CN103310057A - 交通微观仿真运行方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交通微观仿真运行方法，具体涉及对交叉口流量的输入，该方法通过建立功能模块构架，由计算机程序指令控制计算机***来完成，这些计算机程序指令存储在计算机可读存储介质中。本发明的目的是简化使用者在交通微观仿真软件中对交叉口流量的输入工作，提高操作效率。为此给出交通微观仿真运行方法，其特征是：步骤A.从流量信息外部设备导出交叉口流量数据到本地的指定路径；步骤B.从本地的指定路径导入交叉口流量数据；步骤C.基于所导入的交叉口流量数据进行仿真。

Description

交通微观仿真运行方法和装置

技术领域

本发明涉及交通微观仿真运行方法，具体涉及对交叉口流量的输入，该方法通过建立功能模块构架，由计算机程序指令控制计算机***来完成，这些计算机程序指令存储在计算机可读存储介质中。

背景技术

交通仿真利用计算机科学和技术成果建立一个能够代替现实的交通模型，该模型能再现实际交通***的特性、分析交通***在各种设定条件下的可能行为，通过模型仿真试验的结果，可以寻求现实交通问题的最优解、评价运输设施各类设计方案的效果，同时为各种交通产品的设计开发和性能优化提供直接的技术支持，为说服交通管理决策层采纳新的交通理念提供帮助。其具有高效、安全、受环境条件约束少、可改变时间比例尺等优点，已成为交通分析、设计、运行和评价***的重要工具。

然而，现有的交通仿真只关注某一时刻（时段）或者某一特定状态下的仿真，并未充分考虑不断变化的交通流状态，其仅用单一的状态去代替实际中瞬息万变的交通状态，因而无法实时反映交通流的连续性与动态性；另一方面，对交通管控方案的评估通常是在交通现场进行实地运行测试，这种方法不仅成本高，还易造成交通混乱，而且由于单一的现场无法产生各种复杂交通环境下的交通态势，这种评估方法也存在很大的局限性。动态交通仿真克服了这些不足，其能够对连续或者多样的状态予以描述，实时模拟反映交通流的变化，灵活性高，辅助决策性强，具有很大的实操性与应用价值。

要实现动态交通仿真，就必须对仿真元素进行多次重复的数据修改。而如果采用现有技术的话，需要人工反复多次地对同一个元素进行参数修改。例如原方案中某一交叉口的左转流量为50辆/时，现方案中该流量变化为200辆/时，那么采用现有的方法则是先找到这个交叉口的左转流量设置窗口，再把50改为200，当交叉口数量较多时，找到该交叉口就要花费一定的时间，再找到该交叉口的左转设置窗口又要花费时间，修改数据量较多时，得反复同样的操作，因此，工作量将非常繁重。

发明内容

本发明的目的是简化使用者在交通微观仿真软件中对交叉口流量的输入工作，提高操作效率。

为此给出交通微观仿真运行方法，其特征是：

步骤A.从流量信息外部设备导出交叉口流量数据到本地的指定路径；

步骤B.从本地的指定路径导入交叉口流量数据；

步骤C.基于所导入的交叉口流量数据进行仿真。

其中，所述的指定路径可以是预先设定的。

有益效果：本发明交通微观仿真运行方法让使用者只需下达导入指令，即可让程序后台自动设置好交叉口流量数据，无需使用者手动地为每一个仿真元素设置参数，简化了对交叉口流量的输入工作，提高了操作效率。

与现有技术依靠人工设想流量数据相比，诸如交通信号控制***、交通流量检测***、道路交通治安卡口监控***或车流量检测***等流量信息外部设备本身已经收集了大量的交叉口流量数据，本发明交通微观仿真运行方法充分利用巨量的真实数据进行更贴合实际情况的仿真，能获得大量富有实际价值的数据。

本发明交通微观仿真运行方法不需要使用人员懂得复杂的仿真软件使用方法，且仿真数据不需要重复手动输入，只需定义相关的文件路径，即可实现多次不同数据的仿真，其具有操作方便、动态性强、适用范围广、可扩展性强、结果可视化及辅助决策性强等特点。

附图说明

图1是基于交通微观仿真软件的动态仿真方法流程图。

图2是动态交通仿真方法的评价指标体系框图。

图3是不同交通流量下的评价结果对照图。

具体实施方式

基于交通微观仿真软件的动态仿真方法，包括预先建立仿真路网模型，打开仿真文件，生成区域OD矩阵，修改流量、配时和管控措施，运行、中止和结束仿真文件，以及输出评价结果等。其步骤为：

1.通过交通微观仿真软件绘制仿真路网，并按照一定的编码规则定义交通流量、信号配时及管控措施元素的ID属性或NAME属性，以方便元素的查找匹配，保存仿真工程文件，以便随时调用。

2.用仿真软件的二次开发语言打开某一路径下的仿真工程文件，构建路网元素的编辑环境。

3.用开发语言设置各个路段的流量，采用交通分配模型分配各个O点与D点的数据，并写入到OD矩阵里。

4.根据参数设置的对象不同选用不同的方式设置，其中流量用开发语言函数直接修改OD矩阵或流量转向表格，配时数据用其他高级编程语言修改信号控制文本文件，管控方案则修改OD间的行驶路径或者交通管理文件。

5.仿真文件的参数设置完成后，用开发语言的函数实时控制仿真过程（开始、暂停、结束）。

6.仿真运行结束后，需要结合其他编程语言对原始评价数据进行处理，最后以图表或报告的形式展示。

7.针对交叉口、路段和区域的指标分别设置阀值，当指标值大于或者小于阀值时，自动弹出相应的警告信息，提示对应的交通问题。以排队长度、延误时间、停车次数和速度等指标为例说明：

（1）排队长度

对于交叉口，当排队长度远小于进口道长度即路段长度时，排队对交通的影响可以忽略不计；当排队长度接近甚至超过路段长度时，排队对交通的影响较大，需避免这种现象的发生。因此，进口道的长度可以作为排队长度的预警阀值。对于路段，可根据实际的要求设定阀值。

（2）延误时间

延误主要是由交叉口信号控制而导致车辆停止产生的，与信号控制方案有关，延误时间的理论计算值为：

式中，为交叉口关键车流的平均延误时间，为交叉口信号控制周期时长，为有效绿信比，、、分别第股关键车流的流量比、车辆到达率和饱和度。设仿真的延误时间阀值为，即当仿真数据值大于时，出现警告信息。

（3）停车次数

停车次数主要是针对信号控制交叉口而言，当停车次数为2时表示车辆在交叉口二次排队等候，出行严重受阻，故可设停车次数的阀值为2，当停车次数大于阀值时发出相应的警告信息。

（4）速度

针对不同的道路等级，定义不同的速度警告阀值，当速度值小于这些阀值时发出警告信息，其中次干道为15km/h，主干道为20km/h，快速路为20km/h。

对比现有技术，由于采用了以上的方案，该方法的有益效果在于：

(1)操作方便：方法将琐碎的、重复的数据输入转化为一键操作，操作方便而且简单，不需要熟悉仿真软件的复杂操作。

(2)动态性强：方法能够动态地根据城市交通***的实时数据实时仿真，并得到评价数据。

(3)适用范围广：方法即可以单独更改流量、配时或者管控方案后进行仿真，也可以全部更改后仿真。

(4)可扩展性强：方法可以针对不同的城市道路路网实现相同的功能，不受路网的结构及规模大小限制。

(5)结果可视化：仿真软件的评价指标基于专业的理论基础，而***将这些指标结果可视化，让决策者一目了然。

(6)辅助决策性强：通过对不同方案的指标对比，决策者可以明晰地了解各个方案的优劣，进而做出最优的选择。

如附图1所示，一种基于交通微观仿真软件的动态仿真方法，首先通过仿真软件的二次开发语言打开仿真文件，构建仿真运行环境。接着选择是进行“在线仿真”还是“方案比选”，若是选择在线仿真，则通过信息***读取基础数据；若是选择方案比选，则读取不同方案的基础数据，同时对这些基础数据进行分类管理。根据路段的交通流量数据，结合交通模型反推区域的交通OD矩阵，得到各个交叉口及路段的流量。将数据（流量、信号、管控方案等）转化为仿真程序可识别的数据，并修改仿真文件的相关参数。修改数据完成后，通过开发语言编制的程序控制仿真的运行、暂停与结束。当仿真运行结束后，前面若是选择“在线仿真”，则此时显示初步的评价结果，并判断是否结束在线仿真，结束仿真则展示仿真结果，不结束则读取新的基础数据，重新进行仿真；若是“方案比选”，则判断是否运行不同的方案，运行不同方案则重新读取新方案的基础数据，否则展示仿真结果。运行完仿真后，将数据以图表或者报告的方式展示，结果清晰明了。最后，通过判断指标值与阀值的大小关系发现交通问题，从而针对问题提出交通改善建议，实现辅助决策的目的。

目前，主流的交通微观仿真软件有TransModeler、Vissim和Paramics等，不同的仿真软件其二次开发语言不同。例如TransModeler需应用软件特有的GISDK编程语言开发，Vissim可以应用现有的Visual Basic、C#、C++等语言可二次开发，但有自己特有的函数库。另外，不同软件的流量、信号配时和交通管制文件和格式也不同，针对某一特定的软件，需根据软件固有的特性调整相应的方法，但总体流程思路是一致的。

假设已知某城市一东西向主干道上有两个相邻交叉口，设两个交叉口四个进口道的左直右方向在某一时段的交通流量都为50辆/时，经过一定时间间隔后，流量都增加至200辆/时。以美国Caliper公司的交通微观仿真软件TransModeler为例，说明基于微观仿真软件的动态仿真实现方法。

利用TransModeler软件构建仿真路网。基于该发明方法的思路运用Visual Basic及TransModeler的二次开发语言GISDK开发小程序，选择“在线仿真”，在文件框中输入仿真文件路径点击“打开仿真”即可构建仿真环境。对交叉口流量的设置采用如下方法。使用者预先设定指定路径，***从流量信息外部设备导出交叉口流量数据到本地的指定路径，当需要输入交叉口流量数据时，操作者下达导入命令，***就从本地的指定路径导入交叉口流量数据，然后基于所导入的交叉口流量数据进行仿真，而不需要像现有仿真技术一样，针对每个交叉口，每个转向去设置流量，大大地简化了操作。若要每个转向流量值不同，只要流量保存成固定的格式，同理可以一键设置好所有的流量；需要说明的是，程序后台实际运用GISDK语言先设置各个segment的双方向（Count_AB/Count_BA）流量值，通过控制选择“OD Matrix Estimation”菜单分配交通流量，得到OD出行矩阵从而实现流量设置。当还需要修改流量数据时，程序利用SetRecordValues函数直接修改OD矩阵文件；当需要修改配时数据时，则修改信号控制文件(tms文件)；当需要修改交通管制方案时，则修改path和traffic management文件实现特定的交通组织方案。参数设置完成后，程序利用runmacro函数库下的start、pause和end函数可以实时控制仿真过程。当仿真结束后，选择不结束仿真，再次修改流量数据并仿真，则可以完成整个过程。此时，可分别得到两个交叉口在这两种状况下的延误时间，结果以表格的方式向决策者展现，如附图3(上组显示的是流量为50辆/时交叉口的延误时间，下组显示的是流量为200辆/时交叉口的延误时间)所示，通过数据可发现交叉口的延误时间较小，远小于阀值，提示“不存在交通问题，交通状况良好”。这说明基于交通微观仿真软件TransModeler的动态仿真方法能够针对同一路网实时在线仿真；同理，针对不同方案的比选，通过对比最终结果数据，决策者可以优化选择方案，例如对比附图3的两组交通延误时间，决策者可以清晰地意识到方案一(50辆/时)的交通状态显著优于方案二(200辆/时)。

本文给出的方法，其中的全部或部分步骤可以通过建立功能模块构架，由计算机程序指令控制计算机***来完成。这些计算机程序指令存储在计算机可读存储介质中。

Claims (6)

1.交通微观仿真运行方法，其特征是：

步骤A.从流量信息外部设备导出交叉口流量数据到本地的指定路径；

步骤B.从本地的指定路径导入交叉口流量数据；

步骤C.基于所导入的交叉口流量数据进行仿真。

2.根据权利要求1所述的运行方法，所述的指定路径是预先设定的。

3.根据权利要求1所述的运行方法，所述的流量信息外部设备是交通信号控制***、交通流量检测***、道路交通治安卡口监控***或车流量检测***。

4.交通微观仿真运行装置，其特征是包括：

装置A.从流量信息外部设备导出交叉口流量数据到本地的指定路径；

装置B.从本地的指定路径导入交叉口流量数据；

装置C.基于所导入的交叉口流量数据进行仿真。

5.根据权利要求4所述的运行装置，所述的指定路径是预先设定的。

6.根据权利要求4所述的运行装置，所述的流量信息外部设备是交通信号控制***、交通流量检测***、道路交通治安卡口监控***或车流量检测***。

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