交通模拟工具主要可以分为四个不同的类别:
- 宏观(Macroscopic): 模拟如交通密度等车辆平均动态,average vehicle dynamics like traffic density are simulated
- 微观(Microscopic): 单独模拟每辆车及其动力学,each vehicle and its dynamics are modeled individually
- 中观(Mesoscopic): 宏观和微观模型的结合,a mixture of macroscopic and microscopic model
- 细观(Submicroscopic): 不仅模拟每辆车,还包括车内的各种功能,如变速,each vehicle and also functions inside the vehicle are explicitly simulated e.g. gear shift
宏观模型的优点通常是执行速度快。然而,微观或细观模型在模拟排放或特定路线时更为精确。因此,这篇文章聚焦于微观交通模拟(也就是说,SUMO 就是一个微观的仿真)。
下面是本文的结构:
- 首先,介绍交通模拟的一般工作流。
- 其次,展示一些可供研究人员使用的示例场景,免去他们初步设置复杂场景的需求。
- 接下来,解释不同的模型、概念和工具以支持交通研究者的工作。
- 最后,展望未来与 SUMO 的合作。
为了模拟交通,需要以下几个关键元素:
- 路网数据,道路路口等,Network data (e.g. roads and footpaths)
- 附加交通基础设施,Additional traffic infrastructure (e.g. traffic lights)
- 交通需求,可以理解为交通流量,Traffic demand
在定义场景后,通过视觉表示观察模拟对象(车辆、行人、交通灯)对于定性验证非常有用。为此,SUMO 提供了 SUMOGUI 应用程序,允许以不同速度观察模拟,并使用各种颜色选项突出显示各种方面,如速度、交通密度、道路高度或优先权规则。为了定量评估模拟场景,模拟提供了一系列可选择启用的输出文件(这些文件都为实验结果分析提供了便利):
- 车辆轨迹,包括位置和速度(Vehicle trajectories, including positions and speeds)
- 从模拟探测器收集的交通数据(Traffic data collected from modeled detectors)
- 在网络元素(边或车道)上聚合的交通数据(Traffic data aggregated over network elements)
- 在整个车辆或人的行程上聚合的交通数据(Traffic data aggregated over the whole trip of a vehicle or person)
- 交通灯切换的协议(Protocols of traffic light switching)
- 为整个模拟聚合的交通数据(Traffic data aggregated for the whole simulation)
- 排放、能源消耗等(Emissions, energy consumption)
这些输出文件可以使用 SUMO 工具进行可视化,或导入到其他应用程序中。
除此之外,本文还详细介绍了:
- 第四节描述了准备道路网络数据和交通灯的过程(也就是获得 network 的步骤)。
- 第五节解释了如何准备交通需求(交通流量的生成,包含「流量生成,ACTIVITYGEN,Flowrouter,DFROUTER」和「流量校准」)。这里作者给了一个全天真实流量的趋势,如下图所示:
- 第六节讨论了多模式和跨模式交通(也就是联程)。
- 第七节关注模拟验证(仿真参数的调整)。
- 第八节描述了行人模拟。
- 第九节分别描述了模型增强(例如车辆换到,sublane model)。
- 第十节描述了 SUMO 和其他工作的结合,通过 Traci,这里举了 V2X 的例子。