004_有关配置MATSim的详细信息

作者: alphonseLin | 来源:发表于2021-05-17 13:17 被阅读0次

4.1 通用

本章介绍可与三个基本元素一起使用的配置选项：config、population和network。
MATSim在多个位置写入配置文件；例如，在日志文件、迭代输出目录中，或者使用第2.1.3节中描述的CreateFullConfig功能。如第2.3节所述，这些文件带有解释配置选项的注释。这通常是配置选项的最佳来源。

4.2 MatSIM 数据容器

4.2.1 路网

配置文件部分

< module name= "networks" >
...
</module>

指定将在模拟中使用的路网文件（第2.1.3节和第2.2.1.1节）。更多配置选项，如时变路网规范，见第6.1节。

4.2.2 人口

配置文件部分

< module name= "plans" >
...
</module>

指定将使用的人口文件及其日计划（第2.1.3节和第2.2.1.2节）。第6.2节介绍了进一步的配置选项，例如，任意个体人属性或子群的规范。

第6章介绍了更多的MATSim容器。

4.3 全局模块和全局方面

4.3.1 controler配置文件部分

controler 是运行MATSim不可缺少的模块，其参数在config文件部分设置

<module name="controler">
...
</module>

MATSim运行的输出目录、迭代次数以及计划和事件输出的间隔可以在这里指定。可以定义预期的mobsim（第4.4节）。例如，在MATSim中路网选择的算法为

<param name="routingAlgorithmType" value="{Dijkstra| FastDijkstra|
AStarLandmarks| FastAStarLandmarks}"/>

4.3.2 并行计算

MATSim使用多线程加速计算速度。相关的配置参数可以在几个配置模块中找到；这里将它们合并到一个部分中。

全局线程数：配置文件节包含全局设置

<module name="global">
    <param name="numberOfThreads" value="2"/>
    ...
</module>

这个数字在几个地方都有使用；最重要的是用于创新策略，即将多个请求分发到多个线程。一个好的起点是指定的可用内核数量。
并行事件处理：配置文件部分

<modulename="parallelEventHandling">
    ...
</module>

该部分用于定义事件处理的线程数。如Waraich等人（2009）所述，当使用多线程处理事件时，模拟可以大大加快。

并行QSIM：并行QSim的线程数（参见Dobler，2013）可以通过如下方式配置：

<modulename="qsim">
    <param name="numberOfThreads"value="10"/>
    ...
</module>

通用建议：一般来说，使用多线程的计算不一定更块。场景和硬件的每个组合都需要做实验。以下是一些建议。

对于线程的“全局”数量，一个好的起点是可用内核的数量。
无法完全关闭并行事件处理；将其设置为“0”或“null”或“1”将获得相同的结果。将其设置为大于1的值有时会导致性能提高，但效果不一定显著。
最敏感的参数是QSim。对于较新的硬件（例如，2014年推出的Apple Macbook Pro），使用QSim可用的8个内核中的6个可以使mobsim的速度提高2倍以上，并且机器仍然可以用于办公任务。从之前使用较旧服务器的经验表明，必须仔细研究mobsim的线程数，因为使用更多的线程往往会降低mobsim的速度（Dobler，2013）。目前没有使用新服务器的经验。
HPCC（highper formance computing clusters）可供研究人员使用，允许访问高质量的机器，同时减少管理开销。通常情况下，需要付出计算时间，也可以通过付出优先级的方式，但在这中间其付出的资源与保留的资源（即作业完成所用的时间）成比例，乘以保留的核心数。在这种情况下，整个过程中使用的核心数应该是稳定的，以避免为未使用的资源付费。因此，在这种情况下，建议将QSim的线程数设置为最佳值（见上文），例如n，parallel events handling设置为1，“global”线程数设置为n+1，并提交请求n+1内核的作业。还要注意的是，线程越少，效率就越好。此外，对于校准和“假设”场景探索，通常需要使用不同的参数或输入数据运行大量模拟。由于集群上的总RAM内存通常不是问题，因此使用少量线程、同时运行大量模拟通常比使用大量线程、运行少量模拟更有效。

4.3.3 全局配置文件

在配置文件部分

<module name="global">
...
</module>

可定义模拟的随机种子、“全局” 线程数（参见第4.3.2节）和坐标系（参见第2.2.3节）。请注意，无论是否显式定义随机种子，MATSim总是从一个固定的随机种子开始，该种子可以是您定义的，也可以是一个内部常量。也就是说，如果从同一配置启动同一版本的MATSim两次，就会得到相同的随机数序列，从而得到完全相同的模拟。如果要更改此行为，则需要显式更改随机种子。

4.4 移动模拟

Mobsim within MATSim cycle

Dobler和Axhausen（2011）对MATSim移动模拟进行了概述。QSim和JDEQSim都使用的队列模型实现以下元素：
存储限制：只有当道路未满时，车辆才能进入道路。
自由速度限制：车辆只有在自由速度行驶时间过后才能离开道路。
流出约束：只有当流出能力在当前时间步长内尚未消耗时，车辆才能离开道路。
参见第章？？详情。

4.4.1 QSim

基于队列和基于时间步长的QSim（Gawron，1998；Simon et al.，1999；Cetin et al.，2003；Dobler and Axhausen，2011；Dobler，2010）是MATSim的默认模拟引擎。其参数在配置文件部分中设置

< module name= "qsim" >
...
</ module >

重要参数是：

通过指定

<param name="numberOfThreads" value="..."/>

基于上述代码，QSim可以并行运行，见第4.3.2节。

参数：

<param name="flowCapacityFactor" value="..."/>
<param name="storageCapacityFactor" value="..."/>

在运行示例场景时需要进行相应的设置。例如，对于10%的样本，这些因子必须为0.1。

QSim目前支持以下类型的交通动态：
- 排队：当道路的存储容量耗尽时，车辆不能进入。
- 道路空间：当车辆离开连接时，会产生一个所谓的道路空间，它以15 km/h的速度向上游移动，这是一个典型的运动波速。车辆只有在其上游端有道路空间时才能进入连接。道路在其上游端初始化的道路空间与其存储的道路空间相同。上述模式在某种程度上，对运动波进行建模。
- 运动波：不只是上面提到的运动波移动速度，还包括了限制道路的流入。最大流入量根据基本图（a fundamental diagram）计算出的最大流量，其中自由流和阻塞支路均假定为线性。
再次，参见第章？？详情。这些设置变得越来越现实，但从上到下都没有经过很好的测试。可以通过下列参数进行配置：
```
<param name="trafficDynamics"value="..."/>
```
如第7.3节所示，QSim可以处理多模式场景。
设置

确定在不移动多少秒后，尽管违反了目的地道路的存储约束，车辆仍会穿过交叉口。这个参数被引入到解决网格锁的问题中，即没有车辆可以移动的几何布局。使用QSim模型，可以将超出存储限制的车辆添加到过度拥挤的道路。这相当于即使在非常拥挤的情况下也可以保持最小流量。此参数的默认值设置为10，即非移动车辆在经过10个非移动模拟时间步后向前移动。这似乎是一个相当短的时间，但系统的调查（不幸的是从来没有发表过）表明，与交通统计数据相比，当这个参数增加时，模拟变得不太现实。

4.4.2 JDEQSim

JDEQSim（Waraich et al.，2009）用于KTI项目频率（Balmer et al.，2010）。它是DEQSim的Java重新实现（Waraich et al.，2009；Charypar et al.，2007b，2009），提供并行事件处理，但不提供并行模拟（Balmer et al.，2010，p.11）。支持反向传播间隙/孔（见上文），但不支持交通灯、公共交通和日内重新规划。

要运行JDEQSim，必须将controller config file section的参数mobsim设置为JDEQSim。

<module name="jdeqsim">
...
</module>

4.5 得分

Score within MATSim cycle.png

配置文件部分

<module name="planCalcScore">
...
</module>

指定用于评分个体人出行计划的参数（第2.1.3节）；参数在第5章中解释。

4.6 重新规划策略

Replanning within MATSim cycle.png

重新规划策略是MATSim提供的基本创新模块。我们不称之为选择模块，尽管它们参与了人们的选择。选择过程是通过隐式选择集在迭代中执行的，而不是基于显式概率函数。可以用于区分，可影响个体人持有的计划集模块，和仅在这些计划之间进行选择的模块。有关MATSim在choice建模环境中的详细讨论，请参见第章？？。

如第2.2.4节所示，重新规划的定义如下例所示：

<module name="strategy">
    <parameterset type="strategysettings">
        <param name="strategyName"value="ReRoute"/>
        <param name="weight"value="0.2"/>
    </parameterset>

    <parameterset type="strategysettings">
        <param name="strategyName"value="TimeAllocationMutator"/>
        <param name="weight"value="0.1"/>
    </parameterset>

    <parameterset type="strategysettings">
        <param name="strategyName"value="ChangeSingleTripMode"/>
        <param name="weight"value="0.1"/>
    </parameterset>

    <parameterset type="strategysettings">
        <param name="strategyName"value="SelectExpBeta"/>
        <param name="weight"value="0.7"/>
    </parameterset>
</module>

每个模块都被赋予一个权重，以确定采取该模块所代表的行动过程的概率。如果策略的权重之和不等于1，则将其归一化。在本例中，每个代理更改其路径的权重为0.2，更改计划计时的概率为0.1，更改出行模式的概率也为0.1。否则，个体人将根据logit模型从她的一组计划中选择一个计划。另见图4.4。

Replanning according to the above XML-specification
在较旧版本的配置文件中，您将发现使用编号策略的配置语法（已过时）。
请注意，将目的地创新和公共交通等扩展策略结合起来（见第3.1.1节）可能并不总是如预期的那样有效。需要小心地将它们结合起来，如有疑惑，与http://matsim.org/faq 联系。

4.6.1计划生成和删除（选择集生成）

本小节介绍修改选项集的配置方式。

4.6.1.1 时间创新
时间创新可通过下列方式进行添加：

<param name="strategyName"value="TimeAllocationMutator"/>

可以加上权重，作为计划的设定。如下配置：

<module name="TimeAllocationMutator">
    ...
</module>

这种策略可在配置范围内，随机改变活动结束时间（Balmer 2005, Raney 2005）。

4.6.1.2 路线创新
路线创新可通过下列方式进行添加：

<param name="strategyName"value="ReRoute"/>

加上权重，可以作为计划的设定，并在ControllerConfigFile部分（第4.3.1节）中指定路线算法。MATSim 路线方式的描述可见Lefebvre和Balmer（2007）。

4.6.1.3 出行方式创新
出行方式创新可通过下列方式进行添加：

<param name="strategyName"
    value="{ChangeTripMode | ChangeSingleTripMode | TripSubtourModeChoice}"/>

可以加上权重，作为计划的设定。在配置文件中，需要添加一个附加部分：

<module name="{changeMode | changeMode | subtourModeChoice}">
    <param name="modes"value="car,pt"/>
    ...
</module>

上述内容，将会在汽车和公共交通之间的模式进行切换。
ChangeTripMode 随机选择一个人的一个计划并更改交通方式。默认情况下，支持的模式是：驾驶汽车和使用公共交通工具。每个计划只支持一种运输方式。当在一天内使用不同的子旅游模式时，需要使用子旅游模式选择策略。或者，需要考虑车辆可用性。ChangeSingleTripMode 随机选择一个人的计划，并更改一次出行（随机选择）的交通方式。与ChangeTripMode不同，它允许在一个计划中使用多种模式。默认情况下，支持的模式是：驾驶汽车和使用公共交通工具。此外，此策略还可以（可选）考虑车辆可用性。
更多的模式创新方式可在下列文章中找到（Rieser 2009, Meister 2010, Ciari 2007,2008）

4.6.1.4计划移除
每个代理的最大计划数可按照下面方式进行配置：

<module name="strategy">
    <param name="maxAgentPlanMemorySize"value="5"/>
    ...
</module>

如果一个代理最终有更多的计划，MATSim将开始逐个删除计划，直到达到最大计划数。需要删除计划可按照下面方式进行配置：

<module name="strategy">
    <param name="planSelectorForRemoval"value="..."/>
    ...
</module>

从版本0.8.x开始，配置文件的注释提供了尽可能的选项。
这个选项还未研究完善，参见第？？？节？？。默认情况下，如果代理的内存已满，则删除得分最低的计划。

4.6.2方案选择（选择）

选择器及其权重也被添加为计划中的一部分：

<param name="strategyName" value="KeepLastSelected | BestScore | SelectExpBeta
ChangeExpBeta | SelectRandom | SelectPathSizeLogit"/>

选择器的工作方式如下：

KeepLastSelected 保持在上一次迭代中选择的计划。
BestScore 选择当前得分最高的计划。
SelectExpBeta 在计划之间执行MNL（多项式Logit模型）选择。它可以通过评分配置组2中的BrainExpBeta参数进行配置，该参数是离散选择模型中的比例参数，如公式？？？所示？？。建议将此参数保持为默认值1.0。
ChangeExpBeta 更改为不同的计划，概率取决于eΔ得分，Δ分数是两个计划之间的分数差。可以从MNL中取样（见第节）。
SelectRandom 在计划之间执行随机选择。
SelectPathSizeLogit 根据Frejinger和Bierlaire（2007）描述的路径大小logit模型选择现有计划。它可以通过scoring config组中的PathSizeLogitBeta参数进行配置。此选择器从未被系统地研究过。
注意，使用 BestScore 时要小心；它倾向于陷入次优计划：由于一次迭代中的随机波动（例如罕见的交通堵塞）而得分很差的计划将永远不会被再次测试。因此，我们建议仅将其与包含随机元素的选择器之一结合使用。

4.6.3创新关闭

出于理论上的原因（第？？？节），最终关闭创新策略是有意义的，因此从那时起保持每个代理的计划集不变。此行为可以通过如下方式进行配置：

<param name=“fractionOfItrationsToDisableInovation” value = “…” />

将其与MSA（连续平均法）分数平均法（第5.3.3节）一起使用是有意义的。

4.7观测模块

4.7.1行程时间计算器

例如，寻路模块需要对所有道路路网进行出行时间估算。为了使计算工作可行，行程时间估算会被聚合到时间箱中。此聚合的参数（如bin size）可以在配置文件部分travelTimeCalculator中指定。

4.7.2路网状态

模拟是通过逐次迭代完成的，或者是多次迭代的平均值，可以通过修改配置文件，来指定各条道路模拟统计信息的输出间隔。作为其众多函数之一，linkstats用于与计数值进行比较，如第6.3节所述。

4.8 更多信息

模拟过程最终会生成一个文件 output_config.xml。此文件包含所有用于运行的配置数值，并对大多数配置开关添加注释。这应该是配置开关含义的主要信息来源。如果某些配置开关没有解释，您需要解释，请咨询 unterhttp://matsim.org/faq，我们将尽快纠正这种状况。

logfile.log 中还包含一个完整的配置转储，包括所有注释。或者，如第2.1.3节所述，可以生成所有开关（默认值）的完整配置文件。

我们明确建议不要使用完整的配置文件；而是只指定那些需要特殊指定的参数。因为，根据我们的研究节奏，随着时间的推移，我们会将默认设置更改为我们认为最先进的设置。如果您一定坚持使用完整的配置文件（即自行应用配置所有数值，不允许通过只设置部分配置内容），那么随着时间的推移，您的模拟将偏离我们认为的最佳配置。此外，您的配置文件也会有兼容性问题，因为我们可能会随着时间的推移修改或删除某些配置。自动生成输出的 out_config_reduced.xml 可以用作指定配置文件的起点。

004_有关配置MATSim的详细信息

4.1 通用

4.2 MatSIM 数据容器

4.2.1 路网

4.2.2 人口

4.3 全局模块和全局方面

4.3.1 controler配置文件部分

4.3.2 并行计算

4.3.3 全局配置文件

4.4 移动模拟

4.4.1 QSim

4.4.2 JDEQSim

4.5 得分

4.6 重新规划策略

4.6.1计划生成和删除（选择集生成）

4.6.2方案选择（选择）

4.6.3创新关闭

4.7观测模块

4.7.1行程时间计算器

4.7.2路网状态

4.8 更多信息

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