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第一章交通仿真概述
本章主要介绍交通仿真的基本概念及其关系、交通仿真的研究内容和优缺点，梳理了交通仿真的发展历史，展望了交通仿真的发展趋势。
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●1.1交通仿真的基本概念
本节介绍交通仿真的相关概念，涉及系统仿真、物理仿真、数字仿真以及硬件在环仿真，交通仿真是数字仿真在交通工程领域的应用，交通仿真又可以细分为宏观交通仿真和微观交通仿真。本课程关注的就是微观交通仿真。
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●1.2交通仿真的内容和特点.
本节主要介绍交通仿真的内容和优缺点。交通仿真的研究内容包括城市交通和公路交通的仿真，机动车、非机动车和行人的仿真等。交通仿真具有经济性、安全性、可重复性等优点，同时也有仿真模型可能失真等缺点。
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●1.3交通仿真的历史和趋势
本节主要介绍交通仿真的发展历史和发展趋势。交通仿真自从1967年开始发展，经历了起步阶段、迅速发展阶段和成熟阶段。交通仿真的发展呈现出应用领域不断扩大、系统功能不断完善等趋势。
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第二章道路设施模型
本章主要介绍道路设施模型，详细说明了道路系统中的路段、交叉口的2种建模方法，简单介绍了标志标线、信号灯等道路辅助设施的建模方法。
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●2.1路段模型
本节先回顾了路段的组成：基本路段、车道变化段及特殊车道，介绍了基于车道的路段建模方法、基于参数的路段建模方法，并对这两种方法进行了对比分析。
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●2.2交叉口模型
本节先回顾了交叉口的分类。重点介绍了基于车道的交叉口建模方法、基于参数的交叉口建模方法，对比分析了两种方法的优缺点，补充了立体交叉口建模的注意事项。
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●2.3辅助设施模型
本节依次介绍了交通标线、交通标志、交通号灯、车辆检测器、公交站台，以及3D静态物体这些道路辅助设施的建模方法。
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第三章机动车仿真模型
本章按照仿真系统中车辆的生成、行驶过程，依次介绍了车辆生成模型、路径选择模型、车辆跟驰模型和车辆换道模型，详细介绍了几种比较典型的车辆跟驰模型，比如刺激反应模型、生理-心理跟驰模型等。
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●3.1车辆生成模型
本节先回顾了交通流的2种统计方法：离散型和连续型统计分布，详细介绍了离散型的车辆到达分布：泊松分布、二项分布和负二项分布，介绍连续型的车头时距分布：负指数分布、移位负指数分布等。简单介绍了用反转法生成车头时距序列的步骤。
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●3.2路径选择模型
本节介绍常用的路径选择模型，在十字型交叉口、环形交叉口，通常按左转、直行和右转的比例分配流量，在交通干线或网络层面，采用基于OD矩阵的静态分配方法，或者动态交通分配方法。
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●3.3车辆跟驰模型
本节介绍了车辆跟驰的概念、特性、发展历程和趋势，重点介绍了刺激反应模型、安全距离模型、生理-心理跟驰模型、基于模糊数学或深度学习的人工智能模型，以及方兴未艾的辅助驾驶模型。
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●3.4车辆换道模型
本节介绍了车辆换道的基本概念、三个主要步骤，介绍了判断性换车道的需求产生方法、间隙接受模型，以及强制性换车道的间隙接受模型。
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第四章行人与非机动车模型
本章介绍了行人和非机动车的交通仿真模型。首先回顾了行人和非机动车的交通特性，分别介绍了基于元胞自动和社会力的交通仿真模型。
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●4.1行人交通模型
本节首先简要回顾了行人的交通特性，详细介绍了比较经典的元胞自动机模型和社会力模型，简单介绍了应用这些模型的行人交通仿真软件或模块。
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●4.2非机动车模型
本节首先简要回顾了非机动车的交通特性、跟驰与换道特性，介绍了基于元胞自动机的自行车模型，以及在社会力模型基础上改进的基于组合模型的自行车模型。
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第五章交叉口管理与控制
本章按照不同的交叉口管控措施，依次介绍了全无管制交叉口的冲突处理与通行规则、让行管制交叉口的停车让行和减速让行控制方式、信号控制交叉口的定时信号控制方法和感应控制方法。以VISSIM仿真软件为例，介绍了各种管制措施的仿真操作过程。
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●5.1冲突与通行规则
本节介绍了全无管制交叉口的车流冲突处理方法和通行规则。在VISSIM仿真软件中，有2种不同的车流冲突处理方法：优先规则和冲突区域。通行规则主要遵循先到先服务原则，以及规定的让行规则。
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●5.2让行与限速标志
本节介绍了主路优先的2种管制措施：停车让行管制和减速让行管制。以VISSIM仿真软件为例，介绍了让行管制的操作步骤，补充了限速标志的设置方法，说明了减速区与限速标志的差异。
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●5.3定时信号控制.
本节介绍了定时信号控制的建模方法，分别以VISSIM仿真软件、SUMO开源仿真软件为例，详细说明了实现定时信号控制的操作步骤。
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●5.4感应信号控制
本节先回顾了感应控制的概念和基本原理，简单介绍了半感应控制和全感应控制的流程，以VISSIM中的VAP模块为例，介绍了次路检测半感应的控制流程及操作步骤，演示了感应控制的效果。
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第六章VISSIM仿真初印象
本章依次介绍了VISSIM仿真软件的安装、用户界面，详细介绍了微观交通仿真的基本流程，重点梳理了车辆种类、车辆类型与车辆类别的概念及其关系，说明了交通流相关的车辆组成、车辆输入等设置过程。通过本章的学习，可以建立一个VISSIM仿真软件的初步印象，为后续的案例学习做好准备。
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●6.1VISSIM软件安装与界面介绍
本节主要介绍软件的安装过程和用户界面。在安装过程中，简要说明了VISSIM仿真软件的功能和特点；在界面简介中，说明了软件的菜单、工具等布局，以及学生版的限制。
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●6.2微观交通仿真流程
本节介绍微观交通仿真的基本流程，依次说明设置仿真背景、构建仿真路网、加载流量流向、设置交通管控措施、设置评价与检测器，然后是运行仿真实验，并对评价结果进行分析。
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●6.3车辆类型相关概念
本节介绍VISSIM仿真软件中的车辆类型相关概念，说明车辆种类、车辆类型与车辆类别3个概念之间的关系，简要说明了车辆类型和车辆类别的用途。最后，以自动驾驶车辆为例，介绍了完整的参数设置过程。
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●6.4交通流相关参数
本节介绍VISSIM仿真软件中交通流相关的参数，依次涉及期望速度分布、车辆组成、车辆输入等，说明了三者之间的层次关系；其中，也涉及了公共交通仿真中涉及的停靠时间分布。
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第七章十字交叉口仿真
本章以武汉市的太子湖北路-芳草路交叉口为背景，按照仿真流程介绍仿真过程：依次说明了加载背景图、构建路网、加载流量流向，设置信号控制、处理车流冲突和速度管理，最后进行延误评价和排队评价，形成一个完整的十字交叉口仿真案例。
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●7.1加载背景地图
本节先简单介绍了交叉口的概况，然后说明如何加载背景地图：依次介绍了使用在线地图、使用航拍图这2种加载背景图的方法，并对这两种方法进行了对比。
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●7.2构建交叉口路网
本节主要介绍构建交叉口路网的详细过程。先后构建交叉口北方向的进口道和出口道，然后依次是南方向、东方向和西方向的进口道和出口道。最后是交叉口内部的转向连接，完成交叉口的路网建模。
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●7.3加载流量和流向
本节介绍如何加载交叉口的流量和流向。根据交通调查数据，先构建合适的车辆组成，在路网中添加车辆输入，再按转向比例设置静态路径分配。最后，说明了如何修改连接段的紧急停车位置参数。
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●7.4设置信号控制
本节介绍交叉口的定时信号控制操作步骤。第一步先构建信号机，输入信号控制方案；第二步，在进口道的停车线上放置信号灯头。设置完成后，运行仿真，核实信号控制方案的运行。
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●7.5车流冲突与减速区
本节介绍交叉口内部的车流冲突处理与减速设置。说明了如何设置冲突区域、优先规则，实现车流冲突处理。然后，介绍在转弯路段上设置减速区，模拟车辆转弯时的减速行驶状态。
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●7.6延误与排队评价
本节介绍2种最常用的仿真评价方法。第一种是延误时间评价，先在路段上设置时间检测器，再进行测量定义，显示评价结果列表，运行仿真并查看评价结果。第二章是排队长度评价，在停车线上设置排队计数器，经简单设置后即可运行仿真，实时查看评价结果。
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第八章干线交通仿真
在上一章交叉口模型的基础上，详细介绍了构建干线交通仿真的过程：先扩展到干线模型，介绍如何以OD矩阵为基础加载流量流向、如何进行干线协调控制，详细介绍了公共交通系统的仿真、停车场建模及停车仿真，最后介绍了3种动态显示方法和4种仿真评价方法，形成一个完整的干线交通仿真案例。
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●8.1构建干线路网
本节介绍构建太子湖北路的干线路网。先加载东南方向的干线航拍图，完成背景图的匹配与拼接。修改太子湖北路的路段、添加蔷薇路和芙蓉路2个T型交叉口，形成一条由3个交叉口组成的干线路网模型。
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●8.2流量流向与速度管理
本节介绍加载干线的流量流向和速度管理。在原有交叉口流量流向的基础上进行修改和添加，以OD矩阵的形式加载干线的流量和流向。在交叉口内的转弯路段上，添加必要的减速区。
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●8.3协调控制与冲突区域
本节介绍干线绿波协调控制。先设计绿波协调控制方案，在蔷薇路和芙蓉路上添加信号控制机和信号灯头，修改相位差参数，实现协调控制。在交叉口内部，设置冲突区域，消除潜在的车流冲突。
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●8.4公共交通仿真
本节介绍如何进行公共交通的仿真。在仿真软件中，先添加公交车的停靠时间分布；在干线路网模型中，依次构建多个公交站、添加多条公交线路，并修改公交线上公交车在公交站的停靠时间分布。
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●8.5停车场与停车仿真
本节介绍停车场建模与停车仿真。在仿真软件中，先添加停泊车辆的停留时间分布；在干线路网模型中，依次构建路外的停车场、添加局部路径，模拟路外停车过程。按照类似的步骤，简单介绍了路边停车仿真的操作步骤。
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●8.6动态显示与评价分析
本节主要介绍各种动态显示方法和仿真评价方法。在干线路网的模型中，依次介绍了路段上的车流密度动态显示、车辆信息的标签显示，以及信号控制的动态显示。介绍了行程时间评价、节点评价、数据采集评价和路网性能评价方法。最后，简单介绍了直接输出评价数据的操作，可以用于仿真数据的分析。
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第九章行人与非机动车仿真
以上一章的干线路网为基础，本章主要介绍非机动车和行人的仿真建模过程：先构建专用的车道，加载流量流向，修改信号控制方案，处理与机动车的冲突。在行人仿真中，介绍了基于路段的和基于面域的2种仿真方法。
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●9.1非机动车仿真
本节介绍如何进行非机动车仿真。在干线路网的基础上，按步骤构建非机动车道、设置非机动车的交通组成和流量流向、修改信号控制方案、用冲突区域处理机非冲突。
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●9.2过街行人仿真
本节介绍过街行人的2种仿真方法。第一种是基于路段的行人仿真，第二种是基于面域的行人仿真，两种方法的建模过程比较类似，都是按步骤构建人行横道、设置行人流量流向、修改信号控制等。对比这两种建模方法，推荐基于面域的行人仿真方法。
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第十章环交与立交仿真
本章以武汉市的武珞路-中山路立体交叉口为背景，介绍地面环形交叉口、上跨和下穿立体交叉口的建模过程，加载流量流向，在情景方案管理增加信号控制方案并进行对比分析，构建三维场景并录制仿真视频，形成一个完整的立体交叉口仿真案例。
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●10.1构建环交与立交路网
本节介绍环交与立交路网的建模过程。先加载交叉口的背景图，构建地面上各个方向的进口道和出口道，然后构建中间的环道以形成地面环交；再构建上跨的高架桥和下穿的涵洞，完成交叉口路网建模。
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●10.2交通量与减速区
本节介绍在交叉口加载流量流向、设置减速区。先修改车辆组成、添加车辆输入，再设置静态的路径分配、公共交通的流量。然后，在环道的转弯路段设置减速区。最后，简单介绍了如何实现坡度对加减速度的影响。
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●10.3错误处理与让行规则
本节专门介绍如何处理建模过程中的错误和警告信息，以及环道内的让行规则。出错的解决方案有：修改路径决策点的位置，使车辆有足够的换道空间；设置连接段的紧急停车位置，使其大于上游禁止换道的长度；修正静态路径或公交线路中的不合理连接等。
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●10.4方案管理与信号控制
本节主要介绍仿真软件中的情景方案管理功能。在不同的流量和信控方案组合中，利用情景方案项目管理可以自动生成不同的流量场景或增加信号控制的方案，组合形成既增加流量又有信控的第4种方案。统一修改评价方法，运行仿真之后，可以进行不同方案评价结果的对比分析。
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●10.5构建三维场景
本节介绍通过添加3D物体构建三维场景。通过3D交通信号可以添加3D信号灯、交通指示牌、路灯等物体。在三维场景中，可以添加软件自带的3D物体，比如行道树、建筑物、路边停车、公交站模型等。
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●10.6仿真动画与视频
本节介绍了如何保存仿真动画、录制仿真视频。在仿真软件中，可以定义动画的截面，运行仿真以记录车辆的动画信息，完成后打开ANI文件，可以重现车流运行状况。通过添加录像镜头、设置关键帧，运行仿真以录制AVI视频文件，可以脱离仿真软件进行仿真过程的视频展示。