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动态交通分配

动态交通分配（Dynamic Traffic Assignment, DTA）是指在交通仿真中，实时地根据当前交通状况（如交通流量、车速、延误等）动态调整车辆的路径选择和行驶行为，以模拟更加真实和复杂的交通场景。与静态交通分配不同，DTA能够考虑时间变化的影响，使仿真结果更加贴近实际情况。

在VISSIM中，动态交通分配主要通过以下几个方面实现：

1. 交通需求模型：定义不同时间段内的交通需求，包括出行起始点、目的地、出行时间和出行率等。

2. 路径选择算法：根据当前的交通状况，动态调整车辆的路径选择。

3. 仿真模型：模拟车辆的行驶行为，包括加速、减速、变道、信号灯控制等。

4. 反馈机制：将仿真结果反馈给路径选择算法，进一步调整路径选择和交通需求。

交通需求模型

定义交通需求

在VISSIM中，交通需求可以通过车辆输入（Vehicle Inputs）和交通流（Traffic Flows）来定义。车辆输入主要定义了车辆进入仿真网络的时间和地点，而交通流则定义了不同时间段内的交通流量。

车辆输入

车辆输入可以在网络编辑器（Network Editor）中定义。具体步骤如下：

1. 创建车辆输入：在Network Editor中，选择“Vehicle Inputs”工具，点击网络中的入口（Entry Point）或虚拟入口（Virtual Entry Point），创建车辆输入。

2. 设置车辆输入参数：在属性窗口（Attribute Window）中设置车辆输入的参数，包括：

   • 开始时间：车辆开始进入仿真网络的时间。

   • 结束时间：车辆停止进入仿真网络的时间。

   • 流量：每小时进入仿真网络的车辆数量。

   • 车辆类型：定义车辆的类型，如小汽车、卡车等。

   • 起始点和目的地：定义车辆的起始点（Entry Point）和目的地（Exit Point）。

交通流

交通流可以在网络编辑器（Network Editor）中定义，也可以通过外部文件导入。具体步骤如下：

1. 创建交通流：在Network Editor中，选择“Traffic Flows”工具，点击网络中的路径（Route），创建交通流。

2. 设置交通流参数：在属性窗口（Attribute Window）中设置交通流的参数，包括：

   • 时间段：定义交通流的时间段。

   • 流量：定义每个时间段内的交通流量。

   • 车辆类型：定义交通流中的车辆类型。

   • 路径选择：定义交通流的路径选择策略，如最短路径、最少时间路径等。

代码示例：定义车辆输入

以下是一个Python脚本示例，使用PyVISSIM库定义车辆输入：

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义入口点entry_point=vissim.Net.EntryPoints.AddEntryPoint(1,100,0,1)# 定义车辆输入vehicle_input=vissim.Net.VehicleInputs.AddVehicleInput(entry_point,1,0,1,1000)# 设置车辆输入参数vehicle_input.SetAttValue('VehType',1)# 设置车辆类型为1vehicle_input.SetAttValue('vPh',1000)# 设置每小时流量为1000辆vehicle_input.SetAttValue('Start',0)# 设置开始时间为0秒vehicle_input.SetAttValue('End',3600)# 设置结束时间为3600秒（1小时）# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

代码示例：定义交通流

以下是一个Python脚本示例，使用PyVISSIM库定义交通流：

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义路径route=vissim.Net.Routes.AddRoute(1,[1,2,3],1)# 定义交通流traffic_flow=vissim.Net.TrafficFlows.AddTrafficFlow(1,route,1,0,3600)# 设置交通流参数traffic_flow.SetAttValue('VehType',1)# 设置车辆类型为1traffic_flow.SetAttValue('vPh',1000)# 设置每小时流量为1000辆# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

路径选择算法

路径选择策略

在VISSIM中，路径选择策略可以通过多种算法实现，常见的路径选择策略包括：

1. 最短路径：选择从起点到终点距离最短的路径。

2. 最少时间路径：选择从起点到终点所用时间最少的路径。

3. 用户定义路径：用户可以自定义路径选择策略，如考虑路径的拥堵程度、信号灯等待时间等。

路径选择的实现

路径选择可以通过路径选择器（Route Choice）来实现。路径选择器可以根据当前的交通状况动态选择路径，并将选择结果反馈给仿真模型。

最短路径选择

最短路径选择可以通过Dijkstra算法实现。在VISSIM中，可以通过设置路径选择器的属性来选择最短路径策略。

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义路径选择器route_choice=vissim.Net.RouteChoice.AddRouteChoice(1,1,0,3600)# 设置路径选择策略为最短路径route_choice.SetAttValue('Strategy','ShortestPath')# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

最少时间路径选择

最少时间路径选择可以通过考虑路径上的行驶时间和信号灯等待时间来实现。在VISSIM中，可以通过设置路径选择器的属性来选择最少时间路径策略。

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义路径选择器route_choice=vissim.Net.RouteChoice.AddRouteChoice(1,1,0,3600)# 设置路径选择策略为最少时间路径route_choice.SetAttValue('Strategy','LeastTime')# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

用户定义路径选择

用户定义路径选择可以通过自定义路径选择算法实现。在VISSIM中，可以通过编写外部脚本来实现自定义路径选择。

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义路径选择器route_choice=vissim.Net.RouteChoice.AddRouteChoice(1,1,0,3600)# 设置路径选择策略为用户定义route_choice.SetAttValue('Strategy','UserDefined')# 编写外部脚本实现自定义路径选择# 例如，考虑路径上的拥堵程度defcustom_route_choice(vissim,route_choice):# 获取当前路径的拥堵程度congestion=vissim.Net.Links.ItemByKey(1).Vehs.InQueueLength# 根据拥堵程度选择路径ifcongestion<50:route_choice.SetAttValue('Route',1)else:route_choice.SetAttValue('Route',2)# 注册外部脚本vissim.Script.Register(custom_route_choice,'custom_route_choice')# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

反馈机制

反馈机制的原理

反馈机制是指将仿真结果实时反馈给路径选择算法和交通需求模型，以动态调整车辆的路径选择和交通需求。反馈机制可以通过仿真过程中的数据采集和分析来实现，常见的反馈机制包括：

1. 路径选择反馈：根据当前路径的拥堵情况，动态调整路径选择策略。

2. 交通需求反馈：根据当前交通流量、车速等参数，动态调整交通需求模型。

路径选择反馈

路径选择反馈可以通过仿真过程中的路径选择器动态调整路径选择策略。具体步骤如下：

1. 定义路径选择器：在Network Editor中定义路径选择器，并设置路径选择策略。

2. 采集路径数据：通过数据采集器（Data Collector）采集路径上的交通数据，如车速、拥堵程度等。

3. 分析路径数据：在仿真过程中，实时分析路径数据，并根据分析结果调整路径选择策略。

代码示例：路径选择反馈

以下是一个Python脚本示例，实现路径选择反馈：

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义路径选择器route_choice=vissim.Net.RouteChoice.AddRouteChoice(1,1,0,3600)# 设置路径选择策略为最少时间路径route_choice.SetAttValue('Strategy','LeastTime')# 定义数据采集器data_collector=vissim.Net.DataCollectors.AddDataCollector(1,1,0,3600)# 设置数据采集器的属性data_collector.SetAttValue('OutputVariables',['Speed','QueueLength'])# 定义路径选择反馈函数defroute_choice_feedback(vissim,route_choice,data_collector):# 获取数据采集器的数据speed=data_collector.GetAttValue('Speed')queue_length=data_collector.GetAttValue('QueueLength')# 根据数据调整路径选择策略ifspeed<30orqueue_length>50:route_choice.SetAttValue('Route',2)else:route_choice.SetAttValue('Route',1)# 注册路径选择反馈函数vissim.Script.Register(route_choice_feedback,'route_choice_feedback')# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

交通需求反馈

交通需求反馈可以通过仿真过程中的交通需求模型动态调整交通需求。具体步骤如下：

1. 定义交通需求模型：在Network Editor中定义交通需求模型，并设置初始交通需求。

2. 采集交通数据：通过数据采集器（Data Collector）采集网络中的交通数据，如流量、车速等。

3. 分析交通数据：在仿真过程中，实时分析交通数据，并根据分析结果调整交通需求模型。

代码示例：交通需求反馈

以下是一个Python脚本示例，实现交通需求反馈：

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义交通需求模型traffic_demand=vissim.Net.TrafficDemands.AddTrafficDemand(1,1,0,3600)# 设置初始交通需求traffic_demand.SetAttValue('VehType',1)# 设置车辆类型为1traffic_demand.SetAttValue('vPh',1000)# 设置每小时流量为1000辆# 定义数据采集器data_collector=vissim.Net.DataCollectors.AddDataCollector(1,1,0,3600)# 设置数据采集器的属性data_collector.SetAttValue('OutputVariables',['Flow','Speed'])# 定义交通需求反馈函数deftraffic_demand_feedback(vissim,traffic_demand,data_collector):# 获取数据采集器的数据flow=data_collector.GetAttValue('Flow')speed=data_collector.GetAttValue('Speed')# 根据数据调整交通需求ifspeed<30orflow>1200:traffic_demand.SetAttValue('vPh',800)else:traffic_demand.SetAttValue('vPh',1000)# 注册交通需求反馈函数vissim.Script.Register(traffic_demand_feedback,'traffic_demand_feedback')# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

实例应用

城市交通拥堵仿真

城市交通拥堵仿真是一个典型的动态交通分配应用场景。通过定义交通需求模型和路径选择算法，可以实时模拟交通拥堵情况，并通过反馈机制动态调整交通流。

定义交通需求

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义入口点entry_points=[vissim.Net.EntryPoints.AddEntryPoint(1,100,0,1),vissim.Net.EntryPoints.AddEntryPoint(2,200,0,1),vissim.Net.EntryPoints.AddEntryPoint(3,300,0,1)]# 定义车辆输入vehicle_inputs=[vissim.Net.VehicleInputs.AddVehicleInput(entry_points[0],1,0,1,1000),vissim.Net.VehicleInputs.AddVehicleInput(entry_points[1],1,0,1,800),vissim.Net.VehicleInputs.AddVehicleInput(entry_points[2],1,0,1,600)]# 设置车辆输入参数forinputinvehicle_inputs:input.SetAttValue('VehType',1)input.SetAttValue('Start',0)input.SetAttValue('End',3600)# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

定义路径选择

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义路径选择器route_choices=[vissim.Net.RouteChoice.AddRouteChoice(1,1,0,3600),vissim.Net.RouteChoice.AddRouteChoice(2,1,0,3600),vissim.Net.RouteChoice.AddRouteChoice(3,1,0,3600)]# 设置路径选择策略为最少时间路径forchoiceinroute_choices:choice.SetAttValue('Strategy','LeastTime')# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

实现反馈机制

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义数据采集器data_collectors=[vissim.Net.DataCollectors.AddDataCollector(1,1,0,3600),vissim.Net.DataCollectors.AddDataCollector(2,1,0,3600),vissim.Net.DataCollectors.AddDataCollector(3,1,0,3600)]# 设置数据采集器的属性forcollectorindata_collectors:collector.SetAttValue('OutputVariables',['Flow','Speed','QueueLength'])# 定义路径选择反馈函数defroute_choice_feedback(vissim,route_choices,data_collectors):fori,choiceinenumerate(route_choices):flow=data_collectors[i].GetAttValue('Flow')speed=data_collectors[i].GetAttValue('Speed')queue_length=data_collectors[i].GetAttValue('QueueLength')ifspeed<30orflow>1200orqueue_length>50:choice.SetAttValue('Route',2)else:choice.SetAttValue('Route',1)# 注册路径选择反馈函数vissim.Script.Register(route_choice_feedback,'route_choice_feedback')# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

高速公路交通流仿真

高速公路交通流仿真可以通过定义交通需求模型和路径选择算法，模拟高速公路的交通流，并通过反馈机制动态调整交通流。

定义交通需求

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义入口点entry_points=[vissim.Net.EntryPoints.AddEntryPoint(1,100,0,1),vissim.Net.EntryPoints.AddEntryPoint(2,200,0,1)]# 定义车辆输入vehicle_inputs=[vissim.Net.VehicleInputs.AddVehicleInput(entry_points[0],1,0,1,1500),vissim.Net.VehicleInputs.AddVehicleInput(entry_points[1],1,0,1,1200)]# 设置车辆输入参数forinputinvehicle_inputs:input.SetAttValue('VehType',1)input.SetAttValue('Start',0)input.SetAttValue('End',3600)# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

定义路径选择

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义路径选择器route_choices=[vissim.Net.RouteChoice.AddRouteChoice(1,1,0,3600),vissim.Net.RouteChoice.AddRouteChoice(2,1,0,3600)]# 设置路径选择策略为最少时间路径forchoiceinroute_choices:choice.SetAttValue('Strategy','LeastTime')# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

实现反馈机制

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义数据采集器data_collectors=[vissim.Net.DataCollectors.AddDataCollector(1,1,0,3600),vissim.Net.DataCollectors.AddDataCollector(2,1,0,3600)]# 设置数据采集器的属性forcollectorindata_collectors:collector.SetAttValue('OutputVariables',['Flow','Speed','QueueLength'])# 定义路径选择反馈函数defroute_choice_feedback(vissim,route_choices,data_collectors):fori,choiceinenumerate(route_choices):flow=data_collectors[i].GetAttValue('Flow')speed=data_collectors[i].GetAttValue('Speed')queue_length=data_collectors[i].GetAttValue('QueueLength')ifspeed<60orflow>1500orqueue_length>30:choice.SetAttValue('Route',2)else:choice.SetAttValue('Route',1)# 注册路径选择反馈函数vissim.Script.Register(route_choice_feedback,'route_choice_feedback')# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

交通信号灯控制仿真

交通信号灯控制仿真是动态交通分配中的另一个重要应用场景。通过定义交通信号灯的控制策略，可以模拟不同时间阶段的交通流量变化，并通过反馈机制优化信号灯的控制策略。

定义交通信号灯

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义信号灯signal=vissim.Net.Signals.AddSignal(1,100,0,1)# 设置信号灯的初始控制策略signal.SetAttValue('CycleTime',120)# 设置信号灯周期为120秒signal.SetAttValue('GreenTime',60)# 设置绿灯时间为60秒signal.SetAttValue('RedTime',60)# 设置红灯时间为60秒# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

实现反馈机制

# 导入PyVISSIM库importpyvissim# 创建VISSIM实例vissim=pyvissim.Vissim()# 定义数据采集器data_collector=vissim.Net.DataCollectors.AddDataCollector(1,1,0,3600)# 设置数据采集器的属性data_collector.SetAttValue('OutputVariables',['Flow','Speed','QueueLength'])# 定义信号灯控制反馈函数defsignal_control_feedback(vissim,signal,data_collector):flow=data_collector.GetAttValue('Flow')speed=data_collector.GetAttValue('Speed')queue_length=data_collector.GetAttValue('QueueLength')# 根据交通流量和排队长度调整信号灯的绿灯时间ifflow>1200orqueue_length>50:signal.SetAttValue('GreenTime',80)else:signal.SetAttValue('GreenTime',60)# 注册信号灯控制反馈函数vissim.Script.Register(signal_control_feedback,'signal_control_feedback')# 保存网络vissim.SaveNetAs('network.inpx')

通过以上示例，我们可以看到动态交通分配在不同交通场景中的应用。在实际操作中，动态交通分配可以通过多种方式实现，包括但不限于交通需求模型、路径选择算法和反馈机制。这些方法的综合应用可以使交通仿真更加真实和有效，为交通规划和管理提供有力的支持。