TransCAD交通仿真介绍

,宏观交通仿真软件TransCAD,交流纲要,一、相关基础知识二、交通需求预测三、交通分配测试四、OD反推,（一）交通仿真的含义及分类,交通仿真是指用系统仿真技术研究交通行为，它是一门对交通流随时间和空间变化进行跟踪描述的技术。根据交通仿真模型对于研究对象描述程度的不同，可以分为宏观仿真、中观仿真、微观仿真以及次微观仿真。,国际著名交通仿真软件名称及研发机构表,（二）TransCAD的定位,二、模型构建,（一）基础路网的建立（二）交通小区的划分（三）型心和型心连杆的链接（四）创建网络及相关设置1、公交预分配（preload）2、单向交通3、选择集和排除集4、转向惩罚和中转惩罚,（一）基础路网的建立,1、相关属性单位介绍基础路网构建之前，首先搞清楚路网主要属性的单位：如长度为km，速度单位为km/h，时间单位为min，因此计算time=length/speed*60。通行能力的单位则是pcu/h、pcu/d或者pcu/3h,要求通行能力必须与OD矩阵对应。一般城市道路主要考虑高峰小时流量与通行能力是否匹配，故取pcu/h较为常用。2、相关属性单位建议值这里主要考虑路网的通行能力和速度值的计算。由于城市大小不同，道路网结构差异、断面设计方式等不同，因此计算的值只能是一个建议值，具体值根据实际情况计算。根据城市道路通行能力设计可知，C=C0*K1*K2*K3*K4*K5Kn，计算结果如下：,（一）基础路网的建立,（一）基础路网的建立,3、基础路网的绘制、小区划分如果是利用.tif图形导入TC时，直接在TC里描绘，并添加相应的属性；如果是利用CAD绘制完成后导入TC（导入之前确保路网连通性即打断交叉口，避免导入后难处理），并添加相应属性。这里提示填充属性要注意方法。可以借助选择集设置填充属性，如果没有建立选择集之前可以利用逻辑语言填充，最简单的VB中的循环结构。例如填充通行能力属性时：iflevel（道路等级）=1（快速路）thenlanes（车道数）*1300（单车道小时通行能力）elseiflevel=2thenlanes*1000elseiflevel=3thenlanes*600elseiflevel=4thenlanes*400。注：道路等级中1、2、3、4分别代表快速路、主干路、次干路、支路。,（三）型心及型心连杆的链接,型心通过型心连杆连接路网，型心连杆的阻抗代表小区内部出行成本。型心和型心连杆可以自动生成，自动生成型心及型心连杆之间需要在各自的属性框中添加Centroid字段；也可以根据需要进行手工绘制。,（四）创建路网前其它设置,1、公交预分配（preload）是路段上固定的基础流量，适合于对按固定路线运行的公共交通流量的分配。这些流量影响到路网上的车流量，但不包括在待分配的O-D矩阵中。2、单向交通当路网中存在单向交通路段时，在创建道路网络之前需要将这些路段属性进行单独设置。分为整个路网设置和局部路段设置：,（四）创建路网前其它设置,3、选择集和排除集（1）选择集当路网中存在一些特殊路段时，如公交专用道、货车专用道、单向交通、步行商业街、自行车专用道以及道路拥挤收费路段等，这些特殊路段的属性数据进行需要进行单独设置。通过选择工具箱，新建选择集并命名，然后再对应属性框中勾选，必须对应上。,（2）排除集排除集是相对选择集而言，如一个城市道路网规划，可以将规划路段做选择集，然后将其不能使用（Disable），使这些路段没有被激活，这就减少了重新创建路网带来的麻烦。,（四）创建路网前其它设置,3、转向惩罚当路径在一个节点处转向受到限制时，该路径的出行时间中可以添加一个转向惩罚，如禁止左转。根据转向如Left（左转）、Right（右转）、U-Turn（U型掉头转弯）、Through（直行）、Probhit（禁止转向）以及路段类型的变换确定惩罚值。对于全局转向惩罚设置：利用Network/PathSettingTurn，然后根据实际调查情况设置转向惩罚值。对于局部转向惩罚设置：首先定义转向惩罚工具箱，利用Network/PathTurnPenaltyToolboxNewTable，然后单击工具选择转向路段的起讫点（通过命令可以单独对每个转向惩罚设置不同的样式），设置相应的转向惩罚值并保存设置。,交通需求预测,交通需求预测是交通规划和交通仿真的重要依据，本文采用传统的“四阶段”法，包括交通生成预测、交通分布预测、交通方式划分预测和交通分配预测四部分。而交通分配预测一般作为方案测试，故一般不放于需求预测阶段。,（一）交通生成预测,交通生成预测的目标是在一个研究地区中每个交通区发生和吸引的出行量，它是通过对出行个体、交通区域或整个道路网络的出行特征和频率构建预测模型，分为出行产生预测和出行吸引预测两部分。1、交通发生预测在TransCAD中，交通发生预测通过PlanningTripProductionsCrossClassification/ApplyaModel/QuickResponse（交叉分类法/回归分析法/快速反应法）实现，一般常用交叉分类法。2、交通吸引预测交通吸引预测通过PlanningTripAttractionsCrossClassification/ApplyaModel/QuickResponse（交叉分类法/回归分析法/快速反应法）实现，一般常用回归分析法。,交通生成目的是通过建立小区居民出行产生量和吸引量与小区土地利用、社会经济特征等变量之间的定量关系，推算规划年各交通小区的居民出行发生量、吸引量。出行发生有两种单位：一种是以车位单位，另一种是以人为单位。只要数据全面，Excel在此阶段的功能也可以与TC媲美。交通发生预测采用原单位法，即根据居民平均出行次数*居住人口，这里常住人口和流动人口要分开计算，TC中采用的交叉分类法也是将原单位法分类，更精细而已；交通吸引预测采用回归分析法，即通过调查相关用地的吸引率，结合小区的土地面积和利用性质进行计算。,（一）交通生成预测,交通分配方法,交通分配是把各种出行方式的空间O-D矩阵量分配到具体的交通网络上，获得路段、交叉口交通量数据。交通分配是检验道路规划网络是否合理的主要依据，其主要作用如下：第一，把现状O-D矩阵分配到现状的路网上，可以分析交通负荷现状，如果调查部分路段流量，可以检验交通分配模型精度；第二，把未来O-D矩阵分配到现状的路网上，可以检验现状的路网是否合理，是否能满足未来要求，即评价现状路网；第三，把未来O-D矩阵分配到未来的路网上，评价规划方案，比较选择规划方案优劣，确定交通设施的建设顺序右。,一般交通分配方法,1、PA与OD的转换交通分配中应该使用的出行分布是O-D矩阵而不是PA矩阵，如果采用PA矩阵进行分配，对于由家出行中所有起点在非家庭一端的交通量，由于其出行起、终点正好与实际情况相反，这就使得这部分出行的分配结果并不是分配的期望值，因而分配出来的交通量必将与实际情况有着巨大的差异。因此，在道路网队机动车进行分配之前要把预测P-A矩阵转换为O-D矩阵（当量小汽车）。在TransCAD中，通过利用PlanningP-AtoO-DConcertP-AtoO-DMatrix，并设置相应参数。可以直接将客流人次矩阵转换为机动车矩阵，通过设置平均载客率（AverageOccupancy），如小汽车平均载客率为2.1，出租车为1.5，一起计算时为1.8左右。,一般交通分配方法,3、数据准备及分配过程进行交通分配需要准备的数据为：当量小汽车OD矩阵、已经标定好的路阻函数、已经创建好的道路网络及相关属性设置。在TransCAD中，通过利用PlanningTrafficAssignment来实现，一般选用用户均衡模型（UserEquilibrium，UE）。,2、关于UE和SUE模型的理解UE（用户平衡）模型满足Wardrop第一平衡原理，即每个OD对的各条被使用的径路具有相等而且最小的行驶时间，没有被使用的径路的行驶时间大于或等于最小行驶时间；SUE（随机用户平衡）模型满足Wardrop第二平衡原理，即在系统平衡条件下，拥挤的路网上交通流应该按照平均或总的出行成本最小为依据来分配。,OD反推单一路径OD反推,在TC中进行单路径O-D矩阵反推所需数据准备包括：节点层和道路层的地理信息文件；路网中路段信息；从道路层中创建的网络；种子（初始）O-D矩阵；所选的交通分配方法。数据准备完之后，利用PlanningO-DMatrixEstimation，填写相应的参数。,单一路径OD反推,第一，在路网层添加各种属性，并输入各路段属性值。其“AB-V”、“BA-V”表示路段双向流量，“AB-C”、“BA-C”表示路段双向通行能力，“AB-S”、“BA-S”表示双向速度，“AB-T”、“BA-T”表示路段双向行驶时间。第二，路段中路段流量的选取要依据一定的原则，比如要选取路网中车辆经过较多的路段，并且这些路段要相互独立，断面观测流量具有方向性并选择高峰小时