交通仿真技术范文第1篇

关键词：模拟；交通仿真技术；城市交叉口

简介：陈秋香，女，硕士研究生，研究方向为道路交通网络

1.研究背景

随着城市建设不断发展和交通需求的持续增长，路网通行能力越来越不能够满通增长的需要，由此造成的交通拥挤、堵塞、事故不断等已问题严重影响到人们的生活，不仅导致了社会问题和环境问题，也严重制约了经济的发展[1、2]。针对这些问题，交通部门正寻求一种有效的方法来缓解这种紧张的交通局面，在找到合适的方法之前，如何真实的反映道路上的交通流状况又成了必须首先的解决的问题，于是有关人士将目标锁定在了交通仿真技术上。本文重点介绍三种微观交通仿真软件，分别是德国PTV公司开发的VISSIM，美国Trafficware公司开发的Synchro，以及美国联邦公路局(FHWA)开发的TSIS仿真软件，在此基础之上，利用这三种仿真软件进行实例仿真并分析其结果，最后对三种仿真软件的前景进行展望。

2.三种仿真软件的简介

VISSIM软件是德国PTV公司的产品，它是一种离散的、随机的、以s为时间步长的微观仿真软件。车辆的纵向运动采用了Wiedemann于1974年建立的心理―生理跟车模型，该模型的基本思路是：一旦后车驾驶员认为他与前车之间的距离小于其心理（安全）距离时，后车驾驶员开始减速。由于后车驾驶员无法准确判断前车车速，后车车速会在一段时间内低于前车车速，直到前后车间的距离达到另一个心理（安全）距离时，后车驾驶员开始缓慢地加速，由此周而复始，形成一个加速、减速的循环迭代的过程。横向运动（车道变换 ）采用了基于规则的算法。不同驾驶员行为的模拟分为保守型和冒险型。VISSIM软件提供了图形化的界面，采用2D和3D动画向用户直观显示车辆运动状态，应用动态交通分配进行路径选择。该软件系统内部由交通仿真器和信号状态发生器两大程序组成，它们之间通过接口来交换检测器的呼叫和信号状态[4]。

Synchro是美国Trafficware公司根据美国交通部标准HCM规范研发的，该标准中的参数是根据汽车性能、驾驶员的行为习惯、交通法规等设定的，计算得出的某些结果(如延误时间、服务水平、废气排放等)，作为方案比较的相对参数，具有重要参考价值，信号配时也非常合理[5]。

TSIS（Traffic Software Integrated System）是最早的基于窗口的微观交通仿真系统，该仿真模型综合了应用于高速公路连续流仿真的FRESIM和用于城市间断流仿真的NETSIM的特点。它一个大型的集成化的交通仿真工具箱，目前的版本可以在Windows 95、Windows98、Windows NT4.0、Windows2000 系统下运行。TSIS适用于信号控制的城市道路、高速公路，或者由信号系统与高速公路所组成的更复杂的路网系统。与其他仿真软件相比，它能够模拟各种交通条件下的诸多细节问题[6]。

3.实例概况以及理论计算结果

此次研究采用扬州市邗江区开发西路与邗江中路交叉口为实例进行交通仿真软件的应用，从而进行几种仿真软件的对比分析。

该交叉口地处扬州市邗江区，其北面三百米处是扬州市汽车西站，其余三个方向均为各个企业以及工厂。该交叉口有公交车37路、30路、39路、16路、18路经过，每10―15分钟发一班车。此处行人极少，因此在调查时忽略这一影响因素。信号灯采用定时控制，分为两个相位，周期为68秒，其中绿灯时长31秒，黄灯时长3秒，红灯时长34秒。

另外，经过调查，南进口道以及北进口道处限速50km/h，以及设置了禁止低速货车和电动三轮车通行的标志。东西进口道为两车道，分别为直左、直右方向，其中西进口直右车道宽度为3.9米，直左车道宽度3.75米，东进口两条车道均为3.7米。南北进口道为四车道，两条直行，一条左转，一条右转，各车道宽度为3米，其中左转专用车道为拓宽车道，各进口道与出口道之间并没有分隔带，而是以双黄标线隔离。

4.实例仿真结果分析

通过对邗江中路与开发西路交叉口的数据分析分别建立路网模型，对仿真结果进行分析，选取排队长度、延误时间以及服务水平三个指标来进行比较。

1）排队长度。作为衡量交叉口通行能力的主要参数，在交通仿真中三种软件都能对四个进口道的排队长度进行检测，现取最大排队长度对仿真结果分析如下：

从结果看出，Synchro对于单点交叉口的最大排队长度与观察所得的现状更为接近，主要在于VISSIM虽然定义了车辆行驶的道路，却少考虑了各个车辆间的干扰，而Synchro在车辆间的干扰方面比VISSIM设定更为细致，因此对于单点交叉口更能反映出实际情况，另外由于TSIS模拟仿真时，未将公交车与货车等车辆分开，导致所有的大车都变成公交车辆，因此在港湾式停靠站时，比实际公交数量多，产生更大程度的道路拥挤，也使得排队长度进一步变大。

2）延误时间。在延误时间参数上VISSIM是根据设定的行程时间检测区段来统计延误的，与Synchro一样，既可以统计每个进口道的延误，也能反映出每条车道的延误，为了便于与TSIS比较，于是采用整个交叉口的延误作为评价指标。

从结果得知，VISSIM与Synchro仿真结果与理论计算结果相差不大，而TSIS的输出结果则相差较大，分析原因同最大排队长度的形成因素，最终才使得总延误时间偏大。

3）服务水平。在服务水平方面，Synchro能更为直接的得出该数值，而TSIS与VISSIM都需要统计大量数据得到。Synchro的输出结果为该交叉口饱和度为0.79，交叉口服务水平为B，VISSIM统计得到的数据也可得出交叉口服务水平为B，与实际情况接近，而TSIS统计数据后得到服务水平为D，与实际相差较大。

综上所述，对于单点交叉口，在交通量不大、服务水平较高的情况下，Synchro与VISSIM的仿真结果相差不是太大，与实际情况也相对来说比较吻合，而TSIS的仿真结果较易失真，综合各方面来看，最接近交叉口真实情况的为VISSIM软件。

5.前景展望

对于交通仿真技术的研究是智能交通研究的课题之一，当前国内外对于交通仿真的研究开展的很多，也发展到了一定的程度[9]。然而伴随着对交通问题的深入了解及对其核心内容的把握，研究的重点在不断强化，在本文对VISSIM、Synchro和TSIS三个仿真软件进行研究的过程中，发现有些方面还需要改善：

1）必须要研究符合我国国情的交通仿真软件。现在比较流行的用的比较多的仿真软件都是国外研究的成果，而这些仿真都是建立在对国外交通流状况的研究基础上，并不能真实的反映我国道路的车流运行情况，因此研究出一款专属于我国的仿真软件已经刻不容缓。

2）应对各种仿真软件进一步优化。通过对实际交通流的调查以及研究、对系统的准确性进一步定义，精确建立仿真参数校正体系，对仿真系统进一步优化，从而得到较真实的交通流状况。

3）目前的仿真软件缺乏对非机动车的研究。在国外道路交通是以机动车为主，而我国的交通属于混杂交通，除了机动车外非机动车作为交通工具上已经占了很大的比例，而仅仅对机动车进行仿真并不准确，因此在下一步研究中应加大对非机动车同机动车相互影响的分析，同时需要建立他们之间的影响模型[3、10]。

再者，通过此次对交叉口进行的仿真，再一次见证了交通仿真软件的作用巨大，尤其是VISSIM，这款软件不管在路网构建、流量动态分配方面都比其他两个软件都完善许多，虽然还会有一些小缺点，但总的来说，已经相当实用，相信这款软件以后会有很好的发展。

近年来，计算机技术也已经快速发展，再加上交通研究方面的人才也是越来越多，将这两方面结合起来就能开发出越来越好的交通仿真软件，不管是在宏观、中观还是微观模型仿真方面，这都将大大有利于交通学科的发展，也能更好的为解决城市道路拥堵、降低事故发生率等方面以及为高速公路、城市道路的正常运行作出更大的贡献。

参考文献：

[1]魏明,杨方廷,曹正清.交通仿真的发展及研究现状[J].系统仿真学报,2003

[2]张国华.微观交通工程技术在城市交通改善中的应用探讨[J].技术与方法,2001

交通仿真技术范文第2篇

关键词:城市轨道交通;面向agent技术;多agent系统;自动监控;数字仿真

城市轨道交通具有运能大、速度快、安全、准时、乘坐舒适、节约能源以及能够缓解地面交通拥挤和有利于环境保护等多方面的优点,因此它将在城市市内交通中占有重要地位.随着城市社会经济的发展和城市化进程的加快,城市在交通问题上面临着越来越严峻的挑战,采用自动化、智能化的快速轨道交通解决日益严重的城市交通问题已经成为城市交通发展的大趋势.

根据城市轨道交通系统列车运行的特征,既要保证列车运行安全可靠,又要尽量缩短行车间隔时间和提高轨道交通线路的输送能力,列车运行控制系统(automatictraincontrol,atc)可以较好地达到上述目的.

atc系统由列车超速防护(automatictrainprotection,atp)、列车自动驾驶(automatictrainoperation,ato)及列车自动监控(automatictrainsupervision,ats)3个子系统构成[1].ats子系统的功能主要是实现对列车运行的监督和控制[2],辅助行车调度人员对全线列车运行进行管理.

对ats系统进行全数字可视化仿真,具有成本低、高效率、操作方便、易观测等显著优势.

1 面向agent的ats数字仿真系统体系结构的建立

面向agent(ao)的方法是继面向数据流(dfo)[3]、面向数据结构(dso)、面向对象(oo)之后成为新一代的软件开发方法.面向agent的软件系统具有自治性、协作性、反应性和主动性的基本特性.

ats系统是一个庞大的系统,采用面向对象方法建模过程复杂[4],同时考虑到ats系统仿真适于分布式仿真,所以非常适合采用agent技术建模,因为轨道交通系统中对象的属性随时间的推移及事件的更新而发生有规可循的变化,鉴于ats系统具有这种智能化自动控制的特点,所以ats全数字仿真适合采用agent技术实现.

在ats系统中涉及的因素很多,根据仿真对象的侧重,作者抽象出6大类agent,即仿真控制中心agent(scc-agent)、实体agent(entity-agent)、仿真环境agent(vme-agent)、系统agent(system-agent)、人机界面agent(mmi-agent)、运行图agent(td-agent).其中,实体agent在仿真控制中心agent内部,是线路agent(line-agent)、信号机agent(signal-agent)、列车agent(train-agent)和车站agent(station-agent)4个agent的统称.

系统的体系结构被设计为3层结构:控制层、状态层和显示层(见图1).结构中的每一个层次都代表不同的agent,每个agent都是一个高度自治的实体,具有各自的功能,解决一定的问题,当问题需要协作解决时,它们之间通过消息传递和信息共享相互协作,相互配合,实现对轨道交通的监控与管理.

该系统由system-agent存储各个agent的状态(未触发或已触发)和系统时钟.系统启动时,首先由scc-agent读取数据库,初始化vme-agent、mmi-agent、系统时钟比例和初始时间等.在系统按照系统时钟扫描的一个周期内,系统事件按照时刻表被触发,vme-agent中存储的设备环境状态发生变化.该变化被相应的entity-agent感知,entity-agent将感知的结果反映给scc-agent,经scc-agent整合与处理,制定出监控策略,下放到vme-agent.改变相应设备状态,vme-agent再将这些变化与mmi-agent进行通信,mmi-agent将改变了的设备重新显示.td-agent通过vme-agent获取时刻表信息,并将调整的列车计划通过vme-agent传送至scc-agent.scc-agent是一个智能的知识系统,其内部的entity-agent的各个设备间可实时进行数据通讯,scc-agent主要负责区段运行监控任务,实时进行监控策略的调整.各层agent的具体功能如下:

1仿真控制中心agent.scc-agent的职责是负责将列车运行计划(列车运行图信息)以及突发情况下的列车运行变更计划实时下达到仿真环境agent,并对反馈的信息作出处理,即列车运行控制.

2仿真环境agent.vme-agent通过在输入、输出通信器总线上侦听,可以获取模拟盘上设备的状态(道岔的定、反位等),把这些区段占用、空闲状态,线路、车站的构成,列车群的运行等信息发送到环境模型中,控制列车的运行方向.向scc-agent提供轨道电路占用情况,列车计划的调整信息,并将处理scc-agent的列控编码输出写入仿真环境中.

3底层控制agent.底层控制agent包括线路agent、列车agent、信号机agent、车站agent.分别接收来自vme-agent的轨道电路控制信息、列车信息、信号机信息和车站信息,它们并不直接对这些状态信息作出处理,而是将其实时通知给scc-agent, 由其作出决策.

4人机界面agent.通过mmi-agent的控制界面,设置设备运行环境模型中的线路设备状态,实现特定环境的仿真.通过mmi-agent提供的监视控制界面,可以观察列车在线路上运行的完整仿真过程.实现系统控制功能,包括初始化条件的选择、模型的选择、系统启动和停止等功能以及电务维护检测信息的接收和查询等.各种条件和故障的设置:轨道电路、信号机、道岔等设备的故障设置;线路断轨、区控中心故障等的设置及测试结果数据的报表输出.

5运行图agent.运行图agent提供用户操作界面进行列车运行图的编制,提供列车运行图绘制修改工具;调整列车运行计划,通过vme-agent向scc-agent设备下达控制命令.

6系统agent.系统agent实时显示各个agent子系统运行状态及协调各个agent子系统的系统时钟,使agent保持同步.

2 agent的结构模型和语义表达[5～9]

在本系统中,有两种结构的agent,其中scc-agent是混合式agent,这里称为agenti ;entity-agent,vme-agent,system-agent,mmi-agent,td-agent是反应式agent,被统称为agentii .

agenti 的结构定义为:局部数据、知识库、处理过程、处理机和通信器等,如图2所示.

agentii 是不包含符号表示,并且不使用复杂的符号推理的主体.它仅根据当前环境状态和功能模块作出相应的反应.agent 的结构定义为:感知器、行为器、功能模块和通信器.

在具体实现中,agent主要由感知模块、通信模块、处理模块、知识库、信念库和数据库组成.感知模块负责感知环境中与问题有关的信息.它表示agent感知能力,当触发条件满足时激活.通信模块负责与其它agent之间可靠的数据通信,这里采用端-端基于消息的通信方式.处理模块是一个推理机模块,它使agent具有智能化,可以进行复杂的知识处理.知识库是指导多agent协同工作的核心,也是所有智能活动的依据.数据库存放系统的运行参数.信念库存放调度员的偏好信息,如运行图人工调整时的参考量等.它与数据库及知识库的区别在于存放的数据是针对具体决策人员的,其大部分信息都是在用户使用系统过程中形成的偏好信息.

agent的语义描述采用数理逻辑的范式表达:

〈aid,目标,感知器,通信机制,信息处理器,效应器,知识库,数据库,信念库〉

其中各因素又可进一步用巴科斯范式(backus-naurform,bnf)给出其语义描述为:

〈agent〉∷=〈aid〉〈目标〉〈感知器〉〈通信机制〉〈效应器〉〈信息处理器〉〈知识库〉〈数据库〉〈信念库〉

〈aid〉∷=〈agent名〉

〈目标〉∷=〈任务表〉

〈感知器〉∷=〈激活条件〉〈信息流〉

〈通信机制〉∷={〈通信原语〉(〈通信内容〉)}

〈通信原语〉∷=〈command〉|〈require〉|〈accept〉|〈reject〉|〈information〉|〈cancel〉

〈通信内容〉∷=〈发送者〉〈接收者〉〈时间〉〈信息流〉

〈效应器〉∷={〈信息处理名〉(〈信息处理描述〉)}

〈信息处理模块〉∷=〈控制器〉〈类比匹配机制〉〈内部执行机制〉〈推理机制〉

〈控制器〉∷={〈控制命令〉}

〈类比匹配机制〉∷=〈映射机制〉〈匹配度计算方法〉

〈内部执行机制〉∷={〈内部执行动作〉}

〈推理机制〉∷={〈推理规则〉}

〈数据库〉∷={〈数据库文件〉}

〈信念库〉∷={〈数据库文件〉}

3 系统的实现方案

系统由仿真数据库为仿真现场提供各种数据.仿真核心软件根据站场及列车信息,按照列车运行与信号控制逻辑规则模拟出列车的运行情况,给以图像显示,提供逼真、稳定的仿真环境.仿真数据库系统采用sqlserver2000开发,系统核心软件通过ado对其进行访问.数据库的数据由静态数据和动态数据组成,由数据库管理员系统管理.其中静态数据由描述信号点逻辑关系和时刻表数据构成.动态数据由系统运行后不断变化的列车信息、信号点状态等构成.数据库管理员具有一般数据库的维护管理功能,如数据查询、增加、删除、修改和报表输出等.数据库表包括列车时刻表(分为车次信息、车站信息、线路信息等)、信号机、仿真线路(分为无岔区段、单动道岔区段等)、列车(群)等设备信息和图形信息.

本仿真系统由前面所划分的6个agent子系统和数据库构成.ats仿真系统是一个mas(多agent系统),可以更好地解决分布式系统的协作问题,包括各agent之间的通信方式、编码规则、通信过程和具体的dcom接口实现.

agent之间通信协作的必要条件是每个agent要有标准的通信接口,通信接口之间交互的信息流要按照标准的格式组织,即按照一定的编码规则(相当于通信协议)进行通信.系统中详细定义了这些编码规则.

实现6个agent通信是通过有6个dcom接口,iline,itrain,isignal,istation,isystem,inotify.下面举例说明线路接口的定义.

interfaceisimline:iunknown

{hresultgetline([in]intlineid,[out]dcom_line*line);获取一条线路的简化属性

hresultgetsimline([in]intlineid,[out]dcom_simline*simline);获取一条线路的属性

hresultgetlinearray([out,in]int*psizeinout,[out,size_is(*psizeinout)]dcom_lineline[]);

获取一组线路的简化属性

hresultgetlinearraybyid([out,in]int*psizeinout,[out,in,size_is(*psizeinout)]dcom_lineline[];根据线路id获取其简化属性

hresultsettempspeed([in]intdevid,[in]floattempspeed);设置临时线速

……};

在本系统仿真中,实现了可视化的数据输入和数据显示.前者的可视化通过辅助绘图工具atsdraw实现,后者可视化体现在mmi-agent和td-agent图形界面.在程序实现时,借助了mfc的gdi功能.

利用计算机初步实现了ats基本功能,验证了系统设计的正确性.实现的具体功能有:

1仿真列车控制中心(scc)对全线控制范围内的列车运行状态进行监视;

2实现由控制中心时刻表或人工控制车站联锁设备,排列进路,开放信号,可人工设置设备运行环境模型中的线路设备状态,实现特定环境的仿真;

3实现列车的跟踪及车次号码显示;

4系统工作状态、进路状态、轨道占用、车次信息、道岔位置,故障报警等信息在控制中心显示装置(mmi)上显示;

5列车运行计划自动下达;

6列车运行图的编辑和生成;

7对列车运行图(行车计划)进行人工调整.

系统的编程环境为win98/2000/nt,开发平台采用vc++6.0.实现agent的技术基础是计算机的进程与线程技术.

4 结　论

本仿真系统采用agent技术进行模型的建立和系统模块的设计,使得系统中各个实体对象(agent)具有高度自治性,能够对外界刺激自动作出反应,使得系统具有智能性.

mas系统采用功能分解方式对仿真任务进行划分,将系统不同功能分配给不同的agent.各agent之间以标准接口进行通信,并相互协作完成ats系统任务.每个agent可以存在于网络中任何位置,客户无需知道被调用对象的位置和实现细节,可以通过发送消息来调用对象所拥有的方法,具有灵活性的优点.系统具有良好的可重用性和可扩展(升级)性.

本仿真系统实现了北京一号线上,仿真列车在线路上运行的全过程.

基于监控系统的需要,作者采用可视化界面显现列车运行全过程,具有友好的人机交互界面功能,使得调度人员易于观察和控制.

基于agent的轨道交通控制与仿真的研究是一个崭新的研究领域,是计算机技术、人工智能技术在交通领域的最新应用,是运用当今最新的科技成果解决轨道交通问题的内在要求.

参考文献:

[1]　孙有望,李云清.城市轨道交通概论[m].北京:中国铁道出版社,2000.sunyouwang,liyunqing.conspectusofurbanguidedtransport[m].beijing:chinarailwaypublishinghouse,2000.(inchinese)

[2]　孙　章,何宗华,徐金祥.城市轨道交通概论[m].北京:中国铁道出版社,2000.sunzhang,hezonghua,xujinxiang.conspectusofurbanguidedtransport[m].beijing:chinarailwaypublishinghouse,2000.(inchinese)

[3]　凌　云,王　勋,费玉莲.智能技术与信息处理[m].北京:科学出版社,2003.lingyun,wangxun,feiyulian.artificaltechnologyandinformationprocessing[m].beijing:sciencepress,2003.(inchinese)

[4]paoluccim,pesentlr.anobject-orientedapproachtodiscrete-eventsimulationappliedtoundergroundrailwaysystems[j].simulation,1999(6):372-383.

[5]　王红卫.建模与仿真[m].北京:科学出版社,2003. wanghongwei.modelandsimulation[m].beijing:sciencepress,2003.(inchinese)

[6]shohamy.agent-orientedprogramming[j].artificialintelligence,1993,60(1):51-92.

[7]larssonje,hayes-rothb.guardian:anintelligentautonomousagentformedicalmonitoringanddiagnosis[j].ieeeintelligentsystems&theirapplications,1998,13(1):58-64.

[8]huangj,jenningsnr,foxj.anagent-basedapproachtohealthcaremanagement[j].intjournalofappliedartificialintelligence,1995,9(4):401-420.

交通仿真技术范文第3篇

【关键词】计算机；仿真技术；发展；应用

1计算机仿真技术简介

随着计算机技术的发展，计算机仿真成为可能，使用专门的软件，借助多媒体技术可以给人身临其境的感觉。仿真技术的发展，很大程度上得益于控制工程技术的发展，在控制工程中需要使用计算机进行仿真实验。计算机仿真技术的应用能够加快产品开发周期，提高产品质量，提高工作效率，减少经费开支。

2计算机仿真技术原理

通常情况下，计算机不能够对外界信息进行认知，因此需要建立相应的数学模型来反映事物的本质特点。通过数学模型能够清楚地反映出研究对象的特点，通过模型转换，使用计算机算法等将数学模型转化成计算机能够处理的形式，也即建立仿真模型。仿真模型是计算机仿真的关键，再进行仿真实验，通过仿真实验对之前设置好的模型进行模拟，获得仿真结果。对仿真实验的结果进行评价通常采用反向验证和置信通道法。

3计算机仿真技术应用

随着信息技术的发展，计算机仿真技术得到了广泛的应用，改变着传统的生产生活方式。计算机仿真在交通工程、制造领域、教育领域等都得到了较好的应用。

3.1交通领域

人和车辆是交通的主要组成部分，要考虑安全的前提下，提高交通效果。交通安全仿真通过虚拟技术，增加各种诱发因素，进而对某一路段的交通安全情况进行评价。计算机仿真可以有效地对交通安全进性评价。仿真过程能够实现可视化操作，能够更加直观地进行分析，不同于传统的数值仿真。比如，对某路段进行交通安全评价时，传统的绝对数和事故率方法可以进行评价，还可以在虚拟环境中设置不同的交通工具，考虑人的行为感知的情况下，进行评价。

3.2制造领域

制造业是国家的第二产业，对各行各业影响深远，汽车制造是制造业的重要组成部分。实验课题难度大，成本高。计算机仿真可以很好地解决这个问题，比如对碰撞试验来说，通过建立相应的数学模型，可以对实验过程进行模拟。

3.3教育领域

使用计算机进行模拟仿真分析已经成为当前重要的研究方法，在教学模拟实验中，采用多媒体可以很好地提高教学水平。计算机模拟实验能够在相关实验设计思想和方法的指导下，改变传统教与学、理论与实践的关系，发挥研究人员的主动性。计算机仿真模拟可以加深对相关理论的理解，提高实验水平。

3.4计算机仿真技术在其他领域的应用

计算机不仅仅在交通、制造、教育领域得到大量应用，在军事领域、消防、音乐等领域均有较广泛的应用。通过计算机仿真，可以使用模拟驾驶器进行模拟，从而降低战机、战车、燃油的损耗，在进行军事武器研发时，可以缩短研发周期，降低研发成本。计算机仿真在消防中的应用，可以对现场的温度、空气流动速度、火荷载、逃生路线等进行模拟，从而提高应对突发事件的能力，提高设计科学性。

4计算机仿真技术的发展方向和趋势

4.1计算机仿真技术发展方向

网络化仿真。仿真系统开发兼容性不强、开始周期长，费用昂贵，难以实现信息共享，随着计算机技术和网络技术的发展，计算机仿真技术取得了较大水平的提高。利用网络技术的优势，可以实现仿真系统共享。系统的网络共享能够提高资源的利用效率，避免不必要的重复开发，减少科研经费。虚拟制造技术。虚拟制造技术发挥计算机仿真技术的虚拟现实技术的优势，使用计算机完成对产品的管理和控制，虚拟制造技术已经成为计算机仿真技术发展的重要方向。

4.2计算机仿真技术发展趋势

随着计算机技术和仿真技术的发展，仿真技术很好地解决了各学科发展中的问题，很大程度上提高了工作效率，更加形象直观地进行仿真实验，节约了产品开发周期，降低了开发成本，提高了产品质量。计算机软硬件性能得到了较大水平的提高，进一步促进了仿真技术的发展。仿真技术主要朝着面向对象的仿真建模、分布式仿真、智能仿真等方向发展。

4.2.1面向对象仿真建模发挥计算机的符号处理能力，可以提高人们对仿真对象的认知速度，与传统的人工建模有着较大的进步。面向对象的仿真建模，可以最大程度提高系统的建模能力。此外，面向对象的仿真建模操作难度小，更容易使用，可以发挥仿真技术的优势。

4.2.2分布式仿真分布式仿真将不同分布位置的计算机通过网络进行连接，形成时间空间相互祸合虚拟仿真环境。分布式仿真系统由几个子模型组成。部分是仿真系统中，主要有动态、静态数据分割技术、功能分割技术等。

4.2.3智能仿真在仿真的不同阶段引入知识表达和处理技术，可以缩短仿真建模时间，提高模型效率，帮助用户做出最优决策，及时修正模型，界面更加智能化，增加仿真系统的寻优能力。

4.2.4其他仿真一些仿真可以实现高度的可视化，对仿真过程进行形象展示，便于研究人员真实地对仿真过程进行分析，易于理解。动画仿真能够将声音、视图等元素加入其中，交互性更强。

5结语

计算机仿真伴随着其他学科的发展而快速发展，随着计算机技术的快速发展，计算机仿真技术很好滴解决了其他学科的问题。计算机仿真经历了从简单的原型到物理模型，再到今天的动态显示仿真过程，并可实现可视化操作。多媒体技术、人工智能、可视化等技术同仿真技术的结合，仿真技术的发展和应用将更加广泛。在不远的将来，计算机仿真技术在生产生活中会发挥更大的作用，促进社会经济的发展。

参考文献

[1]王莉.计算机仿真技术在自动化物流系统中的应用[J].自动化与仪器仪表,2015(04):51-52+55.

[2]周杰.档案高仿真复制技术——档案馆应用传统手工复制和计算机高仿真技术的研究[J].档案学研究,2013(05):54-57.

[3]胡媛,吴正一,胡小峰,戴星.计算机仿真技术在优化就医序列中的应用研究[J].中国医院管理,2013(06):33-35.

[4]李剑虹,涂赣峰,戚喜全,毛继红,吕定雄,冯乃祥.我国铝电解槽计算机仿真技术的研究发展及现状[J].材料与冶金学报,2010(03):173-179.

交通仿真技术范文第4篇

关键词：电子技术行业 虚拟仿真技术 应用

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0000-00

电子技术行业的各类设备产品必须具备良好的设计方案才能够保障其工作状态的理想。电子行业具有产品更新快研发周期短的特点。为了满足不断发展的市场需求，加快产品结构的升级，在核心技术领域取得重大突破，电子行业必须采用新的研究方法和技术。虚拟仿真研究是目前电子行业所广泛采用的一种新的方法和技术。本文即以直流稳压电源以及数控机床为切入点，对虚拟仿真技术在上述两个领域中的应用要点及价值进行分析与探讨。

1 虚拟仿真技术概述

虚拟仿真技术即虚拟现实技术，也可称之为模拟技术，技术核心是用一个完全虚拟的系统对另一个真实存在的系统进行模拟。此项技术涉及到多个学科，是计算机图形、人机交互、传感技术、以及人工智能等多个学科的交叉综合领域。虚拟仿真技术主要包括三个方面的含义：第一是借助于计算机所生成环境具有虚拟性的特点；第二是人对这种虚拟环境的感知是高度逼真的；第三则是人可以通过自然的方法与虚拟系统实现交互，系统可响应人的动作并作出合理的反应。

当前虚拟仿真技术被广泛应用于包括汽车制造、道路桥梁、油田矿井、教育教学、电子技术、以及水利电力等在内的多个行业中，体现出了包括交互性、沉浸性、虚幻性、以及逼真性这四个方面的特点。对于电子技术行业而言，虚拟仿真技术的最主要优势是可对产品设计或优化方案在实践前通过高度仿真的模拟环境进行分析，以验证方案的可靠性以及有效性，兼顾实现了提高效率，缩短周期，以及控制费用等方面的性能优势，有推广价值。

2 虚拟仿真技术在直流稳压电源中的应用

直流稳压电源的组成部分包括电源变压器、滤波电路、整流电路、以及稳压电路四个部分。电网供给的交流电压在经过电源变压器降压处理后得到与电路需求相对应的交流电压，然后经由整流电路变化为方向恒定、大小伴随时间变化而变化的单线脉动电压，并经过滤波电路进行滤过（滤过交流分量），通过此环节处理后得到相对平滑的脉动电压。最后经过稳压电路处理，以确保电网电压以及负载水平在发生改变时电压维持在稳定状态下。为更加清晰的了解整个电路的工作原理与运行情况，可以借助于虚拟仿真软件，在软件模拟环境下通过设置开关或调整电路结构的方式观察示波器所呈现出的波形变化。本研究中引入Multisim10虚拟仿真软件，该软件借助于图形方式创建电路，具有界面直观、操作简便、调用方便等优势。本软件提供有包括交流、直流等在内的17种分析方法，虚拟仿真能力强大。

整流电路仿真分析下全波整流与半波整流波形图如下图1所示。结合图1：4个二极管所构成桥式全波整流电路，其核心作用是将正弦变化的电压演变为脉动电压。通过设置开关J1为开启状态的方式，对整流器在二极管损坏状态下所产生的开路情况进行模拟。则全波整流转换为半波整流，半波整流下所对应输出电压为0.45*全波整流电压。

通过对直流稳压电源系统中J2开关进行接通或断开的方式能够对比波形观察得到：在电容接入电路内后，输出电压平滑程度明显提高，波纹得到有效控制，同时输出电压平均值也有一定的增加。其依据是：在电容接入电路内后，电容可有效存储电荷，同时对高频分量而言容抗脚下，从而电流中的交流成分可通过电容C1而被旁路。在电容维持恒定的状态下，可通过调整负载电阻运行仿真的方式，使示波器分别显示滤波器输出波形，仿真结果如下图2所示。结合图2来看，电容放电时间常数为RC。在C为恒定状态下时，R取值越高则意味着放电速度越缓慢，输出波形更加平滑，输出电压值更小；在R为定值状态下时，电容器容量越大则意味着放电越慢，所对应输出波纹越小，输出电压值更大。

除此以外，通过对虚拟仿真软件的合理应用，还能够对直流稳压电路的改进设计效果进行仿真验证，以确保改进方案的实施效果理想。以某直流稳压电路对集成电路以及自保电路的改进方案而言，为验证该方案的可靠性，借助于Multisim10虚拟仿真软件进行实验。操作方法为：在Multisim10虚拟仿真软件按照改进方案构建直流稳压电压仿真点图，以供电电压220V（±10%）为标准进行虚拟仿真。借助于4综虚拟示波器对各点波形进行观察并读值，虚拟仿真实验结果如下图3所示。结合图2可见：经过改进后，直流稳压电路波形脉动被控制在较小范围内，电压输出稳定程度高，可保持在12.036V左右，经计算稳压系数为0.015（符合

3 虚拟仿真技术在数控机床中的应用

数控加工是现代模具CAD/CAM加工体系中不可或缺的重要内容之一。以五轴数控加工技术为例，所对应的模具工件性状复杂，对表面质量要求高，因此对铣削加工提出了非常严格的要求。五轴加工在完成最后一次装夹后，可以从多个面加工工件，其优势在于节约了大量的装夹时间以及辅助测量装置，且加工位置精度更高。在数控机床设计及性能验证中通过对虚拟仿真技术的合理应用，一方面能够使数控机床充分且合理的应用于对模具以及机械产品的加工中，另一方面能够为正确且充分的应用数控机床，完成更多模具以及机械产品加工提供保障。以某单叶片曲面零件数控加工实例为例，采用五轴加工方案，引入五轴五联动编程开发技术，同时对后置技术进行了编程制定。为进一步验证数控机床五轴五联动方案的编程程序正确性以及后置处理结果的可靠性，借助于虚拟仿真技术，在仿真软件所提供虚拟环境下参照数控机床实际配置构建实验模型。虚拟仿真结果显示：所模拟机床在对零件进行加工的全过程中刀具路径未发生偏差，加工零件性状基本与设计要求相符合。

4 结语

本研究中针对虚拟仿真技术在电子技术行业中的应用问题进行分析及探究，通过上述分析不难发现：在电子技术行业中积极应用虚拟仿真技术能够有效解决以往设计方案直接应用于实践中存在的浪费或失误问题，避免了不必要的事故产生，可以有效提高电子技术产品及相关设备的使用寿命与性能，对促进电子技术行业的发展也有重要价值。

参考文献

[1] 陈军，周晓平，郝江涛 等.基于MatLab & Simulink的电工电子技术仿真实验平台[J].中国现代教育装备，2015（3）：57-60.

[2] 赵丽梅.Electronics workbench在电子技术仿真实验中的运用[J].中国远程教育（综合版），2001（12）：58-59.

[3] 周凯，那日沙，王旭东 等.Saber在电力电子技术仿真中的应用[J].实验技术与管理，2015（3）：126-128，140.

交通仿真技术范文第5篇

关键词：3D数字仿真技术；城市服务；应用

1 概述

3D数字仿真技术主要是通过计算机技术，为用户创造一个逼真的虚拟环境，既可以是对现实环境的虚拟，也可以是对一些想象的物体的虚拟。目前在城市建设以及工业产品等领域中的发展比较广泛。本文主要通过分析3D数字仿真技术的发展情况，探讨其在当前的城市服务中的应用情况。

2 3D数字仿真技术概述

2.1 3D数字仿真技术概念及特点

3D（三维）数字仿真，一般也称虚拟仿真，主要是通过计算机技术生成一个无限逼近现实的虚拟环境，该环境中存在视、听、触、味等多种感知，用户则通过各种传感器设备接收自身自然反应的行为、活动，从而实现与虚拟世界中的个体产生联系的一种技术。

3D数字仿真技术一般具备三个特点：（1）沉浸感。由于3D数字仿真技术创造出了一个虚拟的现实世界，单从视觉效果上来看，用户很容易产生一种置身于这种虚拟环境的感受。（2）多感知性。虽然目前的3D数字仿真技术能够实现的感知只有视觉、听觉发展的比较成熟。但是理想状态下，3D数字仿真技术还应该具备味觉、嗅觉以及触觉等在现实生活中存在的多种人类感知行为，为人类营造一个真正逼近现实的虚拟环境。（3）交互性。所谓交互性是指用户可与虚拟环境中的实体进行交流、操作等行为，而且通过这些行为可以得到实时的反馈。

2.2 3D数字仿真技术发展

进入21世纪以来，随着计算机技术的大量普及，3D数字仿真技术也随之进入了快速的发展时期。而美国作为该技术的发源地，目前在该技术领域依然处于世界领先地位，于2007年率先提出六方沉浸体验虚拟现实系统，并期望达到1亿像素的显示效果。然而目前最大的虚拟现实系统中能够提供的像素仅为4300万，且只有五方沉浸体验效果。因此，这项技术被美国业界认为是下一世纪重要竞争技术，一些大型的公司，像波音、福特等公司均有对应的大型研发中心。我国虽然起步较晚，但是许多高校、企业也都在积极研制3D数字仿真技术，目前也都取得了十分显著的进步。

3 3D数字仿真技术提供的城市服务探究

3.1 城市建设领域

随着房地产行业的竞争越来越激烈，房地产厂商主要宣传的要点包括：地理位置、社区规划、户型设计等。然而目前对于户型的空间设计等方面发展已经很难再有革命性的突破，一些厂商的宣传手段还仅限于条幅、实物模型等。但是随着社会的发展，人们希望能够更加直观、快捷、方便地看到整个楼盘的详细信息。传统的手段是无法满足这些需求的，而3D数字仿真技术，这一专注于营造仿真环境的技术就得到了广泛的应用。房地产厂商通过制作一些建筑动画，直观地展现小区虚拟场景、楼盘样式、以及三维虚拟样板房等。通过使用这些3D动画作为宣传手段，能够让居民非常直观的体验、感受到住房的样子，因此取得了非常好的宣传效果。

3.2 工业领域

现如今，随着经济的快速发展，人们的生活也因为各种工业产品的快速发展而变得非常方便。像汽车、医疗器械等一些与人们生活息息相关的工业产品，一般在最终上市之前都会进行严格的检验。之前由于技术水平有限，只有等到产品研发出来之后才能进行相关的检验，一旦产品出现问题势必造成大量资源的浪费。

随着3D数字仿真技术的产生，技术人员可将设计出来的产品进行虚拟实验，既可以将设计出来的产品整体、空间构造都非常详细地展现出来，而且还可以通过虚拟现实技术，在虚拟的环境中对，对这些产品进行安全、事故模拟实验。像汽车行业，一般会利用3D数字仿真技术进行车辆撞击事故模拟；在煤矿产业，一般利用3D数字仿真技术进行安全生产实验，确定最终的安全挖掘方案等。

3.3 事故模拟

传统的事故分析都是通过事故现场照片或者是现场遗留下来痕迹等来进行相P的判断，但是这种缺乏动态模拟过程的分析方式缺乏直观性。而事故一旦发生，通常会伴随着赔偿、处罚等后续事件，如果能够完全还原当时的情景，有助于相关负责人十分方便、快捷、准确的处理相关事故。目前已经开展的研究内容包括：桥梁坍塌事故分析、交通事故分析、煤矿事故分析等。其中交通事故分析发展相对的较为成熟，而且现在已经有很多交通管理部门引进这些技术，对交通事故进行模拟还原，从而对发生当事人进行相关责任判断。

3.4 施工演示

目前国家各项基础设施建设正在如火如荼的进行中，面对这些大型的工程项目，以前只能通过工程图纸或简单的模型等形式进行展示。对于缺乏足够的空间想象能力或者项目新手来说，很难去想象到整个工程中每个实物的具体样式，而3D数字仿真技术大到整体效果，小到部件的构造等，可以非常逼真的展示工程项目实景。不仅方便进行施工演示，而且在进行工程汇报时，也可以非常具体的展示当前的具体施工状况，以及与完整项目之间的差距等。

4 结束语

3D数字仿真技术，随着计算机技术的快速发展，正处在高速发展的阶段，而且正在以其独特的方式改善人们的生活、学习和工作方式。除上述提到的一些应用领域之外，3D数字仿真技术还有许多其它的应用领域，而且随着5D时代的到来，还会产生更多的现在还无法想象的应用领域。但同时还应该意识到，由于一些技术难点，比如说在虚拟空间中实现嗅觉、味觉等技术，目前还没有攻克，3D数字仿真技术未来的发展道路还有很长。

参考文献

[1]张晶.浅谈三维动画的应用领域[J].山东工业技术，2013（11）：151.

[2]周飞，孙超.论三维动画在产品设计中的运用和价值[J].艺术科技，2013（05）：179.