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从交通模拟器得到的交通相关数据研究

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发表于 2008-4-25 22:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
交通模拟器(Traffic Simulator)是模拟城市18个主要模拟器模块中相当重要的一个,很多交通相关的数据都是在这个模拟器中设定,很多修改交通数据的mod也是从这个模拟器入手,修改一些数据以达到修改交通的目的。

本文主要考察交通模拟器,以及其他几个相关的交通设置建筑属性,从数据上分析游戏对交通的设定。因为交通问题的复杂性和游戏显示数据的不透明性,很难通过一些准确的实验去验证数据,所以本文所有分析都只来源于游戏数据文件,不含任何实验成分,有兴趣的可以自己做些实验测试一下,欢迎建议和意见。

交通模拟器中有一些数据是关于道路维护、损坏、交通事故等,这些暂不关心。这里主要研究速度、时间、容量等关系。

一、关于时间单位的说明

游戏中查看通勤时间曲线时有一个时间单位,该时间单位和交通模拟器中所有的时间单位有25倍的乘积关系,即模拟器中的一个单位时间,等于游戏中查看通勤时间曲线时的25单位时间。具体单位是秒还是分还是别的什么并不关心,这只是表述上方便而已。本文后面的所有时间都以模拟器中的时间单位为准,如果需要对应到游戏中的显示,请自行视需要乘以或者除以25。

二、基本交通速度

所谓基本交通速度,就是完全不考虑道路拥堵程度时,某种交通方式的通勤速度,单位是“格/单位时间”。数据见下表:
交通类型街道公路/单行道大道高速公路地铁/轻轨单轨铁路
步行3.53.53.50000
自驾/工业货车21314082000
公交314660100000
地铁/轻轨列车000015000
单轨列车000002000
乘客列车000000110
货运列车000000150


三、实际交通速度

实际交通速度受到道路拥塞情况的影响。首先列一下不同道路的交通容量:
道路类型街道公路单行道大道高速公路地铁/轻轨单轨铁路
单向容量1001000200025004000300030003000

此外,在交叉路口和收费站附近,容量(不是速度!)有不同程度的下降:
交叉点本身下降到道路容量的0.7倍,相邻一格为0.8倍,再远一格是0.9倍。
收费站本身下降到收费站容量,相邻一格为道路容量的0.8倍,再远一格是0.9倍。

知道容量以后,如果再知道流量,就可以了解道路的拥塞状况。流量就是道路上各种交通类型人次(不是车次!)的相加。比如有300人通过某条地铁线通勤,那么该线上的流量就是300,无论究竟是几趟地铁列车。但是有两类交通方式不计入流量:步行和公交。也就是说,一条路上就算有3000人步行,4000人坐公交,他们对这条路的流量贡献仍然是0。

在单向流量达到道路容量的100%之前,实际交通速度和基本交通速度一样;
一旦超过100%,实际速度将会下降:200%时为基本速度的0.65倍,300%时为基本速度的0.3倍,其他可以通过插值得到。
需要注意的是有两个例外:步行和单轨,这两种交通方式不受超容影响,无论多么拥塞,其实际速度始终等于基本速度。

这里对上面提到的三种特殊交通方式再强调一下:
单轨:人次计入单轨流量,也就是单轨会变红,但是并不影响速度;
步行:人次不计入各种道路流量,所以道路不会因为步行变红,并且步行速度也不会改变;
公交:人次不计入各种道路流量,所以道路不会因为公交变红,但是公交速度会因为其他流量引起的拥塞而降低。


四、可行交通路线

理论上,如果知道每段交通的长度和实际速度,就可以算出这条交通路线的时间花费。但是什么样的路线才是一种可行的交通方式呢?这并不是没有限制的,比如居民开着火车从家里出发到达公司,这就是一条不可行的路线。
模拟器定义了两种不同类型的交通:通勤交通和货运交通。

1. 通勤交通路线:一端连接住宅楼,另一端连接商业楼或者工农业楼,表示上下班通勤。该路线初始交通方式必须是步行或者自驾车。
如果起点是步行,那么之后可以切换成各种大众交通方式(中间还可以穿插步行),最后步行到工作地点;当然也可以不切换,全程步行;
如果起点是自驾车,那么之后可以在大火车站、客运火车站或者停车场切换成步行,然后通勤过程就跟上面描述的起点直接是步行一样;也可以不切换,全程以自驾形式到达工作地点(中间允许经过收费站和汽车码头,不改变自驾方式)。

2. 货运交通路线:起点连接工农业楼,终点连到城市边缘或者海港,表示工业出货。该路线初始交通方式必须是工业货车(卡车)或者货运列车。
如果起点是货车,可以直接开出城,可以直接开到海港,也可以开到货运火车站切换为货运列车然后出城;
如果起点是货运列车,那么只能直接开出城。

另外,任何一个交通建筑(包括各种车站、码头以及收费站)旁边必须有路,用来完成交通方式的切换。也就是说,居民不能从住宅楼直接跳到相邻的公交车站,然后坐公交车上班,而是只能跳到住宅相邻的道路上,然后步行进入公交车站,换乘公交车;居民也不能下了公交车直接从公交站跳到隔壁的火车站坐火车,而是只能先从公交站走到相邻的路上,然后再从路上进入火车站坐火车。

[ 本帖最后由 Hakkk 于 2008-4-25 16:06 编辑 ]

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参与人数 1威望 +4 收起 理由
wukebnu + 4 很好,很强大

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 楼主| 发表于 2008-4-25 22:05 | 显示全部楼层
五、交通移动以外的时间开销

我们已经知道了实际交通速度和可行的交通路线,那么居民或者工业产品移动的时间花费也就可以算出来了。但这并不是全部时间,还存在交通移动以外的时间开销。

1. 初始开销:初始开销仅存在于通勤交通。通勤交通的初始方式只有步行和自驾车两种。
对于喜欢自驾车的居民,步行出发的额外开销是0.1,自驾车是0;
对于喜欢步行出发的居民,步行出发的额外开销是0,自驾车是1.95;
对于没有特别喜好的居民,步行出发的额外开销是0,自驾车是0.4。
可以看出游戏总体还是挺偏向步行出发(其实就是使用大众交通)的。

顺便一提,各收入阶层三种类型的比例:
R$:喜欢步行的80%,喜欢自驾的20%,无所谓的0%
R$$:喜欢步行的30%,喜欢自驾的0%,无所谓的70%
R$$$:喜欢步行的10%,喜欢自驾的80%,无所谓的10%

2. 经过交通设施的开销:
对于通勤交通,这包括通过车站换乘、经过停车场、火车站等从自驾变成步行,以及经过收费站的时间开销。
对于货运交通,这只可能发生在货车通过货运车站变成货运列车,或者货运列车经过货运车站换到下一列货运列车上。

首先,这部分时间只发生在进出站的过程;在车站内部移动消耗时间为0。(车站内部移动时间为0在火车站上表现的很明显,如果车站没有爆满,查询通勤路线时会发现有些乘客过站时不是坐火车从车站侧面沿铁轨直接经过,而是选择下车进站然后出站继续坐火车,因为这相当于节省了2、3格的铁路交通时间,使得总通勤时间更短)

其次,当使用量在设施容量允许范围内时,几乎所有设施的时间开销都是0,只有收费站有0.2单位时间的进出总开销。当使用量超过容量时,各种设施的进出开销将会增加。(增加量的数据暂时没有找到)

再次,这部分时间还与交通预算有关。当预算是100%时,就是上述基本时间开销;当预算为0%时,实际开销是上述基本开销的2倍,比如收费站就变成了0.4单位时间。其他可以插值得到。

3. 路况开销:
当道路维护费用不足时,路面可能会有损坏情况。不管何种交通方式,每经过1格损坏的道路,通勤时间加0.1。

4. 事故开销(这部分我不确定是真实计入交通时间,还是仅用于游戏中模拟交通事故的视觉效果。我比较偏向于计入,并且觉得这里所说的“事故”和游戏中看到的模拟事故不是一回事,就像游戏中会看到车辆等红灯,但实际上交通模拟器中并没有红灯设定一样)
道路上有一定概率发生交通事故,这个概率随流量/容量比值增大:25%容量时事故率为0%,100%时事故率5%,200%时事故率25%。一次事故耗时0.333单位时间。

六、选路

至此,所有信息已经齐备,可以计算一条交通路线的总时间了:
总时间=各种交通方式的实际速度与各自长度乘积之和+初始开销+经过交通设施的开销+路况开销(+事故开销)
游戏程序会根据寻路精度列出所有可能的交通方式和路线,计算各自的总时间。接下来,程序会先做两项基本排除,然后再对剩下的方案进行优化选择并实行。这两项排除是:
1. 总时间超过6的通勤路线将被排除;
2. 纯移动时间(即不算额外开销)超过4的使用大众通勤工具的路线将被排除。


除了被排除的,所有交通方式都是可行的,区别只是时间长短。所以经常有人问到的车站多少格设一个、步行最长多少格等等,其实并没有一个特定的阈值,8格也好6格也好,都只是经验距离,只要该路线不会被强制排除就是有可能的,剩下只是时间长短的区别:如果步行15格然后坐公交都比自驾车要快,市民当然很乐意步行15格,当然,如果8格的话他们会更开心。

七、其他

除了交通时间、选路等,交通模拟器还负责一些其他数据的计算,比如维护、收费,以及商业区客流量和住宅区噪声。这里说说后两项。
客流量和噪声都是由交通流量决定的,计算方法是:
从一个R或者C建筑周围所有道路方格中(这个“周围”很模糊,至少和楼的朝向无关,甚至可以和建筑只有一个角相邻),找出最大的早间流量和最大的晚间流量相加(不需要是同一格),然后乘以0.128,得到噪声或者客流量影响desirability的数值(0-255,如果超过255则以255封顶)。稍有不同的是,噪声计算所有通勤和货运流量,而客流量只计算公路系统的通勤流量(也就只有自驾车符合条件了……)。
关于顾客量的问题,弗洛伊德做了更多的实验研究和数据分析,参见:
http://www.simcity.cn/thread-26419-1-1.html

[ 本帖最后由 Hakkk 于 2008-4-25 16:07 编辑 ]

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参与人数 1模拟币 +100 收起 理由
弗洛伊德 + 100 赞助lz申请常驻勋章的资金

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发表于 2008-4-25 22:08 | 显示全部楼层
对LZ的专研精神致以崇高的敬意!
发表于 2008-4-26 15:03 | 显示全部楼层
十分敬佩Hakkk的研究精神,谢谢。。。(一万个谢谢!)

好长啊,要找个时间慢慢理解一下。
发表于 2008-4-26 17:13 | 显示全部楼层
好文章,支持,顶
发表于 2008-4-26 17:25 | 显示全部楼层
好厉害,问下,其他的17个模拟器是什么,想知道
 楼主| 发表于 2008-4-26 21:47 | 显示全部楼层
Aura Simulator
Budget Tuning Parameters
Building Development
Crime Simulator
Demand Simulator
Fire Protection Simulator
Flame
Flammability Simulator
Land Value Simulator
Main Simulator
Nation
Ordinance Simulator
Police Simulator
Residential Simulator
Traffic Simulator
UI
Utilities
Zone Manager
发表于 2008-4-26 22:05 | 显示全部楼层
SC4最强的就是能从高架上直接下来到车站,直接从火车站到对面马路的汽车站。只要能通勤的建筑,到处乱穿
 楼主| 发表于 2008-4-26 22:43 | 显示全部楼层
高架那个确实很夸张,设计师没有考虑到这个情况
从火车站出来去对面坐汽车没什么吧,我自己也是天天这么上班……
发表于 2008-4-27 11:29 | 显示全部楼层
原來nam裡的traffic內的速度部份是這些東西...
发表于 2008-4-29 14:46 | 显示全部楼层
受教了,谢谢~~~
 楼主| 发表于 2008-4-29 16:50 | 显示全部楼层
原帖由 楊過 于 2008-4-27 05:29 发表
原來nam裡的traffic內的速度部份是這些東西...

嗯,NAM除了提供各种交通网络设施以外,就是把整个交通模拟器给搬了出去,然后修改了好些个版本,比如2x容量、4x速度之类,还有寻路精度等。
发表于 2008-5-7 15:24 | 显示全部楼层
感觉好深奥啊~~~~
我刚玩还没多久,
还不怎么看得懂。。。。。
郁闷中。。。
发表于 2008-5-14 16:31 | 显示全部楼层
学习了!!!
发表于 2008-5-14 17:04 | 显示全部楼层
第一次了解   受教了
发表于 2008-5-14 17:52 | 显示全部楼层
好文章!!!很有收获啊!!!
发表于 2008-7-3 10:47 | 显示全部楼层
数据相当有用啊,膜拜
发表于 2008-10-31 03:22 | 显示全部楼层
请问 在游戏中丁字路是否比丁字路口的交通流量压力小
发表于 2009-11-18 01:53 | 显示全部楼层
谢谢
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发表于 2010-3-19 17:51 | 显示全部楼层
  看的一头雾水!!
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发表于 2010-3-27 11:46 | 显示全部楼层
很厉害的研究!
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发表于 2011-8-17 12:59 | 显示全部楼层
好贴。太好了。搞懂了
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