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行人与非机动车建模

在交通仿真软件中，行人与非机动车的建模是模拟城市交通系统的重要组成部分。TransModeler 提供了强大的工具和功能，可以详细地模拟行人和非机动车的行为，从而更好地理解和优化城市交通网络。本节将详细介绍如何在 TransModeler 中进行行人与非机动车的建模，包括模型的创建、参数设置、行为模拟以及结果分析。

行人建模

行人网络的创建

在 TransModeler 中，行人网络是独立于机动车网络的，需要单独创建。行人网络可以包括人行道、人行横道、楼梯、电梯、自动扶梯等元素。以下是创建行人网络的基本步骤：

1. 打开 TransModeler 软件：启动 TransModeler 软件，进入项目编辑界面。

2. 创建行人网络：

   • 在主菜单中选择网络->新建网络->行人网络。

   • 选择网络的名称和保存路径，点击确定。

3. 添加行人网络元素：

   • 人行道：在工具栏中选择人行道工具，然后在地图上绘制人行道。

   • 人行横道：选择人行横道工具，在合适的位置绘制人行横道。

   • 楼梯和电梯：选择楼梯或电梯工具，在需要的位置添加这些元素。

行人属性设置

行人属性的设置是行人建模的关键步骤。TransModeler 允许用户定义行人的基本属性，如速度、加速度、反应时间等。以下是设置行人属性的步骤：

1. 打开行人属性编辑器：

   • 在主菜单中选择行人->行人属性。

2. 定义行人类型：

   • 在行人属性编辑器中，点击新建按钮，创建一个新的行人类型。

   • 输入行人类型名称，如普通行人。

3. 设置行人参数：

   • 行走速度：设置行人的平均行走速度，单位为米/秒。

   • 加速度：设置行人在遇到障碍物时的加速度，单位为米/秒²。

   • 反应时间：设置行人在遇到突发情况时的反应时间，单位为秒。

   • 行人宽度：设置行人的平均宽度，单位为米。

   • 行人长度：设置行人的平均长度，单位为米。

行人行为模拟

TransModeler 提供了多种行人行为模型，包括基于规则的模型和基于代理的模型。用户可以根据具体的仿真需求选择合适的模型。

1. 基于规则的模型：

   • 路径选择：行人根据预定义的规则选择路径，如选择最短路径、选择最安全路径等。

   • 避障行为：行人遇到障碍物时会自动调整行走方向和速度。

   • 等待行为：行人在特定地点（如人行横道、电梯口）等待时的行为。

2. 基于代理的模型：

   • 代理属性：每个行人代理可以有自己的属性，如年龄、性别、行走目的等。

   • 代理行为：行人代理根据自己的属性和周围环境做出决策，如选择路径、避障、等待等。

行人仿真结果分析

行人仿真结果分析可以帮助用户评估行人网络的设计和行人流量的管理。TransModeler 提供了多种分析工具和报告，以下是一些常见的分析方法：

1. 行人流量分析：

   • 生成行人流量报告，分析特定时间段内的行人流量。

   • 使用行人流量图工具，可视化行人流量的变化。

2. 行人密度分析：

   • 生成行人密度报告，分析特定区域内的行人密度。

   • 使用行人密度图工具，可视化行人密度的分布。

3. 行人等待时间分析：

   • 生成行人等待时间报告，分析行人在特定地点的等待时间。

   • 使用行人等待时间图工具，可视化行人等待时间的变化。

示例：创建一个简单的行人网络

示例描述

我们将创建一个简单的行人网络，包括一条人行道和一个人行横道，并设置行人的基本属性和行为规则。

操作步骤

1. 创建行人网络：

   • 打开 TransModeler 软件。

   • 选择网络->新建网络->行人网络。

   • 输入网络名称SimplePedestrianNetwork，选择保存路径，点击确定。

2. 添加人行道：

   • 在工具栏中选择人行道工具。

   • 在地图上绘制一条人行道，从左到右，长度为 100 米。

3. 添加人行横道：

   • 选择人行横道工具。

   • 在人行道的中间位置绘制一条人行横道，长度为 10 米。

4. 定义行人属性：

   • 选择行人->行人属性。

   • 点击新建按钮，创建一个新的行人类型普通行人。

   • 设置行走速度为 1.2 米/秒，加速度为 0.5 米/秒²，反应时间为 1 秒，行人宽度为 0.5 米，行人长度为 1 米。

5. 设置行人行为规则：

   • 选择行人->行人行为。

   • 设置路径选择规则为最短路径。

   • 设置避障行为为自动调整方向和速度。

   • 设置等待行为为在人行横道处等待绿灯。

6. 运行仿真：

   • 选择仿真->运行仿真。

   • 设置仿真时间为 60 秒，点击运行。

代码示例

以下是一个简单的 Python 脚本示例，用于在 TransModeler 中创建行人网络和设置行人属性。假设 TransModeler 提供了 Python API 接口。

# 导入 TransModeler APIimporttransmodelerastm# 创建行人网络defcreate_pedestrian_network(network_name,save_path):""" 创建一个简单的行人网络 :param network_name: 网络名称 :param save_path: 保存路径 """# 新建网络network=tm.Network.create(network_name,save_path,network_type='行人网络')# 添加人行道sidewalk=tm.Element.create('人行道',network,start_point=(0,0),end_point=(100,0),width=3)# 添加人行横道crosswalk=tm.Element.create('人行横道',network,start_point=(50,-5),end_point=(50,5),width=10)returnnetwork# 定义行人属性defdefine_pedestrian_attributes(network,pedestrian_type):""" 定义行人属性 :param network: 行人网络 :param pedestrian_type: 行人类型 """# 获取行人属性编辑器pedestrian_attributes=network.get_pedestrian_attributes()# 新建行人类型pedestrian=pedestrian_attributes.create_type(pedestrian_type)# 设置行人参数pedestrian.set_speed(1.2)# 行走速度为 1.2 米/秒pedestrian.set_acceleration(0.5)# 加速度为 0.5 米/秒²pedestrian.set_reaction_time(1)# 反应时间为 1 秒pedestrian.set_width(0.5)# 行人宽度为 0.5 米pedestrian.set_length(1)# 行人长度为 1 米# 设置行人行为规则defset_pedestrian_behavior(network,pedestrian_type):""" 设置行人行为规则 :param network: 行人网络 :param pedestrian_type: 行人类型 """# 获取行人行为编辑器pedestrian_behavior=network.get_pedestrian_behavior()# 设置路径选择规则pedestrian_behavior.set_path_rule(pedestrian_type,'最短路径')# 设置避障行为pedestrian_behavior.set_obstacle_avoidance_rule(pedestrian_type,'自动调整方向和速度')# 设置等待行为pedestrian_behavior.set_wait_rule(pedestrian_type,'在人行横道处等待绿灯')# 主函数defmain():# 网络名称和保存路径network_name='SimplePedestrianNetwork'save_path='C:\\TransModeler\\Projects\\'# 创建行人网络network=create_pedestrian_network(network_name,save_path)# 定义行人属性define_pedestrian_attributes(network,'普通行人')# 设置行人行为规则set_pedestrian_behavior(network,'普通行人')# 运行仿真simulation=tm.Simulation.create(network)simulation.set_duration(60)# 仿真时间为 60 秒simulation.run()if__name__=='__main__':main()

非机动车建模

非机动车网络的创建

非机动车网络与行人网络类似，也需要独立创建。非机动车网络可以包括自行车道、摩托车道等元素。以下是创建非机动车网络的基本步骤：

1. 打开 TransModeler 软件：启动 TransModeler 软件，进入项目编辑界面。

2. 创建非机动车网络：

   • 在主菜单中选择网络->新建网络->非机动车网络。

   • 选择网络的名称和保存路径，点击确定。

3. 添加非机动车网络元素：

   • 自行车道：在工具栏中选择自行车道工具，然后在地图上绘制自行车道。

   • 摩托车道：选择摩托车道工具，在合适的位置绘制摩托车道。

   • 停车点：选择停车点工具，在需要的位置添加停车点。

非机动车属性设置

非机动车属性的设置包括车辆的基本属性和驾驶行为。TransModeler 允许用户定义非机动车的基本属性，如速度、加速度、反应时间等。以下是设置非机动车属性的步骤：

1. 打开非机动车属性编辑器：

   • 在主菜单中选择非机动车->非机动车属性。

2. 定义非机动车类型：

   • 在非机动车属性编辑器中，点击新建按钮，创建一个新的非机动车类型。

   • 输入非机动车类型名称，如自行车。

3. 设置非机动车参数：

   • 行驶速度：设置非机动车的平均行驶速度，单位为米/秒。

   • 加速度：设置非机动车在遇到障碍物时的加速度，单位为米/秒²。

   • 反应时间：设置非机动车驾驶员在遇到突发情况时的反应时间，单位为秒。

   • 车辆宽度：设置非机动车的平均宽度，单位为米。

   • 车辆长度：设置非机动车的平均长度，单位为米。

非机动车行为模拟

TransModeler 提供了多种非机动车行为模型，包括基于规则的模型和基于代理的模型。用户可以根据具体的仿真需求选择合适的模型。

1. 基于规则的模型：

   • 路径选择：非机动车根据预定义的规则选择路径，如选择最短路径、选择最安全路径等。

   • 避障行为：非机动车遇到障碍物时会自动调整行驶方向和速度。

   • 停车行为：非机动车在特定地点（如停车点）停车时的行为。

2. 基于代理的模型：

   • 代理属性：每个非机动车代理可以有自己的属性，如驾驶员年龄、性别、行驶目的等。

   • 代理行为：非机动车代理根据自己的属性和周围环境做出决策，如选择路径、避障、停车等。

非机动车仿真结果分析

非机动车仿真结果分析可以帮助用户评估非机动车网络的设计和非机动车流量的管理。TransModeler 提供了多种分析工具和报告，以下是一些常见的分析方法：

1. 非机动车流量分析：

   • 生成非机动车流量报告，分析特定时间段内的非机动车流量。

   • 使用非机动车流量图工具，可视化非机动车流量的变化。

2. 非机动车密度分析：

   • 生成非机动车密度报告，分析特定区域内的非机动车密度。

   • 使用非机动车密度图工具，可视化非机动车密度的分布。

3. 非机动车等待时间分析：

   • 生成非机动车等待时间报告，分析非机动车在特定地点的等待时间。

   • 使用非机动车等待时间图工具，可视化非机动车等待时间的变化。

示例：创建一个简单的非机动车网络

示例描述

我们将创建一个简单的非机动车网络，包括一条自行车道和一个停车点，并设置非机动车的基本属性和行为规则。

操作步骤

1. 创建非机动车网络：

   • 打开 TransModeler 软件。

   • 选择网络->新建网络->非机动车网络。

   • 输入网络名称SimpleBikeNetwork，选择保存路径，点击确定。

2. 添加自行车道：

   • 在工具栏中选择自行车道工具。

   • 在地图上绘制一条自行车道，从左到右，长度为 100 米。

3. 添加停车点：

   • 选择停车点工具。

   • 在自行车道的右侧位置添加一个停车点。

4. 定义非机动车属性：

   • 选择非机动车->非机动车属性。

   • 点击新建按钮，创建一个新的非机动车类型自行车。

   • 设置行驶速度为 5 米/秒，加速度为 1 米/秒²，反应时间为 1 秒，车辆宽度为 0.5 米，车辆长度为 1.5 米。

5. 设置非机动车行为规则：

   • 选择非机动车->非机动车行为。

   • 设置路径选择规则为最短路径。

   • 设置避障行为为自动调整方向和速度。

   • 设置停车行为为在停车点处停车。

6. 运行仿真：

   • 选择仿真->运行仿真。

   • 设置仿真时间为 60 秒，点击运行。

代码示例

以下是一个简单的 Python 脚本示例，用于在 TransModeler 中创建非机动车网络和设置非机动车属性。假设 TransModeler 提供了 Python API 接口。

# 导入 TransModeler APIimporttransmodelerastm# 创建非机动车网络defcreate_bike_network(network_name,save_path):""" 创建一个简单的非机动车网络 :param network_name: 网络名称 :param save_path: 保存路径 """# 新建网络network=tm.Network.create(network_name,save_path,network_type='非机动车网络')# 添加自行车道bike_lane=tm.Element.create('自行车道',network,start_point=(0,0),end_point=(100,0),width=3)# 添加停车点parking_point=tm.Element.create('停车点',network,position=(100,0),capacity=10)returnnetwork# 定义非机动车属性defdefine_bike_attributes(network,bike_type):""" 定义非机动车属性 :param network: 非机动车网络 :param bike_type: 非机动车类型 """# 获取非机动车属性编辑器bike_attributes=network.get_bike_attributes()# 新建非机动车类型bike=bike_attributes.create_type(bike_type)# 设置非机动车参数bike.set_speed(5)# 行驶速度为 5 米/秒bike.set_acceleration(1)# 加速度为 1 米/秒²bike.set_reaction_time(1)# 反应时间为 1 秒bike.set_width(0.5)# 车辆宽度为 0.5 米bike.set_length(1.5)# 车辆长度为 1.5 米# 设置非机动车行为规则defset_bike_behavior(network,bike_type):""" 设置非机动车行为规则 :param network: 非机动车网络 :param bike_type: 非机动车类型 """# 获取非机动车行为编辑器bike_behavior=network.get_bike_behavior()# 设置路径选择规则bike_behavior.set_path_rule(bike_type,'最短路径')# 设置避障行为bike_behavior.set_obstacle_avoidance_rule(bike_type,'自动调整方向和速度')# 设置停车行为bike_behavior.set_parking_rule(bike_type,'在停车点处停车')# 主函数defmain():# 网络名称和保存路径network_name='SimpleBikeNetwork'save_path='C:\\TransModeler\\Projects\\'# 创建非机动车网络network=create_bike_network(network_name,save_path)# 定义非机动车属性define_bike_attributes(network,'自行车')# 设置非机动车行为规则set_bike_behavior(network,'自行车')# 运行仿真simulation=tm.Simulation.create(network)simulation.set_duration(60)# 仿真时间为 60 秒simulation.run()if__name__=='__main__':main()

行人与非机动车的交互建模

在城市交通中，行人和非机动车的交互是非常重要的。TransModeler 提供了多种工具和功能来模拟这些交互，包括行人与非机动车的避让行为、行人过街时非机动车的减速行为等。本节将详细介绍如何在 TransModeler 中进行行人与非机动车的交互建模。

避让行为

1. 行人避让非机动车：

   • 在 TransModeler 中，行人避让非机动车的行为可以通过设置行人行为规则来实现。

   • 设置行人避让行为：

     • 选择行人->行人行为。

     • 在行人行为编辑器中，设置行人遇到非机动车时的避让行为，如自动调整方向和速度或停顿避让。

   • 示例：假设在一条繁忙的人行道上，行人需要避让快速行驶的自行车。

     • 选择行人->行人行为。

     • 设置避障行为为自动调整方向和速度。

     • 设置遇到非机动车时的最小安全距离为 1 米。

2. 非机动车避让行人：

   • 非机动车避让行人的行为可以通过设置非机动车行为规则来实现。

   • 设置非机动车避让行为：

     • 选择非机动车->非机动车行为。

     • 在非机动车行为编辑器中，设置非机动车遇到行人时的避让行为，如自动调整方向和速度或减速避让。

   • 示例：假设在一条自行车道上，自行车需要避让过街的行人。

     • 选择非机动车->非机动车行为。

     • 设置避障行为为自动调整方向和速度。

     • 设置遇到行人时的最小安全距离为 1.5 米。

行人过街时非机动车的减速行为

1. 设置减速行为：

   • 在 TransModeler 中，可以通过设置非机动车在接近人行横道时的减速行为来模拟行人过街时的情况。

   • 操作步骤：

     • 选择非机动车->非机动车行为。

     • 在非机动车行为编辑器中，设置非机动车在接近人行横道时的减速行为。

     • 示例：假设自行车在接近人行横道时需要减速到 3 米/秒。

       • 选择非机动车->非机动车行为。

       • 设置接近人行横道时的减速速度为 3 米/秒。

       • 设置减速区域的范围为 10 米。

2. 交互仿真：

   • 在 TransModeler 中，可以同时运行行人和非机动车的仿真，观察它们之间的交互行为。

   • 操作步骤：

     • 选择仿真->运行仿真。

     • 选择包含行人和非机动车网络的项目。

     • 设置仿真时间为 120 秒，点击运行。

   • 结果分析：

     • 生成行人和非机动车的流量报告，分析特定时间段内的流量变化。

     • 使用行人和非机动车密度图工具，可视化密度分布。

     • 使用交互行为报告工具，分析行人和非机动车的避让和减速行为。

示例：创建一个行人与非机动车交互的网络

示例描述

我们将创建一个包含行人和非机动车交互的简单网络，包括一条人行道、一条自行车道和一条人行横道，并设置它们的属性和行为规则。

操作步骤

1. 创建行人网络：

   • 打开 TransModeler 软件。

   • 选择网络->新建网络->行人网络。

   • 输入网络名称PedestrianBikeInteractionNetwork，选择保存路径，点击确定。

2. 创建非机动车网络：

   • 选择网络->新建网络->非机动车网络。

   • 输入网络名称PedestrianBikeInteractionNetwork，选择相同的保存路径，点击确定。

3. 添加人行道和自行车道：

   • 在工具栏中选择人行道工具。

   • 在地图上绘制一条人行道，从左到右，长度为 100 米。

   • 在工具栏中选择自行车道工具。

   • 在地图上绘制一条自行车道，与人行道平行，长度为 100 米。

4. 添加人行横道：

   • 选择人行横道工具。

   • 在人行道和自行车道的中间位置绘制一条人行横道，长度为 10 米。

5. 定义行人属性：

   • 选择行人->行人属性。

   • 点击新建按钮，创建一个新的行人类型普通行人。

   • 设置行走速度为 1.2 米/秒，加速度为 0.5 米/秒²，反应时间为 1 秒，行人宽度为 0.5 米，行人长度为 1 米。

6. 定义非机动车属性：

   • 选择非机动车->非机动车属性。

   • 点击新建按钮，创建一个新的非机动车类型自行车。

   • 设置行驶速度为 5 米/秒，加速度为 1 米/秒²，反应时间为 1 秒，车辆宽度为 0.5 米，车辆长度为 1.5 米。

7. 设置行人和非机动车行为规则：

   • 行人行为：

     • 选择行人->行人行为。

     • 设置路径选择规则为最短路径。

     • 设置避障行为为自动调整方向和速度。

     • 设置等待行为为在人行横道处等待绿灯。

   • 非机动车行为：

     • 选择非机动车->非机动车行为。

     • 设置路径选择规则为最短路径。

     • 设置避障行为为自动调整方向和速度。

     • 设置接近人行横道时的减速速度为 3 米/秒。

     • 设置减速区域的范围为 10 米。

8. 运行仿真：

   • 选择仿真->运行仿真。

   • 设置仿真时间为 120 秒，点击运行。

代码示例

以下是一个简单的 Python 脚本示例，用于在 TransModeler 中创建行人与非机动车交互的网络并设置它们的属性和行为规则。假设 TransModeler 提供了 Python API 接口。

# 导入 TransModeler APIimporttransmodelerastm# 创建行人网络defcreate_pedestrian_network(network_name,save_path):""" 创建一个简单的行人网络 :param network_name: 网络名称 :param save_path: 保存路径 """# 新建网络network=tm.Network.create(network_name,save_path,network_type='行人网络')# 添加人行道sidewalk=tm.Element.create('人行道',network,start_point=(0,0),end_point=(100,0),width=3)# 添加人行横道crosswalk=tm.Element.create('人行横道',network,start_point=(50,-5),end_point=(50,5),width=10)returnnetwork# 创建非机动车网络defcreate_bike_network(network_name,save_path):""" 创建一个简单的非机动车网络 :param network_name: 网络名称 :param save_path: 保存路径 """# 新建网络network=tm.Network.create(network_name,save_path,network_type='非机动车网络')# 添加自行车道bike_lane=tm.Element.create('自行车道',network,start_point=(0,10),end_point=(100,10),width=3)# 添加停车点parking_point=tm.Element.create('停车点',network,position=(100,10),capacity=10)returnnetwork# 定义行人属性defdefine_pedestrian_attributes(pedestrian_network,pedestrian_type):""" 定义行人属性 :param pedestrian_network: 行人网络 :param pedestrian_type: 行人类型 """# 获取行人属性编辑器pedestrian_attributes=pedestrian_network.get_pedestrian_attributes()# 新建行人类型pedestrian=pedestrian_attributes.create_type(pedestrian_type)# 设置行人参数pedestrian.set_speed(1.2)# 行走速度为 1.2 米/秒pedestrian.set_acceleration(0.5)# 加速度为 0.5 米/秒²pedestrian.set_reaction_time(1)# 反应时间为 1 秒pedestrian.set_width(0.5)# 行人宽度为 0.5 米pedestrian.set_length(1)# 行人长度为 1 米# 定义非机动车属性defdefine_bike_attributes(bike_network,bike_type):""" 定义非机动车属性 :param bike_network: 非机动车网络 :param bike_type: 非机动车类型 """# 获取非机动车属性编辑器bike_attributes=bike_network.get_bike_attributes()# 新建非机动车类型bike=bike_attributes.create_type(bike_type)# 设置非机动车参数bike.set_speed(5)# 行驶速度为 5 米/秒bike.set_acceleration(1)# 加速度为 1 米/秒²bike.set_reaction_time(1)# 反应时间为 1 秒bike.set_width(0.5)# 车辆宽度为 0.5 米bike.set_length(1.5)# 车辆长度为 1.5 米# 设置行人行为规则defset_pedestrian_behavior(pedestrian_network,pedestrian_type):""" 设置行人行为规则 :param pedestrian_network: 行人网络 :param pedestrian_type: 行人类型 """# 获取行人行为编辑器pedestrian_behavior=pedestrian_network.get_pedestrian_behavior()# 设置路径选择规则pedestrian_behavior.set_path_rule(pedestrian_type,'最短路径')# 设置避障行为pedestrian_behavior.set_obstacle_avoidance_rule(pedestrian_type,'自动调整方向和速度')# 设置等待行为pedestrian_behavior.set_wait_rule(pedestrian_type,'在人行横道处等待绿灯')# 设置非机动车行为规则defset_bike_behavior(bike_network,bike_type):""" 设置非机动车行为规则 :param bike_network: 非机动车网络 :param bike_type: 非机动车类型 """# 获取非机动车行为编辑器bike_behavior=bike_network.get_bike_behavior()# 设置路径选择规则bike_behavior.set_path_rule(bike_type,'最短路径')# 设置避障行为bike_behavior.set_obstacle_avoidance_rule(bike_type,'自动调整方向和速度')# 设置接近人行横道时的减速行为bike_behavior.set_crosswalk_rule(bike_type,'减速到 3 米/秒',10)# 主函数defmain():# 网络名称和保存路径network_name='PedestrianBikeInteractionNetwork'save_path='C:\\TransModeler\\Projects\\'# 创建行人网络pedestrian_network=create_pedestrian_network(network_name,save_path)# 创建非机动车网络bike_network=create_bike_network(network_name,save_path)# 定义行人属性define_pedestrian_attributes(pedestrian_network,'普通行人')# 定义非机动车属性define_bike_attributes(bike_network,'自行车')# 设置行人行为规则set_pedestrian_behavior(pedestrian_network,'普通行人')# 设置非机动车行为规则set_bike_behavior(bike_network,'自行车')# 运行仿真simulation=tm.Simulation.create([pedestrian_network,bike_network])simulation.set_duration(120)# 仿真时间为 120 秒simulation.run()if__name__=='__main__':main()

总结

通过以上步骤，用户可以在 TransModeler 中详细地模拟行人和非机动车的行为，从而更好地理解和优化城市交通网络。行人和非机动车的建模不仅包括基本属性的设置，还涉及行为规则的定义和仿真结果的分析。TransModeler 提供的强大工具和功能使得这些建模工作变得高效而准确。希望本节内容能帮助用户掌握行人与非机动车建模的基本方法和技巧。