交通仿真的仿真软件

ⅥSSIM是一个微观的，以车辆驾驶行为基础的交通仿真软件。对很多的工程学科而言，仿真已经成为优化复杂的技术体系的不可或缺的工具。交通工程的专家结合三维动画效果，为技术专家和决策者提供可信，直观的演示效果。当一个项目耗资巨大，这种演示更显重要。ⅥSSIM被应用在70多个国家的项目中，这个数据可以说明一切。典型的应用范围如下：

对交叉口设计方案（环岛，有/无信号控制，跨线桥方式）进行比较

分析公交优先和轻轨加速方案

通行能力分析和公交优先方案测试

对于交通流控制，收费道路，路段控制系统，道路进口控制和特殊车道等交通管理系统进行分析

运用动态交通分配对大型道路网络进行可行性分析

完成高度专业的交通工程任务，例如铁路运行闭塞区段通行能力分析，收费广场或者边境控制管理

对交通平静区的交通仿真

公交集散地的客流仿真与可视化。建立具有三维效果的地下铁路车站和客流模型

利用EXCEL对不同参数对应的车辆延误进行比较 - TransModeler

TransModeler是一个综合宏观、中观和微观的多功能仿真软件，它以Caliper公司专门为交通应用而开发的地理信息系统（GIS）为基础，采用最新的交通行为仿真模型，为技术专家和决策者提供科学的仿真数据和形象的演示效果。它的应用功能包括：

·车辆出行状态仿真

·出行需求模型分析

·交通控制方案的仿真

·交通管理设施的仿真

·公交系统仿真

·收费站仿真

·事故和施工区仿真

·行人仿真

·车辆行驶路线的追踪

·停车仿真

·三维动态仿真功能

·综合仿真

TransModeler提供强大而灵活的数据输入和编辑功能，它支持多种格式的遥感图象并提供了一套与Google Earth并线协调和导入图像的功能，方便生成交通仿真网络的道路和设施等，将仿真功能的结果建立在真实地理数据的基础之上，并以实时动态的方式显现出来，其结果也可存储为WMV等格式进行日后的演示。

此外，TransModeler还提供一套GIS应用开发工具库（GISDK），用于系统的二次开发，使用者可以定制自己的界面并扩充其需要的功能。 由于历史的原因，有两个不同微观仿真软件共有一个相同

的名字“Paramics”。Paramics 最初由SIAS 公司于1986 年开发，之后的开发过程曾得到爱丁堡大学并行计算中心人员的协助。从1998 年开始，Paramics 则由SIAS 公司和Quadstone 公司分别开发、销售和提供技术支持。SIAS 公

司的版本现称为S-Paramics， Quadstone 公司版本称为　Quadstone Paramics。

Paramics 问世之后，获得了一系列的奖项，主要包括：

。1994年，《新科学家》杂志对Paramics做了报道；

。1994年，爱丁堡大学EPCC 和SIAS公司共同获得了苏格兰IT技术转化战略奖；

。1995 年，爱丁堡大学EPCC 和SIAS公司共同获得美国计算机世界Smithsonian IT奖；

。1998年，SIAS公司总裁Stephen Druitt 被英国女皇授予‘OBE’称号，表彰其在交通模型领域所作出的突出贡献。

（注：以下讨论有的内容适用于两个版本，而在英国的应用主要适用于S-Paramics，在美国的应用主要适用于Quadstone Paramics）

Paramics是为交通工程师和研究人员提供了一个崭新的计算工具，用于理解、模拟和分析实际的道路交通状况。Paramics的实时动态三维可视化用户界面、对单一车辆进行微观处理的能力、支持多用户并行计算，以及功能强大的应用程序接口，使得它从发行伊始就在交通仿真软件市场上引人瞩目，成为交通领域学术界和工程界都广泛采用的主流高级软件工具。到2004年为止，Paramics的最新版本是Version4.2，可以在所有常用的计算机系统上运行， *** 作系统可以是Windows9x/NT/2000/XP或UNⅨ。硬件平台可以是PC机或SUN工作站。Paramics包括完全并行的路阻计算模块，用来完成巨大规模路网的交互式路阻计算。理论上能够支持100万个节点（nodes）、400万个路段（links）和32000个区域（zones）的路网。它在ITS基础设施和拥挤道路网的仿真上有突出的表现。当前能仿真交通信号、匝道控制、与可变速度标志相连的探测器、VMS和CMS、车内路网信息显示装置、车内信息咨询、路径诱导等。路径诱导策略可以由用户API函数定义。

交通仿真

Paramics是一个完全集成化的软件，它集成了仿真、可视化、交互式路网绘制、自适应信号控制、在线仿真数据统计分析、跟驰、交通控制策略评价、交互式仿真参数调整等功能。能够从SATURN、NESA、CUBE(TRIPS）等相关交通软件读取有关节点和路段的信息。自从1996年第一个商业版的软件发行以来，Paramics一直在微观交通仿真的软件市场上占据重要地位。Quadstone公司发行的Paramics目前在世界许多国家得到了广泛的应用，在交通规划、管理和决策中起着举足轻重的作用。英国是Paramics的发源地，也是应用Paramics最广泛的地区之一，英国的联邦政府利用Paramics测试交通路网和高速公路的设计、评价交通控制策略和尾气排放水平、以及研究中远期的交通规划、管理战略。除联邦政府外，还有大约10个主要城市的地方政府也使用Paramics辅助交通管理和公共系统。在美国，加州大学埃文分校使用Paramics建立了埃文网络实验基地进行智能交通系统方面的研究；此外包括著名的OakRidge国家实验室、美国交通部等在内的美国众多私人咨询公司及学术机构都采用了Paramics进行相应的项目研究。其他使用Paramics的国家和地区包括澳大利亚、阿根廷、德国、比利时、丹麦、新加坡、中国香港、中国台湾等等。 城市混合交通流微观仿真系统（FLOWSIM ）是一套基于中国混合交通流模型开发的仿真系统，具有强大的交通数据处理能力和丰富的路网编辑功能，能够直观地表现交通流、信号控制以及路网的综合服务水平，适用于路网规划设计、交通管理与交通组织优化、交通控制系统优化设计和智能交通系统效益分析的仿真评价等。

主要功能 各种类型路网仿真：城市道路、高速公路、一般公路等干线或区域交通仿真。 交通组织与控制仿真：有信号交叉口、无信号交叉口、匝道、环岛控制等。 多种交通信号控制策略仿真：区域控制、干线协调、定时信号控制方案等。 交通预案分析研究：交通规划及管理方式（如渠化、单行线、禁行）、交通事故等异常交通状况对道路交通的影响。 模拟各种交通设施对交通行为的影响：车道限用标志、变道标志、道路指示牌、固定和可变信息板等。 交通仿真显示：多角度、多窗口的二维、三维仿真效果，逼真再现交通过程。 仿真过程中和仿真完成后可以输出交通仿真数据：流量、速度、旅行时间、延误时间等多种统计指标。 服务领域 各级交通组织与管理等政府职能部门 城市交通、城市建设等管理规划部门 科研院所、高等院校等研究机构 交通咨询公司和专业人士 软件特点 基于中国混合交通流的交通仿真模型：机动车跟驰、换道和并道模型、机非冲突模型、行人穿插模型、自行车骑行模型等； 仿真模型经过实地采集数据的标定和校验； 有中英文版本，清晰界面设计，方便理解和 *** 作； 自主知识产权，定期产品升级； 国内拥有专业的交通仿真模型研发和技术支持团队提供专业的软件 *** 作和使用培训。 出品公司

科进英华 （北京）智能交通技术有限公司，是以世界领先的动态交通仿真技术为核心的国家级高新技术企业。公司由中国科技部、英国贸工部联合支持的中英智能交通中心创办，致力于研究与开发畅通、安全、节能、环保的可持续发展智慧交通系统。产品服务覆盖全国并在海外智能交通建设中实现成功应用。包括：北京奥运会交通组织预案仿真平台、郑州市动态交通仿真平台、杭州市动态交通诱导系统、南宁市交通组织优化及仿真评价、迪拜城市交通需求管理。曾获科技部首届中国创新创业大赛 北京赛区“优秀企业”60强、广州创博会“智慧城市”7大主推项目之首，承接过2项国家863课题，拥有4项国家省部级科技进步奖、8项发明专利、16个软件著作权。

目前车联网和车路协同 (V2V, V2I, V2P... 统称 V2X) 是自动驾驶和智能交通领域研究的核心问题之一。简单来说，V2X 就是为车辆提供了上帝视角，可以获取更大范围、更准确的信息，从而优化驾驶决策。

在各种智能交通场景中，platooning (车队编排) 是一个很热门的话题。借助 V2X， platooning 可以减小车辆之间的安全距离。较小的安全距离可以增加道路的吞吐量，对于在高速公路上行驶的卡车编队，还可以减小风阻，降低能耗。

对于一般的研究机构，由于各方面的限制，很难在实车、实路上测试智能交通算法的性能。在这种情况下，仿真测试可以在一定程度上验证算法的有效性。

V2X 仿真中涉及到两方面：交通场景和网络通讯。

SUMO 可以实现交通场景的仿真，网络通讯方面的仿真软件有 OMNeT++ , NS3 等.

Veins (vehicles in network simulation) = SUMO + OMNeT++

从名字就可以看出来， Veins 是针对车联网的仿真软件。

Plexe (platooning extension for veins) = Plexe-SUMO + Plexe-Veins

Plexe 是在 Veins 中加入了 platooning 的元素。

在做 V2X 仿真时，如果对网络通讯方面的真实度要求不高，不需要模拟实际联网中的延迟、丢包等情况，可以只用 Plexe-SUMO，这样程序编写要简单很多。

Plexe-SUMO 是在 SUMO 基础上加入了 platooning 相关的元素，更方便 platooning 场景的搭建。另外，Plexe-SUMO 提供了 Python API ，可以在 python 中以 module 的方式调用，程序书写更简单。

本文首先介绍了 Plexe-SUMO python API 的安装方法，然后分析 Plexe-SUMO 官方给的 demo 程序 ，并在此基础上尝试构造我们自己的仿真场景。官方 demo 包括

本文重点分析 brakedemo.py 和 joindemo.py 两个程序。

在 platoon 场景中，车辆的速度控制一般采用 CACC (cooperative adaptive cruise control)，这里的 cooperative 就意味着车辆之间可以协作，共享信息。在 brakedemo.py 程序中，platoon 实现协同刹车，即使跟车距离比较短，也不会发生碰撞。

程序及注释如下：

该程序实现了单个车辆从中部加入 platoon 的过程

程序及注释如下：

以上 demo 涵盖了很多基本场景模块，如构造编队、队列分割、添加新 leader、换道、刹车等。基于这些模块，我们可以构造不同的仿真场景，测试自己的车联网和车路协同策略。

这里我们考虑一个 platoon 通过交通路口的场景。交通灯可以向一定范围内的车辆发送信号，信号中包含当前交通灯状态以及剩余时间等信息，platoon leader 基于这些信息作出决策，platoon 中哪些车辆可以通过，哪些车辆需要提前刹车避免闯红灯。

为了实现上述 V2X 场景，可以在 brakedemo.py 基础上做简单修改。需要注意的是，这里的 sumo 网络和配置文件不再是之前的 freeway，而是需要自己设计，加入交通灯等元素。

在车辆颜色方面，为了区分 leader 和 follower，我对 utils 中的车辆颜色做了一些修改，不再使用 random，而是将 leader 设定为红色， follower 设定为黄色。

platoon leader 在进入交通灯 100m 范围内就可以获得交通灯信息，知道当前状态和剩余时间，然后进行后续的 platoon split *** 作，分裂成两个 platoon。前部的 platoon 会正常行驶通过路口，后部的 platoon 在新的 leader 带领下刹车，停在路口处，等待下个绿灯通行。

程序及注释如下：

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