Commuter——超微观交通仿真建模软件

一、什么是Commuter?

Commuter是一款超微观交通仿真建模软件,其特点是可以提供比微观交通仿真更加多的细节,也就是可以分析人从出行开始到结束的全过程,包括如下一个或者多个部分:

出发-〉走路到停车位-〉开车-〉停车到停车场-〉走路到公交站-〉乘坐公交-〉走路到目的地。

* 步行环节:例如,从家到车站,或者从停车场到办公室

* 自驾环节:例如,从私人车道到市中心停车场

* 公共交通环节:例如,从郊区车站到市中心

在交通仿真中,每个人都要做动态路径选择的决策,不仅要在相同交通方式间选择可能路径,还要在不同交通方式间选择可能路径。在Commuter中可以建立的一些动态路径选择模型有:

* 高速公路看起来有些拥堵:我将在下一个出口驶出高速公路,去“驻车换乘”处,然后乘公交到市中心。

* 列车晚点了:我将步行到乔治大街,然后乘公交到达目的地。

* 下雨了:我将步行通过购物中心到达停车场,然后驾车去参加会议而不乘列车等等。

当要评价去某个目的地的路径时,例如到机场,所有交通方式都可以被考虑,然后使用针对每个人的加权费用参数做出动态选择。

Commuter的开发者是Gordon Duncan,他也是Paramics软件的最初开发者及奠基人。

二、关于行人

在Commuter中,人可以在人行道、交叉口、楼梯以及坡道上随意行走。行走中的行人可以:

* 按位置,前向向量(罗盘指向)以及陡坡角度定义

* 拥有一个实际空间,按照圆柱或椭圆柱定义

* 拥有一个(较大的)私人空间,即定义与其他行人间的最小距离

* 在某个界面向任意方向自由行走

* 正常行走时,按前向向量方向行走

* 沿着当前路径前行

* 根据个人空间选择避开其他行人或固定障碍物

在每个时间步长(time-step)中,每个人都会根据前行路径向量和任一回避向量计算自己的速度和方向。这种方法可以考虑到身体限制和社会因素,这是一种基于公共领域的行人模型。

三、骑自行车的人

Commuter包括了自行车这种交通方式,同其他类型车辆一样,自行车能够与其他车辆共享一条车道。

如果车道足够宽,骑自行车的人能够通过任一停止的车辆,例如停在公交车站的公共汽车。当公共汽车重新行驶,它将超越自行车或者其他任一比它速度慢的车辆。

你能够选择交通仿真中的任一车辆或行人,然后查看它的属性。

四、停车场

在Commuter中,你可以创建停车线代表路边停车或路外停车的停车位。车辆能够停泊在与道路平行的停车位中,或者停泊在横向停车位中。停车位可以是在道路的任意一边,车辆在某个方向到达,可以在另一个方向离开,就像在现实世界中一样。

停车成本可以根据区域设定,这项成本将包含在每个人在计算使用汽车到达目的地所要耗费的成本里。

停车车道可以限定只给特定使用者,使用,或者设置为只用于下车区(drop-off)以及/或者上车区(pick-up),这将有利于机场,火车站以及其他交通枢纽的建模。

五、出租车

在Commuter中,你能够定义一些车辆为出租车。这些车辆可以在定义为出租车停靠站的车道上等待,人们能够使用它们作为路径选择的一部分。

在默认情况下,任意类型的人都能够使用出租车,但是用车的可能性会根据不同类型人的时间和距离同价格的加权成本数值变化而变动。也就是说,对时间有高期望的人,例如商务旅客,将会比度假旅客更有可能使用出租车,度假旅客则可能使用其他交通方式,例如公共汽车或者列车。

除此之外,所有人都能够看到公共汽车或者列车的时刻表,因此如果下一班公共汽车或者列车需要等很久,度假旅客也有可能选择使用出租车。

在出租车行驶的道路终端,乘客将在标有下车区(drop-off)的特定停车区下车。

六、公共汽车、有轨电车及轨道车

Commuter能够模拟任一数量的公共交通服务,即在固定路径上的每种出行。这能够用于模拟公共汽车或者有轨电车,在路网上与动态路径车辆—汽车,货车等—的相互作用;或者能够用于模拟轻型或者重型轨道车,在平面交叉口与道路交通的相互作用。

任一公共交通车辆能够被设定沿着某条路径在任一数量站台停靠,从而方便乘客上下车。

七、汽车、货车及卡车

汽车,货车和卡车是动态路径车辆,如果指定目的地,其能够选择最优路径到达指定的目的地。如果未指定目的地,这些类型的车辆将根据每条可行道路的车辆数比例选择转弯。

动态路径车辆能够在停车场,下车区 (drop-off)或者周界交通调查区之间运载乘客,或者是被添加为背景交通流,以产生现实中的延误状况。例如,如果你对研究出行延误,或者其它一些统计数据有兴趣,但是研究对象拥有特定的起讫点组合,所以你可能需要添加背景车辆用来表示其它所有的起始地与目的地,但并不需要研究这些车辆中的个人,Commuter的双阶需求功能可以帮助你完成这一工作。

八、路网创建器

Commuter超微观交通仿真软件还包括了一个多功能视图式路网创建器,用户利用以下技术中的任意一项,就可以轻松创建复杂路网:

* 从地图库中导入光栅图片(ECW格式)

* 导入街道详细布局的工程制图(DXF格式)

* 导入航拍照片(任意图片格式)

* 从其它建模软件中导入数据

* 从现有的设计路网中复制,粘贴

* 使用交叉口模板库

九、Commuter其他特征

* 非模态编辑器:用户可以随时编辑,这可以加快编辑速度。例如,用户不需要在node模式和link模式间切换,只需要点击一个node直接进行编辑,然后点击一条link。

* 完全重复,甚至交叉设计选项:出行表是预先设定的,然后用于基础与设计路网。这就允许用户在基础与选择的交通绩效之间做更逼真的对比。

* 单一文件:所有模型数据,包括运算结果、路网及控制变量全都保存在一个文件里。这就方便用户组织数据,并与其他用户共享模型。

* 分级式数据结构:路网选项会被保存为一组差异值。这就意味着针对基础路网的任何变化都会自动传送到设计路网,用户不需要重复操作。

* 组合化数据结构:例如,在一个Commuter文件中,可同时选择 Network 1 (Design Option A) 、Control scheme 2 (Weekday AM)以及Trip Pattern 4 (Demand 2015, AM Peak, Seed 776)。

* 创建真正的空间模型,而不是车道中心线构成的线性模型。

* 操作界面(车道,人行道)同图解路网(link, node)分离,这可以简化路网,加快了路径计算(快10倍,或更多)。

* 三维视线选择:只需要点击就可选择一个对象,不用考虑当前视图。

* 应用广泛的撤销(undo)功能

* 操作工具:单键鼠标操作,3D输入控制装置(例如3D Connexion Space Navigator)

十、SCATS Adaptive Traffic Controller——SCATS自动适应交通控制器

Commuter还与SCATS自动适应交通信号控制系统集合。

软件可自动将SCATS数据导入:

* 创建交叉口和路网模型

* 为车辆和人行横道绘制信号组地图

* 定位及命名SCATS探测器

这种自动导入功能节省了建模时间,也消除了在手动建模及数据融合过程中可能发生的编码错误。这一功能节省的时间非常可观,例如,能够缩短模型编码时间高达90%。

在仿真中,Commuter与SCATS直接连接,通过:

* 自动配置通信

* 创建脚本文件以运行多流程

* 管理以及保存为各种基础与测试选项输入/输出的数据

Commuter的SCATSIM建模自动化以及提供可重复的SCATSIM仿真结果的能力是独一无二的。

此外,Commuter还能连接SCATS Ramp Metering System (SRMS),以及与Public Transport and Priority System (PTIPS)通信。

十一、Fixed Setting Traffic Signal Control——固定设置交通信号控制

在Commuter中,最基本的交通信号操作是固定时间。Commuter使用分配方案、连接方案以及多时段配时等来控制信号组状态(以及相关的相位/阶段)。信号组的状态包括一些基本要素,例如“绿灯”、“红灯”“ 中断”等,以及其他一些状态,例如闪光黄灯等。此外,用户还可以为每个信号组状态设定交通行为(车辆与人)。

固定时间的设置包括:

* 精确地逐周定义设置

* 重复现存的控制时间,例如SCATS历史数据

* 使用分配方案和连接方案数据作为自动适应交通控制配置参数

每个交叉口信号控制的显示方式可以设定为显示信号组或相位(阶段)。在仿真运行时,还会有相位时间倒计时。

十二、Traffic Actuated Signal Control——交通触发式信号控制

使用者可以编码触发式交通控制策略以连接车辆和行人探测器,还可以为一些情况添加规则,例如探测器的间隔等,从而延长、缩短、添加、平衡及跳过相位时间。这些规则很容易理解及实施,但却应用广泛。此外,Commuter还记录了测试和结果动作,从而可以提供详细的分析选项。

其他触发式控制系统,例如ALINEA、 Q-ALINEA匝道信号控制,以及公共交通优先控制等,也可以用来建模。

十三、关于API

一个全面的基于C++的应用程序接口(API),使得commuter具备非常强大的可移植性和可扩充性。当国家和地区的社会和文化背景不同时,可以根据用户需求编制适当的API程序使之适应当地的需要。

此外他还可以完全调用Paramics中的插件,增加了兼容性。