实时动态交通流分析与路况系统设计说明书

二、 所需软硬件配置 CPU 2.6GHz以上（推荐高主频单核CPU），内存1GB以上，硬盘空间40G以上。WindowsXP操作系统，推荐安装Matlab 6.0以上版本。基于上述软硬件配置，可满足包含300个节点（交叉口）以内的网络的实时交通状况预测。作为离线仿真评价之用，可以在单台PC机上实时仿真数百个节点网络中数万辆车的运行状况，仿真速度可以是现实交通系统运行速度的数十倍以上。 三、 路网元素 系统中的路网元素包括节点、节点连接（连接线）、节段、车道、车道组、转弯禁止线、车道连接线、检测器、VMS（可变消息板）与控制设备、交通小区。虽然采用的是中观交通仿真器，但以后可能会有中观/微观混合交通仿真的需要，因此路网结构的定义相当接近微观仿真器。下文分别解释交通网络各元素的含义。 图表1 交通网络 1. 节 点 多条道路的交点或者交通网络的边界点。一些位于网络边界的节点还代表车流进入网络时的起始节点或者从网络中撤离时的终止节点。节点不能在路网中孤立存在，必须有节点连接线与之相连。不必精确定义节点的位置坐标，因为其和节点连接（连接线）共同构成对网络拓补结构的描述，即采用节点和节点连接将实际的路网抽象成带有权值的有向图，从而可在上面找找最短路径或干些其他什么的。此外，在系统的图形化用户接口(GUI)中，对交叉口信号相位及相关配时参数的定义是通过节点对应的弹出菜单来访问的。 2. 节点连接（连接线） 两个节点间的一条有向弧，和节点一道构成对实际路网的拓补描述，因此不必关心其是否有精确的位置坐标。每条节点连接包含一或者多个节段。 3. 节 段 包含于连接线中，是具有完全相同的路段几何特征（长度、宽度、曲率、坡度等）和交通相关属性（如车道数、车道组数、速度-密度模型参数等）的道路。如果一条节点连接所对应的道路包含若干具有不同几何特征或交通属性的道路分段，则应该用多条节段描述。每条节段可包含多个车道，而这些车道可以分成多个组，每组车道的集合就叫一个车道组。节段的速度-密度模型如下： minmax(0,)1fjamkkvvk.=. 公式1 速度-密度模型 图表2 速度-密度关系曲线 图表3 速度-密度现场数据点图及标定结果 其中， v：节段上游端点处的速度或者各向异性中观交通模型中当前车辆的速度； vf：节段自由流速度； k：节段当前运动部分的平均密度（不包括节段上的队列部分）或者当前车辆下游速度影响区域(SIR，默认设置为150m)内的平均密度； kjam：节段拥挤密度或者当前车辆的SIR区域的拥挤密度； kmin：见速度-密度曲线，为保持自由流运行的密度上限； , ：模型参数。 4. 车 道 每条车道与下游车道的连接关系是通过车道连接线来定义的。如果车道间存在连接线，则表明上游车道中的车辆可以进入到车道连接线指向的下游车道中，反之则不能。 5. 车道组 可以从HCM2000（美国公路通行能力手册）中找到车道组的具体设置方法。一般的说，交叉口进口道上的车辆有不同的转弯方向，而不同转弯方向的通行能力是不同的，例如直行车辆在交叉口处比左转弯车辆通常跑得要快。这种现象就得用车道组来描述了，3车道节段上可将左转弯车道定义成一个车道组，而余下的直行车道和直行+右转弯车道定义成另外一个车道组，这样中观仿真器就能描述不同转弯方向车流的通行能力了。另外就是交通回流现象，当下游道路堵车十分严重，导致排队车辆漫过上游交叉口并回溯到该交叉口的某进口道上时，就认为“回流”发生了。此时，需要更新车道组的定义，因为许多车辆可能不再很规矩的在自己车道上行驶，而会进入其他不太拥堵的车道寻找突破“重围”的机会，从而导致相应车道组容量的明显变化。 6. 转弯禁止线 在交叉口上游进口道和下游出口道间画上一条转弯禁止线，则表明该转弯方向被禁止了；与该转弯方向相对应的车道连接线也会随之被去掉。 图表4 HCM2000推荐的车道组定义 7. 车道连接线 上文已有提及。可能需要提醒一下，假设上游车道A可以进入下游车道B，也可选择进入下游车道C，则从A往B和C均画上车道连接线，软件就明白您的意图了。 8. 检测器 各种固定位置的检测设备，浮动车等可移动检测器不在路网模型范围里，而是通过其它方式来描述。检测器分为车道检测器和断面（节段）检测器，后者检测道路整个断面的交通信息。在系统中，有个小小的技巧：断面（节段）检测器最好设置在道路上游，而车道检测器设置在接近交叉口处，这样可以提高系统参数标定的精度。 9. VMS与控制设备 DynaCHINA目前只具有VMS建模的初步功能。这里的控制设备并不包括交通信号控制器，而是指除信号控制器以外能够影响车流通行的设备，如限速标志等。信号控制虽然在软件中有具体的模型，然而在界面中是附属于节点元素的。作者认为，这样更符合中观仿真模型的原理，也能简化用户定义信号控制参数的操作。 10. 交通小区 学过交通规划的看官都知道是怎么回事。但是DynaCHINA的交通小区含义与交通规划中的有些差别。最好在网络边界处定义交通小区，每个小区可以包含多个节点。动态OD流量随机选择小区中的节点，通过节点的下游路段进入到网络，并通过目标小区所包含的各个节点撤离网络。可能会有一个疑问，市中心的大型停车场可以作为一个小区吧？是的。可这能算是在网络的边界吗？可以，只要从停车场相连的主干道上人为的增加几条路段，并用交通小区“框住”路段的末端，一个位于网络边界的小区就定义好了。请注意，用于实时交通预测时，小区的定义应该小一些。不难理解，如果小区太大，而车流通过小区质心连杆随机加载到路网上，此时被小区包含的道路及周边道路上的车流对DynaCHINA来说，等于是人为的施加了大量随机干扰，显然是不可能准确预测交通流的。 在上述网络元素中，节段、车道组可以动态创建、删除或更改属性，以反映道路容量的变化。如某条节段上发生一起交通事件，则在事件发生处将节段一分为二，以节段末端容量变化的方式反映事件导致的容量变化；事件结束后，再将两条节段合并，等效于将动态产生的节段删除。伴随节段存在的车道组和车道自然也是动态的网络元素。 四、 图形用户界面 介绍DynaCHINA图形用户界面(Graphical User Interface - GUI)的大致功能，以便客官对软件能有一个大致的轮廓。一些更具体的GUI功能将结合后文中软件的具体操作流程来解说。 启动软件，第一印象想必是三个主要窗口： . 最大的一个是网络窗口，显示交通网络及相关信息，并在其中进行相关操作； . 最右边的一个是面板栏，提供操作中经常会用到的一些选择按钮以及发布信息的BBS公告板； . 最下面的一个是时间进度条，进度条上有一个背负着箭头的滑动块。 图表5 DynaCHINA主窗口 先详细解说时间进度条窗口。其上的箭头用于指示仿真时钟当前所处的时刻，可用鼠标左键选中并拖动，最小移动刻度为5分钟，并在移动过程中伴随有当前仿真时刻的指示。进度条中的绿色部分代表交通状况的当前估计时间段，也代表系统正在利用的检测器数据所对应的时段，图中的估计时段为15分钟。滑动条的红色部分代表短时交通流预测的时间范围，图中为30分钟。由于交通估计通常会比交通预测可靠一些（源于估计时可利用现场检测数据来不断校正估计结果），所以估计时段采用绿色表示。在此，稍微解释一下估计和预测的概念。估计是指对正在发生的事情的估算和统计，比如地球目前处于某天的早上8:00，如欲了解8:00或者距离8:00最近的时间段7:55, 8:00所发生的大事小事，则叫作估计；而8:00以后尚未发生的事叫作预测。对交通流来说，统计流量或者平均速度通常得给一个时间范围，所以用时间段而不是时间点（时刻）来描述估计过程的时间范围。显然，预测比估计的误差要大一些，因为没有任何现场检测器数据可以用来验证尚未在地球上真正发生的事，所以采用红色表示。当前，拖动箭头尚不能看到预测的交通状况，只能通过数据文件的方式查看。 在面板栏中，选中“显示”栏内的“复选”按钮，可以在网络窗口里显示相应的网络元素。点击“选择”栏里的“单选”按钮，可在网络窗口中通过单击鼠标左键或右键选中相应的网络元素并查看、修改相关属性。系统加载完成历史的或者内部产生的动态OD矩阵后，启动仿真过程，通过点击“动画”栏里的单选按钮可分别查看车辆实时动画以及交通密度、速度、排队长度的动态变化情况。BBS公告栏目前仅显示欢迎信息。 接下来，分别介绍主菜单和工具条具有的主要功能。 1. 主菜单 (1) 文 件 . “新建”、“打开”、“保存”、“另存为”均针对DynaCHINA格式的路网文件进行操作 . “导入”功能可实现直接读入MITSIMLab（麻省理工学院智能交通实验室开发的开源微观交通仿真软件）格式的路网文件以及GIS中间格式路网文件 . “导出”功能可将DynaCHINA的路网数据文件另存为MITSIMLab格式的网络文件。软件提供与MITSIMLab格式的路网数据文件相互转换的功能，便于用户充分利用DynaCHINA的路网编辑功能，可能比后者的网络编辑软件更方便直观一些。 一些微观交通仿真软件可以将bmp、jpg等图形文件导入作为背景，在上面编辑所需路网。DynaCHINA也可导入图像文件，但尚未完善基于图像背景编辑路网的功能。作者推荐：导入GIS中间格式的路网文件作为图形背景，在上面编辑路网。通过VBA等编程工具对ArcGIS或者MapInfo格式的路网文件进行处理，提取各条路段位置控制点坐标并存为中间格式路网文件；DynaCHINA将其“导入”作为路网的背景图形，沿着各条路段的轮廓线，在上面方便的编辑所需路网。数据文件中，每条线段的所有特征点数据存为一行，从起点到终点依次排列。假定一条线段上各特征点的位置坐标依次为x1, y1, x2, y2 xn, yn，则在数据文件中，该行的格式为： x0 : y0 x1 : y1 x2 : y2 xn : yn (2) 编 辑 a) 查 找 弹出对话框，根据网络元素标识查找并在网络窗口中定位该元素。 图表6 查找网络元素 b) 网络校正 路网编辑完成后，必须点击该菜单项，会自动校正各条路段边线间的几何连接关系，产生默认的车道连接线并对网络中各元素的标识重新按照自然数顺序排列等。 (3) 查 看 其他各菜单项不必多作解释，仅解说其中两项 a) 面板栏 控制软件最右边的“面板”窗口显示与否。若关掉了面板，可通过该菜单项重新显示。 b) 路径 弹出路径对话框，通过输入源节点和目标节点的标识号，可以动态显示当前的时间最短路径（更好的办法是通过工具条上的相关按钮实现最优路径的动态显示）；选中对话框里的“显示所有路径”复选框，则会展示起始节点与目标节点间所有的有效路径。请注意，这项功能仅在完成历史动态OD矩阵加载后才有效（通过选择“运行”菜单里的“动画-历史OD加载”可启动历史OD加载过程，后文详述）。图表7 显示OD对间的路径对话框 图表8 显示OD对间的全部有效路径 (4) 网 络 a) 需求数据 弹出需求对话框。 . “OD表”标签中的动态OD表格指网络中所有车型折算为标准小汽车后的动态OD矩阵；而“卡车OD表”是所有车型中卡车的OD流量（请注意：其中的单位是卡车的车辆数，而不是标准小汽车当量）。在无任何历史OD数据的情况下，需设置OD流量的“占位符”，方法是在OD表中相应的单元格内输入“0”，表明该单元格对应的OD对间存在交通需求，这也是对OD需求结构模式的定义。如果OD需求的结构模式也一无所知，则在所有除对角线以外的单元格中输入“0”。 . 左边列表框中是各动态OD表对应的时间段列表，其中每个时间段的长度可通过“系统参数设置”对话框中的“OD估计时段”设定。 . “当前OD矩阵比例系数”针对当前时段的OD表，对表中的各元素同时乘上该比例系数；“总比例系数”则对所有时段的OD表中的所有元素同时乘上该比例系数。修改这些参数，可观察各种不同的动态OD流量负荷情况下（平峰期、早晚高峰期等）路网交通流的动态变化情况。 . “添加当前拷贝”会将当前时段的OD表数据复制到新添加的OD表格中（新增的OD表对应新的时间段）；而“添加空表”功能则将新增加时段所对应的OD表格设为空表。 . “删除”功能用于删除当前时间段的OD表格。 . 点击“确定”关闭对话框，所有的OD数据将会自动存盘。 图表9 动态OD需求编辑对话框 b) PCE系数设定 车流中不同的卡车数量比例和不同道路坡度的情况下，各类型卡车的标准小汽车系数(PCE)设定。 图表10 PCE系数设定 c) 自定义 . 颜色 设置各类型道路在图形窗口中的显示颜色。 . 节段交通参数 设置10种不同类型道路的交通流参数。对每种类型的道路设置完成后，需点击“设为默认值”，则下次启动程序时可看到更新后的参数设置。其中，“速度-密度模型参数”栏中的SIR长度为车辆下游速度影响区域的长度，即影响当前车辆速度的下游道路区段的长度。默认值为150米，表明速度-密度模型中的密度为当前车辆下游150米道路区域内的平均密度。 . 其他设置 “网格线最小间距”设置网格坐标线间的最小像素宽度。“删除每条路段以扩大路径集合”则是指每次删除网络中的一条节点连接（有向弧）并计算所有OD对间的最短路径，并重复该操作多次，可扩大网络中的有效路径集合。 . 启动选项 设置程序启动时显示网络中的哪些元素和是否有声音提示。声音提示用于系统参数离线标定和实时交通估计与预测过程中，提醒用户一个时间段或者一次迭代过程中的计算任务已完成。 图表11 自定义节段交通参数 (5) 运 行 a) 动画-历史OD加载 打开交通网络文件后，点击该按钮，可将历史OD矩阵数据文件（通过需求对话框输入）读入并据此产生若干出行者个体。启动仿真过程后，将在网络中看到车辆动画及各路段的速度、密度、排队长度等信息。 b) 动画-内部OD加载 程序内部产生动态OD矩阵，主要供程序员调试软件之用。 图表12 运行菜单项 c) 仿真数据输出-DynaCHINA格式 完成第a) 步历史OD加载后，点击该菜单项，可生成DynaCHINA格式的输出数据文件，包括各检测器处的流量数据文件flow.dat、时间平均速度文件speed.dat及实际加载到路网上的动态OD流量文件loadedOD.dat。此外，linktime.dat文件包含了各条连接线（节点连接）的长度及自由流行程时间。 d) 仿真数据输出-Matlab格式 为便于Matlab对输出数据的处理，生成流量、速度、密度、实际加载的动态OD流量文件，文件名的前缀为”Matlab_”。 e) 离线参数标定-RLS算法（递推最小二乘法） 根据检测器流量估计（反推）动态OD矩阵，可以在无任何历史OD数据（动态OD表中的OD流量均为占位符“0”）的情况下进行。其估计结果将作为SPSA参数标定过程的先验值。 f) 离线参数标定-SPSA算法（同时扰动随机近似算法） 运行SPSA算法，融合检测器流量及任何形式的检测数据如时间平均速度，估计动态OD矩阵甚至路径选择模型的参数、车道组饱和流量等。一般来说，RLS算法标定的结果可以较好的拟合检测器流量；但仅仅根据流量并不能确定道路交通状态（同样的流量至少可以对应两种不同的交通密度），因此检测器处的时间平均速度拟合精度有时较低。采用SPSA算法可以实现速度和流量的估计误差均较小，但所需的计算时间远大于RLS算法。 g) 实时交通估计与预测 在创建了动态OD流偏差向量间的回归系数矩阵文件”fmatrix.dat”后，可实现动态OD矩阵与交通状况的实时预测。通过离线参数标定算法，产生若干天的动态OD矩阵，对这些矩阵相对其历史值的偏差作回归分析，可以得到该回归系数矩阵。这些工作需要用户通过DynaCHINA的输出数据来进行处理。 h) 实时交通估计与预测-在线参数校正 带系统参数在线校正的实时交通估计与预测功能，可抑制网络中无时无处不在的随机干扰对交通估计与预测精度的影响，尚未完全实现。 i) 系统参数设置 主要的系统参数设置对话框。 图表13 系统参数设置对话框 . 在“输入目录”栏，点击右边的按钮，弹出文件选择对话框，任意选择输入目录下的一个文件，系统将根据文件路径分析并设置输入目录并自动将输出目录和临时目录设为与输入目录相同。 . “时间参数”栏中估计间隔通常设为5-15分钟；预测时间间隔可为30-60分钟，该间隔越大，则所需的计算时间越长。更新步长设置中观交通仿真器中密度、车道组容量等参数的更新周期，而前进步长为更新车辆位置的仿真时钟周期。“诱导更新周期”设置交通诱导信息的更新时间间隔。 . “OD加载器容量”栏控制OD流量进入或者离开网络加载器（节点）的速率，以免人为造成网络边界处的交通拥堵。 . DynaCHINA包含了两类中观交通仿真模型，选择“AMS模型”则采用DynaCHINA独有的“各向异性”中观交通仿真模型，即车辆任何时刻的速度仅受到其下游速度影响区域内车流平均密度的影响。最初的建模思路来源于美国亚利桑那大学Yi-chang Chiu教授的部分研究论文，模型改进与仿真系统的具体实现则完全独立进行，因此与其他类似模型可能有很大的不同，如车道组模型等。“SegMS模型”在麻省理工开发的DynaMIT的中观模型基础上，做了一些修改，特别是对交通回流问题的处理。 . 交通估计与交通预测的迭代次数通常为2-3次，取决于对计算时间的要求。对RLS离线参数标定算法，可将交通估计的迭代次数设为1。“离线标定”次数设置对应于SPSA算法，推荐迭代次数为300-1000次。对于SPSA参数标定，由于每一次迭代都会有一个动态OD流加载和模拟车流在整个分析时间窗内在路网中实际传播的过程，因此需要大量的计算时间。尽管如此，这种标定方法已经是目前所有针对大规模路网的参数标定方法中最为有效的。 . 参数Beta1、Beta2、Beta3与路径选择模型中的路径长度、行程时间、左转弯数量等因素有关。由于DynaCHINA通过对路段旅行费用施加随机扰动来扩大有效路径的选择集合，扰动幅度和扰动次数可以控制这个过程。在扰动过程中，路段费用进行了“归一化”处理。最大长度系数反映OD对间最大路径长度与最短路径长度之间容许的最大比例系数，过长的路径将被认为是不合理路径而不会被选进有效路径集合中。 . 点击对话框中的“确定”按钮，参数设置会自动存盘。 (6) 工 具 工具菜单目前仅提供Windows自带的“计算器”工具。 (7) 帮 助 在线帮助功能尚未实现。 2. 工具条 新建网络打开网络存储网络选择网络元素测距平移放大缩小网络全景显示/隐藏背景显示/隐藏网格线添加节点添加单向连接线添加双向连接线添加直线节段添加圆弧节段添加/取消车道连接添加/取消转弯禁止添加检测器添加VMS与控制设备未使用添加交通小区查询最优路径指定起始节点指定目标节点启动实时动画暂停实时动画设置默认连接线类型 图表14 工具条按钮 通过GUI中工具条按钮功能的提示信息，可知道其作用。其中 (1) 测距按钮通过单击鼠标左键-移动鼠标-重复前两步操作0或多次-双击鼠标左键或者单击右键完成测距 (2) 启动、暂停按钮仅对“运行”菜单中的两个动画功能有效 (3) P、O、D三个按钮用于查询一对起点、终点间当前行程时间最短的路径 提示 这三个按钮仅在启动车辆动画功能时才有效。按下“P”按钮，此时处于OD对路径查询状态；在网络窗口中选中该OD对的起始节点(O点），点击工具条上的“O”按钮将该节点定义为起始节点；在网络窗口中选中另一节点作为该OD对的终点(D点)，点击工具条上的“D”按钮将该节点定义为终止节点；网络窗口中显示出一条绿色的路径即为该OD对间的行程时间最短路径。由于路径阻抗随时间变化，最优路径也可能会随着时间的推移而发生改变（如先前的最优路径被交通事件阻塞时）。 提 示 . 取消对网络元素的选中状态只需在网络窗口的空白处点击鼠标左键；鼠标滚轮可以放大或者缩小网络图形；键盘方向键可实现路网的移动。 . 若点击鼠标不易选中网络元素，可通过鼠标滚轮放大图形显示后再做选择。 . 车辆的不同颜色代表起当前速度；若处于系统内部定义的“排队”阶段，则一律采用粉红色代表车辆；卡车采用较长的矩形框表示。 图表15 车辆动画界面 五、 交通网络创建流程 1. 设置默认的路段颜色和各类型道路的默认交通流参数 点击主菜单的“网络-自定义”设置路段默认颜色（可选）及各类型道路的默认交通流参数，点击“定”后退出对话框。 2. 导入网络背景 若有GIS中间格式的路网文件，可导入，为网络元素编辑提供位置参考；也可导入图片文件，不过图片在放大或缩小过程中常会失真，获得准确的道路位置坐标比较困难。 3. 添加各网络节点（可选） 交叉口或分流、合流点均定义为节点。按下工具条上的“节点”按钮可在网络窗口中添加节点。本步其实可省略，因为添加连接线（节点连接）时，会在连接线的两个端点自动添加节点。 4. 添加各连接线 (1). 点击工具条的“默认路段类型”下拉列表框，设置默认的连接线类型。如果一条道路仅有单向车道，则按下工具条的“单向连接线”按钮，然后在网络窗口中按下鼠标左键-移动鼠标-再次点击鼠标左键，完成连接线的创建。如果道路上具有两个方向的车道，则通过按下“双向连接线”按钮完成连接线的创建。 (2). 选中连接线并双击或者用鼠标右键单击连接线，弹出属性对话框，可在其中定义连接线的类型。此后，添加连接线所属的各条节段时，节段类型与该连接线的路段类型自动保持一致。请注意，创建连接线时，会自动为其添加一条默认的3车道的直线节段。 图表16 连接线属性设置 5. 为每条新增的连接线添加若干节段 为连接线添加自定义节段时，先前创建的默认节段会自动删除。 (1). 选中连接线（变为红色表示选中），沿着连接线箭头所指方向依次从其上游往下游添加节段 本步提示 采用不同的节段描述一条连接线对应的道路上几何特征（车道数、宽度、坡度、曲率等）或者交通流特征（速度-密度模型参数等）的变化情况。路网模型中的节段包括直线型和圆弧形，前者通过点击两次鼠标左键获得两个端点位置坐标完成创建，后者通过点击三次鼠标左键获得圆弧的两个端点及一个中间点完成创建。在创建连接线上最后一条节段时，按下鼠标左键捕获节段下游端点坐标的同时，必须按住“Ctrl”键才能完成该连接线上所有节段的创建任务。如果连接线所属的各节段既有直线形又有圆弧形，在创建过程中可通过键盘的“A”和“S”键分别切换为直线形或圆弧形节段。完成所有节段的创建后，必须再次点击工具条上相应的节段按钮使之呈弹起状态，才能选中其他连接线并为之添加节段。 (2). 点击面板窗口中的节段单选按钮，即可在网络窗口中通过双击节段设置属性 本步提示 选中的节段呈深黄色，其上的各蓝色小圆圈用于精确调整其位置坐标和圆弧的曲率，按住“Ctrl”键的同时并拖动之即可进行调整（该操作可在对整个网络的创建及校正完成后再进行）。在节段的几何参数设置窗口，可设置车道数、车道组数；在交通参数设置窗口，可设置节段的交通流参数。请注意，在选择好节段类型后，通过点击“设置默认参数”按钮，可以直接调入该类型路段的缺省交通流参数，用户可在此基础上进一步修改。如前文所述，各类型节段的缺省交通流参数是通过“网络-自定义”菜单项中的相应对话框来设置的。选中“有收费站”单选按钮，则会在节段下游末端出现收费站图标。 6. 重复3-5步，完成网络骨架的建立 本步提示 在操作过程中，要注意与“面板”窗口中相应网络元素的单选按钮相配合。 7. 网络自动校正 点击主菜单“编辑-网络校正”，产生默认的车道连接线，并校正节段边线间的几何连接关系等。 图表17 节段属性设置 8. 校正节点周边路段的边线连接关系 如果一些节点周围的节段边线连接关系混乱，可选中节点，点击鼠标右键，在弹出菜单中通过“更正各边线交点”或“调整节点连接排序号”来清除这种混乱。 本步提示 这两项功能通过GUI与用户交互，由用户告诉程序正确的节段间的边线交点和连接线排序号，以便正确绘制节点周围道路边线间的连接线。例如，由于圆弧形节段的每条边线与其他节段边线间通常有两个交点，程序有时难于判断哪个交点是用户期望的，通过“更正各边线交点”功能中的对话框提示，用户按下对话框中正确的交点按钮即可。由于程序分析节点周围各路段边线间的几何连接关系时，是通过对各节段倾角（逆时针方向）大小的排序号来做判断的；因此，可通过依次点击相应节段来改变各条节段的排序号，从而可以调整节段边线间的几何连接关系，使之与实际交叉口处的边线连接特征一致。 9. 各信号控制器的配时参数设置 (1). 选中节点，点击鼠标右键，选择快捷菜单中的“信号相位设置”，弹出相位设置对话框。 图表18 更正节点周围各节段边线的交点 图表19 调整节点连接排序号 (2). 首先设置各配时方案的起始时间（即多时段固定配时方案设置），点击“添加”按钮可增加新配时方案的起始时间，默认值为从0:00开始。 (3). 定义各相位的车流方向 图表20 交叉口信号相位设置 本步提示 保持该对话框显示的状态下，点击“面板”窗口中的“节段”单选按钮，然后在网络窗口中选中需定义车流转弯方向的节段，此时出现该节段到下游各节段连接关系的蓝色指示线，点中相应的指示线将变为绿色，表明该相位具有绿色线所指示的车流方向；若再次点中该指示线将变回蓝色，表明该转弯方向被取消。选中其他节段，进行类似操作，直到定义完成该相位内的所有车流方向。 (4). 回到相位设置对话框，定义该相位的配时参数。 本步提示 其中“相位差”用于设置多路口协调控制系统中第一相位的起始时间，对于该路口的其他相位，这项内容无须设置；接下来的绿灯时间与黄灯时间为固定信号配时的相位参数；剩下的三项内容设置感性式信号控制器的参数。点击“应用”按钮完成该相位车流方向和配时参数设置后，再次用鼠标点击相位设置表格中其他相位所对应的列，则进入到其他相位的设置状态中。 (5). 重复(3)-(4)步，完成该节点处所有相位的设置。 (6). 点击“确定”按钮完成所有相位设置后，在节点附近将出现信号控制的图标，表明该路口具有信号控制器。 10. 添加车道连接线和转弯禁止线 (1) 选中某条节段，点击工具条上的“车道连接”按钮，点击该节段包含的某条车道的内部任意位置，移动鼠标到下游某节段包含的某条车道内部的任意位置并单击，即完成两条车道间连接关系的定义. (2) 如要取消该车道连接，只需按照上述方法再操作一次就可以了。 (3) 转弯禁止线的定义和车道连接线的类似，不同之处在于只需在上游和下游节段内的任意位置点击鼠标即可，不必移动鼠标箭头精确到某条车道范围内。请注意，网络窗口中若干连续的蓝色圆点代表车道线。 11. 设置节段包含的各车道组属性。 (1) 点击面板窗口中的“车道组”单选按钮后，回到网络窗口中，双击节段，弹出车道组属性对话框 图表21 车道组属性设置 本步提示 其中，“车道组标识”下拉列表框中，每一项由两部分组成，第一部分为车道组标识，第二部分为车道组序号，该序号从位于节段最右边（沿着车辆行进方向）的车道组开始，从1开始递增。同样的，“待选车道”和“已选车道”列表框中的每一项也是由两部分组成，不过前一部分是车道标识，后一部分为车道序号，也是从节段最右边的车道开始，从1开始递增。 (2) 在属性框中，定义车道组的饱和流量及包含的车道 (3) 按“应用”按钮确认先前的定义，再选择另外的车道组重复类似操作。 12. 添加交通检测器 按下工具条上的检测器按钮，在相应的节段中点击鼠标左键，完成检测器的添加。弹起工具条中的检测器按钮，用鼠标双击刚刚添加的检测器以便设置属性。 本步提示 默认添加的为“节段检测器”，用于检测整个节段断面的交通数据。若在“车道序号”下拉列表框中选中某个非空的数字，则该检测器只检测某条车道的数据（其中的车道序号从位于节段最右边的车道开始，从0依次递增）。 图表22 检测器属性设置 13. 添加VMS与控制设备 按下相应的工具条按钮，在某节段内点击鼠标左键完成添加。 14. 添加交通小区 点击相应工具条按钮，在网络窗口中画多边形，双击鼠标左键完成小区的创建。被小区多边形包围的所有节点将会加载或撤离OD流量。请注意，为保证仿真精度，每个小区多边形一般包围一个节点较好。 15. 存盘退出系统。 16. 重新启动软件并输入动态OD矩阵结构信息 重新启动软件，打开交通网络文件，点击主菜单的“网络-需求数据”输入动态OD矩阵或者输入“0”占位符以确定动态OD需求的基本结构信息。点击“确定”会自动存盘退出。 17. 设置系统参数 点击主菜单的“运行-系统参数”，设置系统参数，点击“确定”后自动存盘并退出参数设置对话框。 18. 网络创建任务完成，收工！ 提 示 . 选中元素，按“Del”键或者点击鼠标右键从快捷菜单中选择“删除”命令。注意，在编辑路网过程中请随时存盘。由于没有“重复”、“取消”的编辑功能，所以操作失误时只能删除相应元素后重新操作了。 . 网络元素创建过程中，有相应的鼠标光标提示。、 六、 数据准备 DynaCHINA有效运行所需的最小数据集合为 1. 交通网络的几何特征数据 各路段特征点位置坐标、车道数、交叉口各进口道上的车道转弯方向、上下游车道间的连接关系（描述上游车道的车辆可以进入到哪些下游车道中）、路口处的禁止转弯方向、线圈或视频等检测器的位置信息。 可利用现有的GIS-T（交通地理信息系统）数据，通过自己编制程序来实现到DynaCHINA可接受的中间路网文件格式的转换。 2. 交通小区位置信息 通过必要的交通调查获取城市或高速路网的交通小区位置信息，分析OD矩阵的结构模式（明确哪些交通小区之间具有OD流量）。若无法获得该结构模式，则可假定所有O与D间均存在OD流量，DynaCHINA将需要更多的离线参数标定时间。 3. 典型路段（10种以内）的速度-密度交通流模型参数初值。 4. 典型道路的饱和流量 5. 路径选择模型参数 尽管可以通过检测器数据标定，但用户若有相关的调查数据，建议自己标定该参数并作为系统路径选择模型参数的初始值。 6. 网络中部分检测器的流量 (5-15分钟统计时间间隔) 或时间平均速度（可选）数据 7. OD流偏差向量间的自回归系数矩阵 用于动态OD矩阵的实时预测。将预测的动态OD矩阵加载到路网上可实现路况的实时预测。基于多天的检测器数据，系统离线标定可获得若干天的历史动态OD矩阵，在此基础上做统计分析可得到该系数矩阵。该系数矩阵的计算由用户完成。 8. 检测器数据的方差矩阵、历史OD流量的方差矩阵（可选） 提 示 . 建议针对某个交通高峰期（2-3小时）分析动态网络交通流或做实时路况预测。更长的时间范围将花费更多的离线参数标定时间 . “仿真预热”过程建议仿真时钟设置为从凌晨3点开始，此时网络中的车辆较少，可以认为此时网络为空。这样可为其他时间段的交通分析积累必要的网络初始状态数据，也便于RLS离线参数标定算法的有效运行。 . AMS模型（各向异性中观交通模型）与SegMS模型（类似于DynaMIT的中观交通模型）中的速度-密度模型参数并不一致，需要单独标定。推荐使用AMS模型。七、 输入输出数据文件 1输入文件 (1) 自回归系数矩阵（通常设为对角阵）文件fmatrix.dat，用户创建或缺省 具体含义可参考系统工程理论与实践(2003.10)论文“基于卡尔曼滤波的动态OD矩阵估计”。文件第一行为回归方程的阶数，如”3”代表3阶回归方程，同时也表明接下来的3行分别为各阶系数矩阵的对角线向量。其中，每行的元素个数等于OD对的个数。该系数矩阵是可选的，系统默认值为3阶，每阶系数矩阵的对角线元素全为1/3，其余位置均为0。 (2) 检测器流量和先验OD矩阵的协方差数据文件varcov.dat，用户创建或缺省 具体含义同样可参考上述论文。通常设为对角阵，文件中仅有一行数据，行中包含的元素个数等于网络中检测器的数量加上OD对的个数。该行首先依次列出检测器流量协方差阵的对角线元素，然后列出先验OD矩阵协方差阵的对角线元素。若无任何检测器流量和先验OD矩阵的协方差信息，可将该行的元素全设为1。协方差数据文件是可选的，系统默认将所有方差均设为1，表明在历史的动态OD矩阵估计中，检测器数据和先验OD数据对目标函数具有同等比例的贡献。 (3) 动态OD矩阵数据文件demand.dat，系统自动生成或用户通过GUI输入 25200 0 1.60 /* 当前时段起始时刻（从0:00开始的秒数），车辆类型代码（0：标准小汽车，1：卡车），比例系数（该时段各OD流量均乘上该比例系数后再实际加载到网络中）*/ 0 1 12 / 出发交通小区标识，目标小区标识，OD流量 0 2 45 0 3 24 1 0 22 1 2 18 1 3 56 2 0 33 2 1 23 3 0 8 3 1 56 3 2 30 (4) 检测器流量数据文件flow.dat，用户创建 25200 / 当前时段起始时刻（从0:00开始的秒数） 0 1 139 / 检测器标识，检测数据类型（1：流量，2：速度），检测流量值 1 1 137 2 1 108 3 1 122 4 1 123 5 1 87 6 1 85 7 1 86 8 1 131 9 1 139 10 1 146 11 1 126 (5) 检测器时间平均速度数据文件speed.dat，用户创建或空缺 25200 / 当前时段起始时刻（从0:00开始的秒数） 0 2 22.29 / 检测器标识，检测数据类型（1：流量，2：速度），检测速度值 1 2 21.24 2 2 22.36 3 2 16.83 4 2 23.88 5 2 23.52 6 2 20.02 7 2 24.08 8 2 22.86 9 2 20.57 10 2 21.92 11 2 21.75 (6) 交通事件文件incident.dat 用户可按照如下格式编辑该文件以定义网络中的交通事件属性。 /* 发生事件的节段标识号，事件起始时间（距离0:00的秒数），事件预计终止时间，发生事件后该节段通行能力占原有饱和通行能力的比例 */ 13 26100 29700 0.05 2输出文件 (1) Est_deman