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模型的空间范围和时间框架 第三部分 微观建模 1 模型的空间范围和时间框架 12 微观建模 从第四章到第十一章，我们着重讨论了道路车辆的总体平均特征 （例如流量、速度、 和密度），同时将交通流看作是一种可压缩的流体。这些模型的核心在于流量，速度和密 度之间的相互关系，以及它们是如何随着时间和空间的变化而变化的。我们称这样的模型 为宏观模型，它们能够描述流入和流出道路上各路段的“流体数量”（即车数），而不 是关注个体车辆在道路上的移动。 相比之下，微观模型着重的是个体车辆的行为，并且能够刻画这些车辆的运动以及 他们之间的相互作用。不像宏观模型那样将车辆视为一种流体，微观模型将驾驶员-车辆 系统视为一个没有质量的粒子。有时候我们称种粒子为 “主动”粒子，因为它能够基于微 观模型制定的规则做出自己的选择。 12.1 模型的空间范围和时间框架 根据空间范围和时间框架，驾驶员的决策可以分为三个等级：战略层面、策略层面、 和运行层面。在战略层面上的决策涉及大的空间范围和长的时间框架，例如，图12-1 所 示的情形是驾车从北京（起点）到天津（终点）。驾驶员至少有三种路径供选择：  方案 1 ：途径京沪高速公路和京津塘高速公路。全程 127.4 公里，经过 20 个红绿 灯，约需1 小时49 分钟。打车约321 元。这是推荐方案。  方案 2：途径京津高速公路和京津塘高速公路。全程 133.1 公里，经过 17 个红绿 灯，约需1 小时58 分钟。打车约335 元。  方案3 ：途径京津高速公路和京津线。全程127.4 公里，经过37 个红绿灯，约需2 小时7 分钟。打车约321 元。 2 模型的空间范围和时间框架 这个例子就构成一个涉及距离大约为100 公里、时间大概在2 个小时左右的选路 （Route Choice）问题。我们称描述驾驶员怎样作出路径选择的微观模型为选路模型。这 种模型一般是离散选择模型，即根据相关的限制和效用来从一些备选项中选出一个最合适 的方案。 图 12-1 战略层面上的驾驶决策 在驾驶员选择好路径 （例如上例中的推荐方案）并且上道行驶之后，驾驶员迟早将 面对策略层面的决策，即涉及到中等空间范围和时间框架的选择。如图12-2 所示，这时 驾驶员需要作的决策是在何时何地换到边道上，以便使用下一个出口匝道。这样一种情形 就构成一个涉及距离大约为几公里、时间大概在几分钟的换道 （Lane Changing）决策。换 道模型也是一种离散选择模型，它根据驾驶员的目的和限制条件从若干选项中选出一条目 标车道。 3 模型的空间范围和时间框架 图 12-2 策略层面上的驾驶决策 而运行层面的决策则是驾驶员在一个小的空间范围和时间框架内对于车辆的操纵控 制以实现安全驾驶并保持机动性。例如图12-3 中我们所研究的驾驶员 （在圈中的那个） 正在跟随前面的一辆车运行，他的决策将影响他的车在空间大约为几十米、时间为几秒钟 范围内的行驶。这时候驾驶员需要做出跟驰 （Car Following ）决策以决定如何操纵他的车 辆（例如在下一秒钟需要多大加速力度，保持什么车速，以及离前车多远）才能避免和前 车发生碰撞。同时，如果这个驾驶员在跟在一辆慢车后面，也许他会感到不耐烦，这时他 可能会想换一条车道来提速。这样，驾驶员就需作一个插空 （Gap Acceptance ）决策，即 观注旁边车道上的空档，当可接受的空档出现时就切换过去。 因此，根据涉及到的空间范围和时间框架，微观模型可以划分为三大类