動態(tài)交通系統(tǒng)

1、請問，建立一個動態(tài)系統(tǒng)，首先是采集全城路網(wǎng)的交通流數(shù)據(jù)，這個交通流應(yīng)該是平衡的，如果，新建一條路，那么平衡就打破了，其他受影響的道路的交通流就變化了，這樣一個動態(tài)系統(tǒng)能夠反映這種變化。我就想問問，國內(nèi)是否有這種類似的系統(tǒng)，關(guān)鍵是要比較直觀的。如果是有這樣的系統(tǒng)，請問是用什么軟件或者模型構(gòu)建的。這類系統(tǒng)有的是是城市交通管理系統(tǒng)的一部分，也有某些城市的交研部門自己建立的，算法是關(guān)鍵，軟件僅僅是一個評估和人機接口，例如某些交管平臺是有交通在線或離線仿真需求的，新增道路對現(xiàn)有路網(wǎng)狀況的影響也是其建設(shè)目的之一，但僅僅只是之一而已。就個人所知，一般都是用商業(yè)軟件進行二次開發(fā)，但效果并不理想。我先說下這個事

2、情的來龍去脈吧，希望論壇里的各路大俠能夠給些建議。我所在單位是一個以市政道路設(shè)計為主的設(shè)計院，希望能建立這樣一個交通流預(yù)測系統(tǒng)，就是說，主要就是為了給具體道路，橋梁建設(shè)工程的可行性提供依據(jù)。比如說，所在城市的一條主干道已經(jīng)非常飽和了，到底是增加一條道路分流好，還是拓寬好，兩種方案分別會對其他道路上的交通流產(chǎn)生怎樣的影響，是否會引起其他路段的堵塞。目前，道路工程項目的前期研究非常薄弱，就算是用了交通流預(yù)測分析，但是，這條路對其他道路的交通影響并沒有包含在工程可研中，所以，我們想建立這樣一個系統(tǒng)，解決以上問題。很好的想法！這樣做市政道路設(shè)計算是跟國際接軌了。個人觀點，以后的道路設(shè)計肯定會和動態(tài)的路

3、網(wǎng)交通分析結(jié)合起來做，這種趨勢在美國已越來越明顯；國內(nèi)慢一些，但也會很快跟進，先掌握這種分析技巧的單位將會更有競爭實力。2007年，Minneapolis的一座橋塌了，每天路過這座橋的大約10萬輛車需要改道。聯(lián)邦公路局(FHWA)的官員很快打電話給亞利桑那大學(xué)的Yi-ChangChiu教授，請他用軟件工具DynusT(基于仿真的動態(tài)交通分配軟件)定量分析塌橋?qū)煌ǔ鲂羞x擇模式和路網(wǎng)交通流的影響，以便在塌橋修復(fù)之前，更有效地疏導(dǎo)交通。因為從塌橋之前的均衡的路網(wǎng)交通狀態(tài)過渡到塌橋后的另外一種均衡狀態(tài)需要數(shù)天甚至幾個星期的調(diào)整，駕駛員才能將自己的出行時間和出行路線大致固定下來。分析這種行為其實很復(fù)雜

4、的，計算量也很巨大。對于大路網(wǎng)的仿真分析，為了接近路網(wǎng)均衡狀態(tài)，仿真迭代24小時的路網(wǎng)交通，計算時間甚至需要幾天。具體的分析技術(shù)主要包括動態(tài)0D矩陣的獲取或者估計，day-to-day出行選擇行為分析（出行時間、路徑等的選擇模型）、具有現(xiàn)實性的快速路段交通流仿真模型（主要采用中觀交通模型，包括速-密關(guān)系和交叉口、瓶頸處的容量模型等）、利用集合化的流量和速度數(shù)據(jù)標定這些模型參數(shù)等。國外的主流系統(tǒng)包括DynaSmart-P/DynusT,DynaMIT-P,這兩套系統(tǒng)主要是研究型的，其中DynusT的圖形用戶界面要方便一些。北京交通發(fā)展研究中心在用DynaMIT-P分析北京的路網(wǎng)動態(tài)交通流，主要是

5、做研究，可能人機接口用起來不太方便。國內(nèi)的DynaCHINA是類似系統(tǒng)，大的技術(shù)路線與上述系統(tǒng)差不多，理論上說可以用來做此事。但由于DynaCHINA的定位主要是做動態(tài)交通管理（優(yōu)化信號控制和出行誘導(dǎo)策略等），強調(diào)快速和仿真結(jié)果的可信，沒有花太多精力在離線的分析和評價上。由于尚未實現(xiàn)并行計算功能，如果路網(wǎng)規(guī)模在500個交叉口，100個小區(qū)以下，可以進行嘗試。首先采集部分典型道路的路段流量，標定速度-密度模型參數(shù)和交叉口的飽和容量，最好有路口信號控制器的配時方案，然后就可以反推OD并估計路徑選擇模型參數(shù)，最后比較不同的道路設(shè)計方案對路網(wǎng)整體性能的影響并得到定量的分析結(jié)果。與國外系統(tǒng)比較，Dyna

6、CHINA的人機接口和數(shù)據(jù)接口相當不錯，參數(shù)標定自動化程度很高，模型和算法的先進性也差不多少，呵呵。加拿大INRO公司的動態(tài)交通分配系統(tǒng)dynameq能夠離線的分析新建一條路，打破平衡后，其他受影響的道路的交通流的變化。但沒有動態(tài)OD矩陣的獲取或者估計。我的理解是這里所說的動態(tài)交通模型就是之前我們理解的中觀模型，在INRO的Dynameq的應(yīng)用，個人認為，新建道路走向，基礎(chǔ)道路通行能力，這些規(guī)劃類工作應(yīng)該是宏觀模型的主要工作，而中觀模型或者動態(tài)交通模型是基于宏觀規(guī)劃情況下的道路設(shè)計，比如匝道設(shè)計，而更微觀的是交叉口管理，停車，標志線，交通影響評估這類管理工作，更需要微觀仿真模型來協(xié)助。因為我們

7、之前的主要工作更多的集中在宏觀這一塊，所以對于中觀模型，研究不深，還希望與大家多交流學(xué)習(xí)。宏觀模型可以進行道路規(guī)劃方面的工作，但是由于宏觀模型的基礎(chǔ)，0D矩陣是不會發(fā)生改變，因而宏觀模型的工作更關(guān)注全日全網(wǎng)的早晚高峰這個時段，也就是交通供需關(guān)系最為惡劣的時間段內(nèi)的情景，是靜態(tài)的工作。但是很多設(shè)計內(nèi)容，需要按照更精確的動態(tài)0D來進行分析。而以動態(tài)0D分配矩陣為代表的中觀模型，它應(yīng)該是更針對局部地區(qū)的交通流情況，不僅僅是交通的緊急情況，任何交通情況都可以進行更細致的分析。由于涉入不深，我初步了解的就是有關(guān)INRO的dynameq,我這里有些只是有兩張圖片格式的內(nèi)容，是我以前的交通模型師給我培訓(xùn)使用

8、的。供大家參考。因為時間久遠了，所以我具體的內(nèi)容機記不清楚了，但是大概理解是按照時間流把做0D動態(tài)分配，可以做連續(xù)一個小時或者一天的0D分配+路徑選擇，然后比較不同設(shè)計下的服務(wù)水平和通行能力。圖例所列就是對兩種不同的道路設(shè)計，在動態(tài)0D分配情況下的分配的平均速度（代表通行能力）與排隊長度所代表的服務(wù)水平之間的比較。此主題相關(guān)圖片如下dynameq1.jpg：a3LinksViewsfvladeodTrail3eBDynameq-CalgaryDemonstrationPrcject/baseiine-EHA(forecast-mitigated/forecast)ProjectScenario

9、NetworkTrafficControlMatrixDTARfsdtsSdbareaViewWindowHeipCalgaryDernonstrstioriProjectScenanos申”mitigated0-basriney；-TrafficControlsIcontrl2Matnces-forecast-basfiyeir*DTA!p-forecast;baseyearh-Subareas7ImageGmupsaerialPhotoShapefileGroups;southernCalgary電“Media程二二二二旦此主題相關(guān)圖片如下dynameq2.jpg：規(guī)劃的軟件系統(tǒng)如Visu

10、m和微觀交通仿真系統(tǒng)如Vissim之間的橋梁，或者說之間的空擋需要中觀模型的軟件來填補。FHWA當年對于實時交通估計與預(yù)測系統(tǒng)(TrEPS)立項后不久，就決定將動態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)用于交通規(guī)劃，所以有了“P”版本。Dynameq也是主流的動態(tài)交通分配系統(tǒng)，本人比較喜歡Dynameq的界面；Mahut博士和他的導(dǎo)師Florian教授設(shè)計的模型和算法嚴謹簡潔，比較欣賞。由于以前未看到Dynameq中動態(tài)OD矩陣分析的功能，因此未向樓主推薦。最近讀了一篇PartC上的論文，有學(xué)者利用Dynameq來幫助分析動態(tài)0D矩陣，OD估計方法上有點小改進。傳統(tǒng)“四階段”法中的交通分配階段可以考慮采用這種系統(tǒng)來做

11、，以獲得具有時間特性的網(wǎng)絡(luò)交通分析結(jié)果，比如交通流量在高峰期和非高峰期的差別，一些路段在交通高峰期是否會過于擁堵，路網(wǎng)流量逐日如何動態(tài)調(diào)整最后趨于穩(wěn)定或者均衡狀態(tài)的。如果有幾種道路設(shè)計方案，采用宏觀分析的結(jié)果（可能是以“年”為時間單位）都差不多，那可以考慮在更細致的時間粒度上做動態(tài)分析，道路設(shè)計方案可以得到優(yōu)化，甚至可以減少交通管理層面的工作負荷。當然，即使在美國，做這種分析的數(shù)據(jù)要求也不易滿足，建模和數(shù)據(jù)分析仍較復(fù)雜，運行時間太長，模型和算法還需要多做介紹和培訓(xùn)，這類系統(tǒng)才能更快被接受。樓上有談到0D矩陣的問題，先說點題外話。去年看過美國自然基金會組織的一個有關(guān)交通控制和誘導(dǎo)的討論會的視頻。

12、包括HaniMahmassani,PituMirchandani,TerryFriesz在交通分配、信號控制、網(wǎng)絡(luò)分析、擁擠定價等方向上的大牛，也有橫跨無線傳感網(wǎng)絡(luò)、控制、經(jīng)濟學(xué)和交通方向的UCBerkeley的Pravin院士，IBMWatson研究院負責(zé)ITS研發(fā)的LauraWytner和一些優(yōu)秀學(xué)者、政府、產(chǎn)業(yè)界的人員?？偟母杏X，這個方向仍有許多問題有待研究，難題甚多。據(jù)說Pravin分析問題的數(shù)學(xué)功力很少有人能夠企及，他說交通預(yù)測是非常困難的事情。LauraWytner談到了如何把動態(tài)交通分配的一些想法與IBM的基于統(tǒng)計的交通預(yù)測方法結(jié)合起來做等。做高速路匝道控制的學(xué)者，有的總想回避O

13、D矩陣估計問題，因為這個問題太難搞定。Mahmassani是討論會上的明星，他做總結(jié)時談到，動態(tài)0D矩陣是做交通控制和誘導(dǎo)無法回避的問題。我自己的想法，如果一個交通網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)0D矩陣都不清楚，那就是說一個網(wǎng)絡(luò)的交通需求未知，那么控制和誘導(dǎo)對于緩解擁堵的極致作用仍是相當有限的。MIT的一位教授于2008年在Nature上發(fā)表了一篇論文Understandingindividualhumanmobilitypatterns。通過分析大量手機信號，得到的結(jié)論是，人類的出行模式非常有規(guī)律，預(yù)測這種模式的精度可以達到90%以上。我相信這個結(jié)論，與工作、購物、休閑等相關(guān)的活動其實大部分人是非常有規(guī)律的。也

14、就是說，交通出行需求模式實際上規(guī)律性很強。這個想法對高速公路動態(tài)交通需求未必適合，因為我分析過一條300多公里的高速公路一個星期的收費記錄，相鄰兩天內(nèi)的動態(tài)0D變化幅度其實很大。舉個很簡單的例子，A-B-C是一個交通網(wǎng)絡(luò)，A,B,C是路網(wǎng)節(jié)點，也是小區(qū)質(zhì)心。如果針對某個10分鐘的出行間隔，實際的0D需求是：A-C的0D流量為100，其中車輛的出發(fā)時間服從均勻分布；B-C的0D流量為0。那么，我可以說，這100輛車中，前5分鐘有50輛汽車從A-B并在B節(jié)點處脫離路網(wǎng)；而后5分鐘有50輛汽車從B進入路網(wǎng)并前往C節(jié)點。也就是說，這兩種OD模式對于路網(wǎng)交通狀態(tài)來說,加載結(jié)果完全一樣。做交通控制來說，沒

15、有必要去區(qū)分這種OD模式的差別，路網(wǎng)交通狀態(tài)一樣就行了。對于誘導(dǎo)系統(tǒng)來說，有其他約束條件，或許也可以有相應(yīng)的“等效OD”這種概念，未必需要完全真實的0D。此外，在做OD估計時，有大量的約束條件。比如交通規(guī)劃階段的結(jié)果，得到的OD大致會反映出一個城市的交通需求狀況，結(jié)合一些交通需求在時間上分布的經(jīng)驗，可以獲得動態(tài)OD需求的大致估計，再結(jié)合一些實時檢測量，做動態(tài)OD估計是有可能的。針對交通控制或者交通誘導(dǎo)，對動態(tài)OD數(shù)據(jù)的要求可以是不同的，要么精確復(fù)現(xiàn)路網(wǎng)狀態(tài)、要么滿足路徑流量加載結(jié)果等效，etc.我自己傾向MT對交通研究的路線，非常重視運籌優(yōu)化技術(shù)的運用。交通模型很難精確反映實際的交通流特性，運

16、用優(yōu)化和檢測技術(shù)不斷調(diào)整模型參數(shù)甚至進行補償，使之不要偏離太遠感覺更可行。對于樓上大部分觀點，非常專業(yè)并表示認同。也非常同意你的通過RFID或者以及其他的數(shù)據(jù)采集方式來calibrate交通流以反推優(yōu)化OD。與您不同的觀點在于治理擁堵。因為我在美國機構(gòu)工作，WB,GEF,ITDP,Berkerley以及MIT都是我們在中國的合作伙伴。因此據(jù)我所知包括美國在內(nèi)的業(yè)界基本已經(jīng)達成共識，美國的小汽車主導(dǎo)發(fā)展的城市交通模式是失敗的，就是解決小汽車的擁堵基本是非常困難的，只有城市交通不是小汽車主導(dǎo)的，才有可能解決城市交通擁堵的問題。從另一個角度就是城市交通應(yīng)該由包括出租車在內(nèi)的公共交通與非機動交通主導(dǎo)的

17、話，小汽車做為輔助形式（從數(shù)據(jù)上理解就是應(yīng)該綠色出行分擔(dān)率到90%以上，小汽車控制在10%以內(nèi)），才有解決交通擁堵問題的可能。由此而產(chǎn)生了TDM政策和技術(shù)并且在歐美亞都成為了主流，其實質(zhì)就是加大小汽車的出行成本包括擁有成本、使用成本以及時間價值成本來削弱小汽車的主導(dǎo)地位。而目前交通技術(shù)領(lǐng)域里，大部分工作的重心都是為了解決以小汽車交通出行為主體的交通流優(yōu)化問題，而缺乏更宏觀的思想和價值觀的探索。為什么小汽車交通流的技術(shù)解決不了呢，因為優(yōu)化后的交通流，速度的上升的結(jié)果是降低了小汽車的時間使用成本，因此會刺激小汽車的消費，甚至是過度消費。這點國外也有研究，倫敦大學(xué)和韓國首爾都通過實際實踐在嘗試，從交

18、通流技術(shù)理論上來看，關(guān)閉道路、拆除道路肯定是對交通流有不好的影響，但是他們的研究證明當你拆除或者封閉道路的時候，原來使用這些道路的trip并不是完全的轉(zhuǎn)移到或者所謂的平衡到其他的道路上，倫敦的研究是封閉道路后有20%的小汽車消費是徹底的消失，而韓國首爾是減少了17%的進入市區(qū)的車流。因此從宏觀角度上來說，這些從小汽車上的消費消失的出行，或者是過度消費的消失了（比如就不會因為出門打個醬油就開車了，成本高了就在樓下買了），或者是轉(zhuǎn)移到了其他交通方式上，比如，公交，出租車，自行車上。任何以小汽車為主導(dǎo)的道路修建（不包括BRT這樣的公交系統(tǒng)），如果不考慮小汽車消費的影響的話，都是對交通流更有益的補充，

19、但是從全局上和長時期來看，它反而會刺激小汽車的主導(dǎo)地位。這就是大多數(shù)城市的城市交通，很難通過修建道路解決擁堵問題。所以我們看美國正在做什么，如果你注意到了FTA網(wǎng)站上，美國做了新的streetdesign的guideline，紐約開始做全長2千公里的市域范圍的自行車步行道系統(tǒng)。這些都明確了，城市交通要開始弱化小汽車模式，我們允許小汽車存在，但是不能讓小汽車來主導(dǎo)?；谶@個原因，包括中國和歐美才重新回到了公交、非機動優(yōu)先的時代，這個是必然的選擇。提高公交的服務(wù)質(zhì)量和效率來吸引人，由于公交的優(yōu)勢也是劣勢就是它是一組人的移動，不是個性化交通，所以在舒適度上，或者任期自然生長它很難能跟小汽車進行競爭，

20、但是城市管理者能幫助它改變局面，一個是通過技術(shù)手段減少公交出行時間，節(jié)約出行時間成本，因為時間是有價值的，也是cost，另一方面，加大小汽車的出行成本，也就是時間與貨幣成本。所以如果公交比開車快，就是它核心的服務(wù)質(zhì)量和競爭的資本，也同時造就了他的效率，速度快的公交車在同樣時間內(nèi)就可以跑更多的里程帶更多的乘客，同時速度快意味著延誤的減少，因而抵達站點會更準時。這也就是為什么丹麥，要在市域范圍內(nèi)大多數(shù)路口，公交與非機動的信號要比小汽車早6秒，因為這已經(jīng)不是技術(shù)問題，而是價值觀問題，就是要告訴大家，公交和非機動更快速便捷，同時更受到尊重，公交和非機動才是城市交通的主導(dǎo)力量，這同樣也是改變城市小汽車主

21、導(dǎo)交通的根源。公交車慢在3個地方，路段擁堵延誤，車站延誤，以及交叉口延誤，相比起來路段和站點更需要基礎(chǔ)設(shè)施的保障，專用道啊或者更多車位的上下客站臺，而交叉口就需要設(shè)置優(yōu)先的信號燈，哪怕是違背了交通流順暢的交通技術(shù)理論。因為更宏觀上來說，既然你無法讓小汽車更順暢來解決擁堵問題，你就只能改變競爭條件，引導(dǎo)大家使用其他交通方式。所以，今天大家都在問怎么解決城市交通擁堵問題，如果城市交通擁堵問題就是等同于開車堵，這個問題就基本解決不了。解決城市交通擁堵的問題，首先是確保無論小汽車有多擁堵，人們還是可以選擇更快捷快速的公共交通系統(tǒng)，更可達、高質(zhì)量的慢行系統(tǒng)才是根本之道。這里面有很多工作可以繼續(xù)探索。這是

22、一點小的思考，和大家一起交流。樓上的觀點同樣很專業(yè)，也贊同您的一些見解。在美國，除了紐約等極少數(shù)城市公交系統(tǒng)發(fā)達外，絕大部分城市幾乎都是小汽車主導(dǎo)的出行模式，公交系統(tǒng)處于很弱勢的地位，這種巨大的慣性是很難在短期內(nèi)改變的。交通部下面的公交管理局(FTA)即使大力提倡公交系統(tǒng)更像是一種宣傳，以便為公交系統(tǒng)發(fā)展贏得一些空間。歐洲有的城市甚至提倡市中心的慢速公交，以便與步行系統(tǒng)和諧相處，這與城市管理者和公眾的理念有關(guān)。北美的公交站點一般都有發(fā)車時刻表，與國內(nèi)不同。有的城市，公交車到達每個沿途站點的時刻通常比較準確，也很舒適，但乘坐的人不多。感覺加拿大的公交系統(tǒng)相對發(fā)達一些，蒙特利爾是加國第二大城市，體驗了一下地鐵系統(tǒng)，幾十年前的作品，至今仍相當先進；不過感覺小汽車出行仍是首選，擁堵時間段去市中心偶爾停車換乘一下是一種自然選擇。環(huán)繞城市的圣勞倫斯河上專門為自行車交通架設(shè)了一座橋梁，我更理解為是發(fā)達城市的一種人文關(guān)懷或者鼓勵騎車健身的一種方式。但顯然，在我們的人口大國，資源不足，公交必然是非常重要的一種出行方式。見過國內(nèi)實行公交專用道