处理技术、多源信息融合技术、仿真建模技术、计算机系统集成技术等先进技术的结合，建立用于大范围复杂交通系统分析的综合交通信息实验平台。通过平台的数据整合作用，汇集多源广域、动态交通数据，精确、动态刻画复杂交通系统的运行状态，对复合交通流的运行机理和相变机制进行科学分析。依靠强大的计算机建模仿真能力 ，能够建立多尺度、多方式的大型交通系统模型，将人、车、路、环境因素全面地纳入到模型体系当中，能够更加科学地评价交通运输体系的综合效益以及重大交通建设项目对复杂系统产生的影响。 交通系统仿真是实验交通工程学的重要组成部分，是仿真理论与技术在交通工程领域的应用，其发展过程可以看作是实验交通工程学思想方法的典型体现。 在信息技术快速发展的推动下，交通仿真始终朝着更加精细化和复杂化的方向发展。微观层面：逼真度越来越高；宏观层面：模拟对象，复合交通系统网络交通流、评估体系的交通效率指标扩展到环境、安全指标。 §1.2 道路交通系统仿真的概念 1.2.1 系统仿真 仿真，顾名思义是指对真实事物的模仿，也称为“模拟”，它是指为了求解问题而人为地模拟真实系统的部分或整个运行过程。 1966年雷诺(T．H．Naylor)在其专著中定义：仿真是在数字计算机上进行试验的数字化技术，它包括数字与逻辑模型的某些模式，这些模型描述某一事件或系统(或者它们的某些部分)在若干周期内的特征。 国内学者认为：系统仿真就是在计算机或实体上建立系统的有效模型(数字的、物理效应的、数字-物理效应混合的模型)，并在模型上进行系统试验。 §1.2 道路交通系统仿真的概念 仿真技术 相似技术 控制理论 信息技术 系统技术 系统仿真技术基础 系统仿真是以相似原理、控制理论、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对真实的或设想的系统进行动态研究的一门多学科综合性技术。 §1.2 道路交通系统仿真的概念 1.2.2 道路交通系统仿真 道路交通系统仿真是以相似原理、信息技术、系统工程和交通工程领域的基本理论和专业技术为基础，以计算机为主要工具，利用系统仿真模型模拟道路交通系统的运行状态，采用数字方式或图形方式来描述动态交通系统，以便更好地把握和控制该系统的一门实用技术。 §1.3 道路交通系统仿真的目的、意义 道路交通系统仿真是交通分析的有效手段之一，其目的就是运用计算机技术再现复杂的交通现象（宏观现