摘 要：交通仿真是近些年來在交通系統的研究、規劃、驗證和開發中廣泛使用的一種技術。文章從交通仿真的定義和研究內容出發，系統介紹了交通仿真的三種模型。文中描述了交通仿真在國內外的發展歷程和研究現狀，并對其中一些典型軟件和模型作了介紹，在最后，指出了當前交通仿真的一些不足。

關鍵詞：交通仿真；分類；研究狀況；模型
一、研究背景
隨著科技的迅猛發展，計算機的功能日益強大，可為人民服務的范圍也日益寬廣?，F實中的交通可通過計算機實時復現，問題的解決亦可由其模擬實現。交通仿真是計算機技術在交通工程領域的重要應用，不僅可重復再現交通流隨時空變化的運行態勢，亦可對各種交通參數、經濟參數等進行單一或綜合分析，以科學量化方式提供交通管理與決策的依據。
二、交通仿真
2.1仿真
仿真是用模型復現實際系統中發生的本質過程，并通過對系統模型的實驗來研究存在或設計中的系統。當所研究的系統造價昂貴、實驗危險性大或需要很長時間才能了解系統參數變化所引起的后果時，仿真是一種較有效的研究手段。
2.2計算機仿真
計算機仿真是應用電子計算機對系統的結構、功能和行為以及參與系統控制的人的思維過程和行為進行動態性較逼真的模仿。它是一種描述性技術和一種定量分析方法。通過建立某一過程和某一系統的模式，來描述該過程或該系統，然后用一系列有目的、有條件的計算機仿真實驗來刻畫系統的特征，從而得出數量指標，為決策者提供有關這一過程或系統得定量分析結果，作為決策的理論依據。
2.3交通仿真
交通仿真是研究復雜交通問題的重要工具，尤其是當一個系統過于復雜，無法用簡單抽象的數學模型描述時。其可以清晰的輔助分析預測交通堵塞的地段和原因，對城市規劃、交通工程和交通管理的有關方案進行比較和評價，在問題成為現實以前，盡量避免，或有所準備。
2.3.1交通仿真的特點
（1）經濟性：有些數據無法通過調研和試驗得到，或這一過程花費的人力、物力過大，此情況下，交通仿真就可用較少花費實現此目標。
（2）安全性：利用計算機進行仿真試驗，可避免實地調研和試驗中可能出現的意外傷害，不會對個人、社會造成不良的影響。
（3）可重復性：仿真模型一旦建立，只要符合這個模型，可以任意重復仿真過程。
（4）易用性：仿真方法更容易應用，不需要太多數學知識去建立一些解析模型。
（5）可控制性：交通仿真是通過程序控制的，很容易使某些參數的作用限制在一定范圍或特定值。
三、交通仿真的分類
3.1宏觀交通仿真
宏觀交通仿真對系統所包含的要素、行為、實體及相互作用的細節程度描述的很粗略，缺乏對道路縱橫斷面變化和交通控制與管理特點變化的考慮。其模型的靈活性和描述能力有限，主要應用于交通規劃。最具代表性的是英國道路與交通研究所的D.L.羅伯遜于1967年開發的道路交通流仿真軟件TRANSYT，主要用于確定定時交通信號參數的最優值。
3.2中觀交通仿真
中觀交通仿真對系統所包含的要素、行為、實體及相互作用的細節程度的描述比宏觀較具體，但比起微觀來說，是較為粗略的。其模型主要應用于反映路網動態特性的研究，適用于大、中、小型路網的仿真。較為常見的模型主要有INTEG-RATION， DYNASMART， DYNAMIT等國外仿真模型和國內目前正在開發的DYNACASTIM模型。
3.3微觀交通仿真
它的研究對象是單個車輛，追蹤每個車輛的移動過程，用一些相對簡單但比較真實的仿真模型來模擬車輛在不同道路和交通條件下的路網上運行的情況，并將結果以動態圖像的形式顯示出來。其模型主要用于模擬微觀道路幾何參數，車輛運行情況等細節。
四、交通仿真的研究狀況
4.1國外交通仿真的發展
到目前來看，國外在交通仿真研究方面已取得了較為卓越、成熟的績效，并開發了很多有效的交通仿真軟件，其中一些軟件已實現了商業化和產品化?？v觀其發展歷程，大致經歷三個階段。
4.1.1起步階段（20世紀60年代）
國外交通仿真研究的起步階段要追溯到20世紀60年代，這一階段其系統主要研究優化城市道路的信號設計，模型多采用宏觀交通仿真，模型的靈活性和描述能力均較有限，計算機發展水平較低，所以仿真結果并不盡人意。最具代表性的成果有TRANSYT，由英國道路交通研究所的D-I羅伯遜先生在1966年提出，主要用于確定定時信號參數的最優值；Ger-lough在1963年建立道路網絡信號配置的模型。
4.1.2快速發展階段（20世紀70～80年代）
20世紀70年代至80年代，由于計算機的迅速發展，計算機仿真模型的精度也迅速提高，功能更加多樣，微觀交通仿真模型開始出現，交通仿真也得到了飛速的發展。這一階段大部分常見的交通現象如跟車行駛、變換車道等，以及常見的交通管控措施如控制主次等均可進行模擬。
4.1.3成熟階段（20世紀80年代末以后）
20世紀80年代末以后，隨著計算機軟件開發技術的進步以及世界各國研究智能交通運輸系統熱潮的到來，出現了一大批仿真模型和軟件系統，亦使得交通仿真研究逐步走向成熟階段。典型代表如下圖：
4.2主要仿真軟件
4.2.1TRANSIMS
TRANSIMS微觀模擬系統是由美國LOS ALAMOS國家實驗室開發研制的。其基本特點是并運算。即該系統運行于并行計算機上，比如多臺工作站或超級計算機等。不同計算機處理的邊界總是在道中，它的邏輯計算復雜程度要比邊界選擇交叉口的邏輯計算程度小許多。該系統包含速度模塊、有信號燈交叉路口模塊等模塊。
4.2.2AIMSUN
AIMSUN是處理如城市路網、高速路網等不同交通網的交通模擬器，它主要目是在被應用于實際的交通路網之前測試新的交通控制系統和管理方案。包括用戶接口、預模擬模塊等子模塊。該系統可根據不同種類的車型，駕駛員的駕駛行為進行模擬。
4.3國內發展狀況
與國外發展比較起來，國內發展相對較晚，上世紀90年代之后才逐漸發展起來的。目前，同濟大學的鄒智軍、楊東援，浙江大學的王曉薇、李平，清華大學的婁明、張毅研等人都開展了實質性的工作，并取得了一定的成績。但是從總體上看來，國內仿真工作并沒有更多合作與聯系，顯得較為零散。
五、結束語
盡管當前交通仿真發展取得了較大成就，軟件功能逐漸強大，但仍然存在著很大不足。如部分仿真軟件都是理想化仿真，沒有考慮行人因素，并不能如實地反映真實情況；軟件之間契合程度較低，多個軟件之間并不能很好的契合在一塊使用。交通仿真必會朝著虛擬現實技術和并行計算的方向發展，隨計算機的發展，交通仿真必會實現突飛猛進的發展。
參考文獻
[1] 魏明，交通仿真的發展及研究現狀[J].系統仿真學報，2003.
[2] 張立東，交通仿真研究現狀分析[J].計算機仿真，2006.
[3] 鄒智軍，新一代交通仿真綜述[J].系統仿真學報，2010.