【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！

宋涛

下面引用由xjtuits在 2006/03/21 06:22pm 发表的内容：
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 ...

OK！多谢回答！不过看样子还是回到老问题上了！
使用速—密关系来计算缺陷是明显的，速密模型是长期经验（实测）数据的积累平均结果，如果用于考虑动态交通流传播，确实不和实际要求。现在看文献上说，用Daganzo教授提出的Cell Transmission Model（CTM模型）来模拟路网上的交通流传播的较多，虽然说CTM模型是LWR模型（运动学模型）的差分离散形式，但是比单纯的速密模型进了一步，对于动态的交通流传播的模拟还是足够的。还有就是，实际的仿真系统中，对于交通流的传播建模还是更加依赖于成熟的模型，对于现有文献中做出研究的高阶流体模型用的非常少了。
Fluid dynamics models and their applications in transportation and pricing ,Soulaymane Kachani and Georgia Perakis , European Journal of Operational Research 170 (2006) 496–517
这篇paper上综述一阶、二阶道路交通流中的流体模型在动态交通分配及收费中的应用，那么看起来，还有东西可以做喽？

xjtuits

复杂的交通流模型用于DTA，对大规模路网，计算效率是个问题，制约了其实际应用。工程中简单可靠的模型更有生命力。高阶流体模型的理论基础似乎并不完全可靠。CTM用于大规模路网，计算效率可能难以满足要求，并且其关于交通流密度低于拥挤密度的假定与实际相悖。做硕士论文时，导师曾建议以元胞自动机和Petri网作为基本工具，研究交通仿真和控制问题。看了一些资料后，感觉CA模型规则过于简单，做定性的分析，能够解释一些交通现象是可以的，但如果要求仿真器能够定量地模拟现实交通系统，则难度较大。后来，还是觉得跟车换道等模型比较可靠一些，也采用了这些模型来做微观仿真器。
对交通流模型，我实在没有多少发言权，只要能够大致理解别人的工作并能拿来用就可以了。我不大清楚现在CA或者CTM等模型的研究进展如何。我想，任何一个模型，要完全描述现实的交通现象都是不大现实的，或许做混合模型或者混合仿真(Hybrid simulation)更有现实意义一些。

itslu

xjtuits，你开发完这个软件要基于实际路网应用吗？你这个软件对于信号配时是如何考虑的啊？谢谢！

xjtuits

是的，希望软件能够实际应用。在原型出来后，会进行严格的现场测试。北京市交通信息管理部门要求5月份就能看到DynaCASTIM的初步现场测试结果。不过这个软件毕竟复杂，可能是来不及了。
目前考虑固定配时和感性控制器的配时问题，采用HCM 2000中的方法进行通行能力的标定。我们也在做信号控制和交通诱导的结合研究，探索中。

renqing1976

我不是交通专业的，但是目前的研究工作以交通为背景，知道的没有各位大师们那么清楚了，我现在的工作就是想用GA,SA对交通中的模型的参数进行校正，但是真正成熟的模型是哪些？有关模型的文章，哪些比较成熟？在交通界得到广泛的认可？

itslu

不太明白80楼的意思，参数校正指的是什么？GA，SA这两个算法的强项是优化性能比较好啊，你是想用这两个算法计算已有的模型优化吗

xjtuits

遗传算法(GA)在交通模型参数校正中有应用，但局限于小规模校正问题；SA应该是模拟退火算法吧?对优化过程中跳出局部最优有帮助。在仿真DTA系统中，面临的是大规模（优化变量上万个）、非线性、模型无解析形式、随机的优化问题，优化中难于处理的问题都给遇上了！现在得知的是对于这类问题，采用Box-Complex和SNOBFIT结合的优化算法，可以取得比较满意的结果。或许也可以在你的工作中试一下这类算法。

xjtuits

DynaCASTIM中的所有借鉴DynaMIT的主要交通模型与算法已于近日完成，但还没有把这些软件模块联合起来调试（估计要花不少时间），目前正在定义输入输出数据文件格式和开发数据文件分析程序。由于DynaMIT近来已有重要改进，并且我们也有新的思路形成，完成DynaCASTIM软件原型还需要花不少时间，争取年底前能够做出来。DynaMIT课题组目前把重点转移到了模型参数的离线和在线标定，这是十分复杂的问题。

woniu

请问从哪里可以获得一些有关DynaMIT的主要交通模型与算法方面的技术文档,现在网站上好像只可以下载一个简单的介绍.在学习的过程中发现对这个比较感兴趣,想花些时间好好研究一下.

xjtuits

Network State Estimation and Prediction for Real-Time Transportation Management Applications.

Abstract:

Advanced Traveler Information Systems (ATIS) and Advanced
Trac Management Systems (ATMS) have the potential to contribute
to the solution of the trac congestion problem. DynaMIT is a real-
time system that can be used to generate guidance for travelers. The
main principle on which DynaMIT is based is that information should
be consistent, and user optimal. Consistency implies that the trac
conditions experienced by the travelers are consistent with the condi-
tion assumed in generating the guidance. To generate consistent user
optimal information, DynaMIT performs two main functions: state
estimation and prediction. A demand simulator and a supply simu-
lator interact to perform these tasks. A case study demonstrates the
value of the system.

介绍DynaMIT的论文，原文于2001年发表在"Network and Spatial Economics"期刊上。

85_介绍DynaMIT的论文.pdf (996.35 KB, 下载次数: 451)

2009-5-3 21:53 上传

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[ 本帖最后由 水寿松 于 2009-5-3 21:53 编辑 ]

UFO

我有很长时间没有浏览网上的论坛，今天从xjtuITS给杨齐博士的帖子上才知道了这个地方，很高兴。国内很多大佬特别是黄海军教授在此，引出了很多精辟的发言，当然要感谢版主的功劳。
看到本帖中两个PK的软件，已经走的很远，一方面为他们高兴，另一方面也感到惭愧。我们也有一些话要说，一些问题要问，但是第一次发帖，暂且打个招呼：各位辛劳。

UFO

[这个贴子最后由UFO在 2006/08/13 04:43pm 第 1 次编辑]

有以下短句陈述我们目前的工作和主要思路：
1、我们是西安交通大学的，在交通领域属于挂名外行介入——交通大学似乎应该。。。但是。。。
2、中国的交通现状特别是参与者的行为习惯，在短期内无法被改变。这种行为习惯导致中国的交通现状与西方发达国家有本质的不同，其一表现在个体攻击性有时甚至超过了规则和道德的约束性，其二表现在弱势交通参与者频繁的违规，已经到了足以影响宏观交通现状的地步。因此，在较长的一个时期，研究并给出适合于中国城市的交通参与者行为模型，是有意义的。
3、我们在短期内，不幻想实现全面的、整个城市路网的微观仿真，而致力于实现“相对真实的，在运算能力上可以被接受的”3种交通参与者模型。
4、模型重点研究：1）交通参与者在交叉口内发生冲突时的典型行为表现，构建相对合理的冲突行为模型，这对交叉口通行能力的仿真至关重要。2）中国城市内交通参与者的非规范行为，包括骑线行驶、异常近距离跟驰、初学者行为、弱势交通参与者违规、拥堵逃逸等。这些行为在中国城市的大量存在，已经到了不能被忽视的地步。
5、短期内可以拿出的是一个单一交叉口微观仿真平台，含有多形态路网输入、3种交通参与者的断面发车（？）模型和交通参与者行为模型，以及统计模块。这个平台主要用于验证我们模型的适用性。
6、去年申请到国家自然科学基金资助，研究交叉口内的冲突避碰模型，这也是我们构建的交通参与者行为模型的一个关键环节。
眼瞅着别人已经开发出实用化的大型仿真软件，我们也着急，但是想想自己工作的重要性，还是好好种地吧，收获的事情以后再说了。

thickicesong

[这个贴子最后由水寿松在 2006/08/29 01:51pm 第 2 次编辑]

动态中国实时交通预报系统DynaCHINA
智能交通系统(Intelligent Transportation Systems ,ITS)利用当前最新的计算机、通讯和控制技术监视、管理和控制交通系统，有潜力改善交通条件和减少出行延误。ITS向用户提供各种交通信息和出行建议。出行者能据此做出及时而准确的出行决定。ITS技术的成功应用高度依赖对当前和即将出现的交通条件的及时而准确的估计。因此，迫切需要交通预报系统(Traffic estimation and prediction system, TrEPS)。
天气变化无常，天气预报系统的重要性不言而喻。人们十分依赖天气预报，出门前必看天气预报成为了人们的习惯。交通预报跟天气预报类似，但交通预报难度更大。因为天气状况的演变不会受到天气预报信息的影响；而交通预报信息发布后出行者可能相应改变出行计划，以至改变未来的交通状况，从而使当前的预报信息可能变为无效。因此，在交通预报中，必须考虑出行者对交通预报信息的响应行为，而且交通预报需要快速做出。交通预报按时效长短分为临近预报(未来 2小时以内)和实时预报(未来15分钟以内)。临近预报可帮助出行者在出行前选择出行方式、出发时间和出行路线以避免拥堵；实时预报可帮助出行者在途中根据需要改变出行路线以减少出行延误。
在美国，联邦公路总局于1994年启动了动态交通分配(Dynamic Traffic Assignment, DTA)项目。该项目目标是开发一套实时交通预报系统。1995年10月，联邦公路总局分别与麻省理工学院和奥斯汀德克萨斯大学（后续开发在马里兰大学）签署委托研究协议。经过三年研发，这两个研发团队分别开发出一套TrEPS原型。其中，麻省理工学院开发出来的原型命名DynaMIT(Dynamic Network Assignment for the Management of Information to Travelers); 奥斯汀德克萨斯大学和马里兰大学开发出来的原型命名为DYNASMART(DYnamic Network Assignment Simulation Model for Advanced Road Telematics )。
在中国，西安交通大学于2000年启动了类似的动态交通分配项目。2004年后该项目在山东省科学院继续开发。目前已成功开发出TrEPS原型。该原型正式命名为动态中国 (Dynamic Consistent Hybrid Information based on Network Assignment，DynaCHINA)，寓意为:“让中国堵在路上的车开动起来，路路畅通”。
DynaCHINA是一套实时动态(Dynamic)交通预报系统，估计和预报当前和未来的交通条件。为保证提供给出行者的信息是准确的，DynaCHINA提供的诱导是一致的(Consistent)，意为该信息与出行者将遇到的交通条件是吻合的。DynaCHINA提供的是用户最优诱导，用户不可能找到比DynaCHINA更好的路线。DynaCHINA利用历史数据和实时监视数据作为输入，产生基于预测的关于出行方式、出发时间、行前路线和途中改道的诱导。混合信息指的是DynaCHINA利用各种数据源（历史、监视、起讫点数据和浮动车数据）和混合优化技术实时产生可靠的交通预报和出行诱导信息（出发时间、出行方式和路线建议）。DynaCHINA提供的信息是在动态网络分配(Network Assignment)的基础上产生的。

thickicesong

DynaCASTIM正式定名DynaCHINA(动态中国)。IEEE Pervasive Computing magazine将于10月刊登DynaCHINA特别报道（Feature Article)。IEEE是世界上最大和最著名的科学家联盟之一。这标志着DynaCHINA继DynaMIT和DYNASMART之后，其研究水平已得到国际同行的认可。
如下为报道摘要：
DynaCHINA: A State-of-the-Art Real-Time Traffic Estimation and Prediction System in China
The success of ITS relies on the availability of timely and accurate estimates of prevailing and emerging traffic conditions. The ability to predict future traffic is a desirable feature of ITS. As such, there is a strong need for a “traffic prediction system.” Dynamic Traffic Assignment (DTA) is a critical component of such traffic estimation and prediction systems (TrEPS). Several simulation-based prototype TrEPS, including DynaMIT and DYNASMART, have been developed. However, these systems cannot be deployed directly in China because China is a developing country and there are some unique local traffic characteristics.
In China, Xi’an Jiaotong University (XJTU) initiated a TrEPS project in 2001. After five years of intense R&D efforts, DynaCHINA(Dynamic Consistent Hybrid Information based on Network Assignment) was developed in 2006. With DynaCHINA, a traffic bottleneck situation can be predicted, and traffic can then be directed to other routes to mitigate the congestion and to provide faster and more efficient routes for travelers.  DynaCHINA enables this type of guidance to occur in real time, and therefore, to allow potential congestion situations to be addressed before they develop into serious traffic jams. DynaCHINA has four unique features: modeling mixed traffic and special driver behavior; availability of floating car data (FCD); anisotropic mesoscopic supply simulator; availability of true OD flows. Predictive capacity is the core of DynaCHINA.

The laboratory evaluation with XJTUSIM shows its potential. It is the first and the only TrEPS in China. It is a potential candidate to be used during the Beijing 2008 Olympic Games.  Initial field deployments are being conducted at Beijing, Jinan and Guangzhou.

lovellhe1

大家的讨论如此热情激烈，中国交通看来是大有希望的！！
我个人也曾对照黄海军老师的那部名著编写过静态网络配流的几乎所有程序，
其中的艰辛自不必说！
看到大家的热情，更加燃起了我进一步拓展动态配流程序的信心！！
希望有一日能和大家分享我的成果！！