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道路交通仿真系统研究与实现

崔建明  
【摘要】: 随着经济的快速发展,城市汽车保有量大量增加,给人类在迈向汽车文明的同时,带来诸多的交通问题,如道路拥堵、交通混乱、交通事故等等。为适应经济高速发展,保证经济和城市规模的扩大的需求,需要对城市交通进行大规模的改造或者重建,其中包括:进行城市交通的重新规划、新建城市道路:大型设施,以及对老城区和现有道路进行改、扩建。所有这些都需要对汽车流量及其特性进行调查研究、分析预测。此外,不断增加的道路需求与有限的道路投资矛盾不断加剧,使得挖掘现有道路网通行潜力成为一个日益重要的课题。 由于计算机技术、通讯及信息技术的发展,使得越来越多的智能化手段应用于交通分析与控制当中,ITS也随之得到建立与发展。经过几十年的革新,ITS的研究已逐渐发展到大规模的应用,并且在交通的管理中起到举足轻重的作用。作为ITS系统有机组成中的重要部分之一就是交通流仿真,交通流仿真系统为ITS的交通诱导系统提供智能驱动来源。交通仿真作为具有举足轻重的多学科交叉的综合学科越来越被重视。 在城市道路交通分析中使用“道路交通仿真系统”,可以对‘城市再规划”、对道路的新建和改、扩建的效果做出事先验证;可以评价新建的大型设施对周边道路交通环境产生的可能影响;可以对“缓解交通堵塞对策”的有效性进行评估。 论文的主要工作如下: 一、针对现有的仿真技术的特点,对系统仿真的体系结构设计及方法进行阐述。分别从用户为主体开始,对系统服务对像、逻辑功能、物理框架等方面的仿真系统进行分析,揭示交通仿真的必要性。 二、对现有的仿真模型进行对比分析,萃取出更为有效的仿真思路。围绕新的仿真思路,对现有国内的交通状况进行分析,划分出几种交通现象相对应的仿真模型,针对性的对部分问题进行分析。 三、通过对现有仿真技术的分析,构造实现相应功能的仿真体系。包括系统理论基础、系统构架、以及计算模型分析。 四、对交通仿真进行软件设计。包括了目标对象类的构建,智能模块的分析设计,最后引入图像编程。图像仿真使得效果更加直观,面向对象的编程方法也使程序的可维护性得到保障。 五、介绍相关其他主要的技术。包括信息数据的分布式共享与信息分布式采集技术实施方法,以及面对大量数据处理提供的解决方案 六、有限元方法在交通管理以及分析中的仿真作用作初步的探索。这种方法利用现有的有限元工具的流体分析功能,对交通流在时间变化的条件下交通流变化进行趋势研究。


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