【辣眼深评】-我国自主研发的交通系统仿真平台的全面深入讨论：DynaCASTIM VS TESS！

itslu

thickicesong 在Dynasmart课题组一定能知道得更系统、详细了，真实好消息！

mojave

以前硕士论文也是做这个的
感觉做这个需要一个很强的团队才行
需要借鉴国外的很多
需要自己调查的内容也很多
很庞大的工程
很难做好

xjtuits

期待thickicesong继续在本版发表大作！
其实，开发类似DynaSmart和DynaMIT的系统尽管任务艰巨，但也并不像想象中的那样困难 真正困难的是如何在他们的基础上进一步改进模型。当然，系统要具体实施，工作量还是非常大的！我们很希望能通过DynaCASTIM体现出一些真正属于自己独有的东西，而不是原样复制别人的东东。对模型的重要修改思路已基本形成，究竟是否真的有改进还需要通过严格的测试才知道。DynaCASTIM开发进度暂时放慢，前段时间仔细阅读了王炜教授的大作“公路交叉口通行能力分析”之前半部分。目前，正在开发用于实时DTA系统的路口通行能力分析模块，主要任务是通过对进口道处流量的检测来估计单点信号控制器的配时参数（周期、各相位绿灯时间），并在线反复标定。在DTA系统开发过程中，感应式信号灯控制器的配时参数难于直接得到，因此打算采用一套方法进行在线估计。

xjtuits

DynaCASTIM新进展

DynaCASTIM的中观交通仿真器正在完善，道路通行能力分析模块正在开发过程中。通过采用最小延误模型估计感应式信号控制交叉口各相位的信号配时参数，从而得到交叉口各进口道在信号周期中的最大通过能力。中观交通模型包括运动模型（由速度-密度关系确定），确定性排队模型和容量模型。其中，交通信号控制由容量模型描述。

最近的测试结果表明，假定OD流量分配到最短路径上，且这些路径离线产生，并在系统启动时一次性调入内存，DynaCASTIM可在一台普通PC机上，用5分钟左右时间，一次仿真完近10万辆车在近50个交叉口的路网中16个小时的实际运行过程。效率还是较高的。

实用的模拟DTA系统将要通过多次仿真迭代，实现近似用户最优(UO)的动态交通分配，同时多样化的出行选择、动态OD估计和预测将花费大量的计算时间，这将在后续开发中逐一实现并测试，并向版友报告最新结果：）

附图是DynaCASTIM的几幅运行图，包括事件造成节段通行能力为0的情况下，车辆的分车道排队、路段密度变化及排队长度变化情况。








[ 本帖最后由 水寿松 于 2009-5-3 21:47 编辑 ]

harleych

图例中0~150是指什么，车流密度？平均延误？还是排队长度？图例应该更直接。
建议DynaCASTIM开发小组看看INRO的Dynameq，我觉得应该会有所收获。

xjtuits

谢谢harleych的建议！0~150是指车流密度，即1公里范围内的车辆数(pcu)。我的机器上装了Dynameq的demo版，它的用户界面做得相当不错。目前，DynaCASTIM的界面很粗糙，仅用于程序调试之用。我打算把界面的优化工作放到软件开发的最后阶段完成。
说到这里，就顺便谈谈Dynameq了。据公布的资料，Dynameq采用了简化的微观交通仿真模型实现动态交通分配，对交叉口处车辆的冲突运动也建立了仿真模型；它是基于事件驱动的，而不是定时间步长仿真。尽管Dynameq没有车辆的动画功能，但它是目前模拟DTA系统中仿真速度最快的。Dynameq目前可能还没有包含需求仿真的功能，主要用于交通规划，能够刻画交通流随时间的动态变化情况。
DynaCASTIM和DynaMIT-R, DynaSmart-X一样，要求能够实时在线运行，能在线提供交通网络中当前和未来一段时间内的交通状况，以便为交通控制和交通诱导等系统提供所需的交通信息。至于以后是否要开发出一套用于交通规划的版本（类似Dynameq,DynaSmart-P,Transmodeler等），现在还没有确定。国外的类似软件几乎每一个都有15年以上的开发历史，DynaCASTIM的开发也将是一个不断改进和完善的过程。在这个过程中，已经得到了不少版友的建议，衷心希望大家能够继续提出各种意见！DynaCASTIM每次取得阶段性的进展，我也将及时向各位报告结果。
目前，我正在做DynaCASTIM的需求仿真部分，进展很顺利。先做单机版，同时已有成员在考虑如何把DynaCASTIM做到基于CORBA的分布式计算平台上，以便能够实时在线运行。

flyangus

[这个贴子最后由flyangus在 2006/02/07 04:10pm 第 1 次编辑]

首先要说的是上面这两个软件都做的很不错，以下我的一些看法，可能有不对的地方请见谅。我想说的是这样做软件的意义何在？
我是浙大的，我们团队早在一年前就开发出了微观交通仿真软件，半年前伪3D模式的2.0版也开放成功了，现在正在开发3.0版。但是我们面临着一个问题，没人会来使用我们的软件。以学校的模式，开发软件存在两大问题，1、即使你开发出来了，也不会有人使用，当然也许在同济会好一些。2、开发的效率低下，程序的质量无法保证，因为你根本就不是公司化的运营机制。其实编一个软件不难，但是要把软件编好却很难。
在高校，主要还是搞研究，其实要搞研究，根本不要把软件做的多么多么的花梢，你只要运算出结果，验证自己的算法就行。我不知道DynaCASTIM小组是以什么模式开发的，我想说的是你要是想开发出一个商业软件，那就找现成的那些可行算法，然后做好设计，鼓足干劲把他做好，做好以后想尽一切办法进行推销和合作，但是做好以后你也肯能会面临同样的问题“没有人使用”，到时就很不爽了。要是你是在高校，不管是学生还是老师，你都是在搞科研的，软件只是你的附带产物。
在中国有没有真正的以公司运营方式在做的交通公司（或团队），那样才可能会做好，自已做的东西才能有意义。

cscuwy

非常同意richterzqx 的观点————————
国内做过交通仿真的很多，但真正达到实用化的现在还没有。一般都是科研单位为了课题需要或为了博士毕业。
同济在交通（大交通）方面率先做了很多软件，但到目前为止好像是没有一个产业化很好的东西？？？东南也是这样^_^
  
除了版主讲的几个软件，现在新出来的TransModeler（美国Caliper公司）仿真效果非常好，大家不妨试试！

xjtuits

看了楼上两位的帖子，感觉这种看法是国内目前对自主开发微观交通仿真软件最普遍的观点。我的师叔（现为广东省ITS重点实验室主任）也告诫我对开发DynaCASTIM不要太乐观，国外每个类似软件几乎都有15年以上的发展历史！尤其对我们所在的一个地方科学院来说，能够资助我们干多久，确实要打一个问号。我负责的ITS研究小组有10多个人，包括吉林大学和北京交大两位交通运输界大牛的弟子，4名西安交大研究生和其他研发人员。但坦白地说，DynaCASTIM目前3万多行代码全是我一个人写的，我也在负责交通控制算法组的工作，工作量实在够大！其他成员在做相关工作包括参数标定和客户端软件开发等。对于系统的仿真和现场测试，师叔可以提供帮助；同时北京市交通信息管理部门也同意为系统的现场测试提供数据，包括北京上万辆出租车采集的实时交通数据；最近，我们将和他们谈合作的事情。师弟现在美国跟随着DynaSmart的开发者攻读学位，他向Maryland University和MIT的两位博士（两位博士均曾是TrEPS课题组成员）谈到了DynaCASTIM，他们也提供了一些建议。
DynaCASTIM的主要用途是提供短期交通预报信息，为ATMS和ATIS提供最关键的信息支撑，使前摄式的交通管理成为可能。正因为其关系到ITS能否真正成功实施，美国联邦公路局才投入了将近1500万美元、近15年的时间来发展TrEPS（实时交通估计与预测系统）项目。台湾交通运输研究所也在发展类似研究计划，即DynaTAIWAN，由逢甲大学的胡大瀛教授主持（胡教授是DynaSmart最初的3名主要奠基者之一）。TrEPS的成功，将直接推动交通信息服务整个产业的进步（如车载导航仪等）。今年上半年，《交通运输系统工程与信息》杂志上将有一篇介绍TrEPS在美国发展概况的综述性文章，感兴趣的版友可以看看。我们只是交通界的一群小辈，现在极少有人相信我们能开发成功TrEPS。从MIT和Maryland University公开的技术资料来看，TrEPS技术远比微观交通仿真器的复杂；开发微观交通仿真软件真正的难度不在技术，而在组织管理和投入上。美国的TrEPS水平无疑世界一流，如师弟所说，TrEPS不能说未来是成功还是失败，只能说完善与否，它的技术总是有用的。DynaCASTIM的前途如何，我想现场测试数据是最有说服力的（即是否能够准确地估计并在线预测交通），“数据面前人人平等”：）
个人认为，同济大学的微观交通仿真研发在国内具有重要地位；同样，东南大学的Transtar也具有里程碑式的意义，尽管跟国外的同类软件相比可能存在很大差距。能够坚持做这种苦差事的人是值得敬佩的！尽管国外的微观交通仿真软件已经做得很牛了，但真正适合中国国情的可以说没有。Paramics和Vissim尽管做得很好，但模型我始终认为是MIT的最好，特别是MITSIM是目前唯一能够通过现场集合化数据（流量、密度等）进行模型参数自动标定的系统；林肯实验室和MIT曾将MITSIM用于评价一个美国历史上最大的隧道项目（近100亿美元的投资）。我们实验室在双机集群平台上安装了MITSIM，其仿真效率和模型现实性确实非常优秀。MITSIM目前已开放了绝大部分源代码（路网编辑器RNE除外），开发微观交通仿真软件的版友可从MIT的ITS网站上下载），应该会有所启发的。
上面很杂乱地说了许多，可能说得不清楚，见谅！

bitter80

要开发出国人自己的仿真、规划软件，还需要很艰辛的路程啊！在借鉴国外同行优势的基础上，继续努力！

xjtuits

附件中是DynaCASTIM的演示录像（有些慢，软件实际运行速度很快）。

目前正在做动态OD估计与预测模块和出行者信息响应行为组件。

71_DynaCASTIM的演示录像.rar (1.04 MB, 下载次数: 523)

2009-5-3 21:49 上传

点击文件名下载附件

[ 本帖最后由 水寿松 于 2009-5-3 21:49 编辑 ]

itslu

xjtuits，你模拟出行者信息响应行为用的是哪个模型啊？ 谢谢！你计算动态OD矩阵和预测，是用流量倒推OD吗？谢谢

xjtuits

itslu,信息响应行为模型主要采用Logit族模型(MNL, C-Logit, PS-Logit,Nested Logit等)，只知道该怎么用，尚未深究原理。OD矩阵是采用流量和行程时间进行推估的。我想，TrEPS成功实施的关键是需要解决四个主要问题：动态OD矩阵估计与预测精度、出行选择行为（包括信息响应行为）模型、道路交通流模型的精度及鲁棒性，还有就是计算效率。前三个都是难啃的骨头，只能不断去完善，一下子不可能得到完美解决。

宋涛

下面引用由xjtuits在 2006/03/21 08:42am 发表的内容：
…… 我想，TrEPS成功实施的关键是需要解决四个主要问题：动态OD矩阵估计与预测精度、出行选择行为（包括信息响应行为）模型、道路交通流模型的精度及鲁棒性，还有就是计算效率。前三个都是难啃的骨头，只能不断去完善，一下子不可能得到完美解决。

请教，关于“道路交通流模型的精度”此意何解？
是否指的是在应用道路交通流模型对交通流传播建模是计算动态路段形成时间所考虑的精度？
似乎，这方面的工作首先就是涉及到模型参数的标定？？
还请 xjtuits 指教！

xjtuits

宋涛，不用客气！目前DTA的相关文献中的道路交通流模型大部分采用的是Greenshield速度-密度(K-V)模型，还有路口处的排队模型。K-V模型反映的是稳态交通流的速度-密度关系，基于该模型建立的中观交通仿真器去模拟动态交通流的变化规律可能会有问题。如果DTA只是用于交通规划，采用此模型应该可行。还有就是DynaSmart等系统对K-V模型中的参数是比较敏感的，特别是其中给定了一个最小速度参数，仿真结果对该参数比较敏感，如果标定不好模型可能就失真了。最好的模型应该是即使标定的模型参数有些变化，但仿真结果仍然相当稳定并且符合现场数据（现场数据往往是带有偏差的，有的检测器失效还可能导致检测数据完全错误，用来标定模型参数时会有问题）。
K-V模型需要检测交通密度进行标定，这也是一个问题，检测器一般提供时间占有率信息，只能间接反映交通密度。DynaMIT去年在Hampton测试时实际上用的是流量-速度关系模型。还有就是恶劣气象情况下，K-V模型的结果并不好。或许是检测数据有问题，但也有可能此时K-V模型用于描述动态交通状况本来就是完全错误的。比如结冰的路面，车流的运动还符合K-V关系吗？ 一些偶然的交通事件很难检测，但甚至会对网络交通流带来影响。我觉得现在的道路交通流模型并未完善，有待解决的问题还是不少的。
MIT有的研究者提出建立速度和密度、流量的模糊聚类或者神经网络等模型，但问题是此时模型缺乏清晰的物理意义，而且需要采集大量数据进行参数标定。现实中，不可能对每条路段都去标定这些参数；而且对神经网络，有噪声的训练样本可能得到的训练结果也不一定就好。这些都是问题，得一步一步解决。