文献综述（或调研报告）：
20世纪50年代系统仿真技术逐步形成，并成为迅速发展起来的新兴学科。最早的通用仿真器是由美国IBM公司研制成功的，后来更名为通用仿真系统，并补充了很多功能，发展成为了一种应用最广泛的离散系统仿真语言，时至今日，系统仿真综合集成了计算机、网络、图形图像、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个高科技领域的知识，发展方兴未艾。当下仿真技术已经成为了特别是高新技术产业不可或缺的研究、设计、评价和训练的有效手段和工具，并在实践中得到了很好的应用。
城市交通系统是一个非常繁杂的，难以用数学模型精确描述的庞大系统，其与社会发展、经济发展以及人们的日常生活息息相关。鉴于诸多因素，世界上各个国家之间的交通系统发展状况也千差万别，总体上而言，发达国家的交通基础设施整体上优于发展中国家，智能化程度也较高，但是道路的饱和度也较高。交通系统仿真技术是随着电子计算机和系统仿真技术的发展而不断发展起来的。目前，在交通仿真研究方面国外已经进行了有效的、比较成熟的工作，并开发出来了很多交通仿真软件，其中的一些软件已经走上了产品化和商业化的道路。从20世纪60年代开始出现交通仿真以来，纵观其整个发展过程，经历了以下三个发展阶段。
第一阶段，20世纪40年代末至60年代初，为诞生期。这一时期大多讨论的是如何进行交通流仿真，直到大约1960年，运用仿真技术研究交通流状态的可能性和可行性才得到普遍的认同，并且开始着手开发一些交通系统仿真软件。这一时期的交通仿真系统以优化城市道路的信号设计为主要研究方向，故此宏观交通仿真模型被广泛的应用，但是模型的灵活性和描述能力都较为有限，再加上当时的计算机性能相对而言也较低，所以仿真结果的展示也就不够乐观。在这个时期，最具代表性的有TRANSYT系统，它是英国道路与交通研究所(TRRL)的D.L.罗伯逊于1967年开发的道路交通流仿真软件，主要用于固定配时交通信号参数最优值的确定；有TRANS模型，它是Gerlough在1963年建立的用于道路网络信号配置；还有SIGOP仿真系统[1]，它是美国联邦公路局(FHWA)1956-1966年研制成功的。
第二阶段，20世纪60年代初至80年代初，为发展期。这一时期，产生了大量的主要关于交通流仿真方法及其模型建立的论文和专著。与此同时，大量的交通系统仿真应用软件也被研发出来，这些软件可以分为两类，一类是以宏观交通仿真模型为基础的，另一类则是以微观交通仿真模型为基础的。这个阶段由于计算机的迅速发展，计算机仿真模型的精度也得到了相对提高，功能也就更加多样化了，因而微观交通仿真模型也就得到了较大的发展。这一期间的典型代表是美国联邦公路局开发的TRAF-NETSIM模型，该模型是一个描述单个车辆运动、应用时间扫描法的网络微观交通仿真模型，其对道路几何条件的描述也很灵活。TRAF-NETSIM[2]模型经过多次升级，其功能也越来越强大，广泛应用于交通控制和管理系统方案的优化、交通设计方案的优化以及交通工程相关领域理论研究方面；还有1971年，E.B.Lieferman建立的用以描述个别车辆运动的UTCS-1模型；1974年，日本科学警察研究所开发的MISTRAN模型，用以研究左右转车辆与横穿道路的行人之间的相互影响；1976年，英国利兹大学开发的用于平面交叉口交通信号控制的SATURN宏观模型[1][3]。
第三阶段，20世纪80年代初至今，为成熟期。由于早期计算机性能及发展水平的局限，当时开发的交通仿真模型需要在大、中型计算机以及图形工作站上运行，而且几乎都是采用面向过程的传统的软件开发方法，其中大多数都是采用Fortran语言或专用的仿真语言为开发工具，因此仿真模型很难真正再现繁杂的道路交通现象，系统的通用性、交互性、可维护性、扩展性都较差。这一时期，随着计算机技术的迅速发展，软件开发技术的进步，ITS成为了国外研究的热点，世界各国都展开了以ITS为应用背景的交通仿真软件的研究与开发，从而出现了一大批交通系统仿真软件。这一时期，交通系统仿真技术在美国已经得到了迅速的发展和广泛的应用。该时期，交通系统仿真技术的发展呈现如下特征：①系统建模开始突破微观模型与宏观模型，出现了混合模型；②仿真软件开始向大型化、综合性方向发展；③研究重点从软件开发逐渐转向了系统模型的改进，包括模型的精炼，如加入优化子模型和加入有效性测定、仿真模型集成、向个人计算机移植等等；④新的计算机技术开始用于交通系统仿真，主要表现为仿真界面更加友好，人机交流更加方便。另外，计算机图形技术的应用使得仿真过程更加透明和直观。
国外发达国家几乎都有自己专门的交通控制系统的研究，其中不乏很多优秀的产品。比如TRANSYT系统[4]，SCOOT系统[5]，SCATS系统[6]等等。这些比较老资格的控制系统都依赖于传统的交通流参数：周期、步长、绿信比。但是在最新研制出来的交通控制产品中，很多使用相位的长度和相序来代替传统的交通流参数。比如意大利的分布式实时交通控制系统SPOTPUTOPIA、法国的动态规划系统PRODYN[7]、美国的自适应控制优化策略系统OPAC[8]和实时、递阶、最优化、分布式可实施系统RHODES[9]等等。鉴于交通领域是一个典型的交叉学科，其他各相关领域的研究成果都可能会给交通研究带来突飞猛进的发展。举例来说，交通预测领域中各国科学家尝试运用最新的科研手段于交通领域，比如遗传算法、支持向量模型等等最新的数学、统计学、计算机科学成果。在交通控制领域中，感应控制、模糊控制、以及自适应控制方法是最新的研究方向。
国内在道路交通系统仿真方面研究起步较晚，用系统仿真技术进行道路交通的仿真试验开始于20世纪80年代，并且主要集中在高等院校等研究机构。1984年，北京工业大学就开始了交通仿真的研究工作，为了了解直行汽车车队通过灯管路口的运行状态，用BASIC语言编制了一个仿真程序，来求解头车运动方程和跟驰方程[10]；1985年，采用以PASCAL语言编制的程序并基于事件扫描方法对于灯控路口交通特性进行了仿真研究[11]；20世纪90年代初采用C语言编制的程序对高速公路路段通行能力进行了计算机仿真[12]；1996年，在Windows环境下以面向对象的程序设计语言Visual C 开发了用于高速公路基本路段行车仿真研究的软件[13]；近两年来，又开展了高速公路基本路段通行能力[14]和道路交织区交通行为[15]的仿真研究。同济大学在20世纪90年代，先后建立了优先控制T型交叉口车辆运行的仿真模型[16]和名为Microsim的高速公路入口匝道交通仿真软件的对象模型，并研制了相应的仿真软件[17]；东南大学于20世纪90年代中后期进行了城市交通网络研究、城市交通实时模糊控制研究，提出了单路口交通实时模糊控制方法，还采用动态微观仿真方法研究了路段通行能力[18]，考虑驾驶员、车辆、道路、环境和交通规则的相互关系对通行能力的影响[19]，从微观角度出发建立了仿真模型；清华大学交通研究所于20世纪90年代末期，在Windows平台以面向对象的设计思想开发了名为TraSimul的仿真软件，用于模拟城市平面交叉口的拥挤特性[20]，为缓解城市平交路口的交通拥挤提供了有力工具；西南交通大学进行了初步的交通系统仿真及在交通控制中的应用研究，利用仿真技术进行了高速公路车头间隙分布规律及其应用的研究；华南理工大学利用交通仿真分析了信号交叉口的通行能力和服务水平：上海交通大学建立了宏观交通流分配仿真模型[21]，实现了路网中的流量分配；北京理工大学开发了城市交通诱导仿真系统；天津大学利用仿真进行了交通流自组织管理控制研究[22]，以交通流元细胞自动机模拟和仿真结果说明交通流中自组织现象并进行了理论分析和数学描述；中国科学技术大学进行了基于微粒跃动模型的趁势交通仿真研究；吉林大学在交通系统仿真方面也开展了一系列的研究，主要是用GPSS仿真语言对交叉口的交通状态进行仿真研究。此外，长安大学、西安交通大学、吉林工业大学、交通部公路科学研究所等单位也开展了交通仿真方面的工作。
[1] 孙晋文.基于Agent的智能交通控制策略与可视化动态仿真研究[D].北京：中国农业大学博士论文，2001
[2] Ajay K.Rathi，Alberto J.Santiago. Urban Network Traffic Simulation：TRAF-NETSIM
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