交通仿真管理应用系统解决方案.doc

交通仿真管理应用系统解决方案1 概述交通仿真是智能交通系统的重要组成部分，也是现代计算机技术在交通工程领域上的重要应用，它可以动态逼真地仿真交通流和交通事故等各种交通现象，复现交通流的时空变化，深入地分析车辆、驾驶员和行人、道路以及交通的特征，有效地进行交通规划、交通组织与管理、交通能源节约与物资运输流量合理化等方面的研究。基于交通仿真软件构建交通仿真技术应用体系，进行城市道路与公路网络微观交通仿真平台的应用研究，进行符合交通运行特点的交通流模型研究。主要是通过信息化手段和预评估机制，利用交通仿真技术加强交通状况预评估，为交通管理组织提供决策依据，减少道路改造施工及线路站点调整等对交通的影响，强化政府对交通管理的预判性和科学性。2 系统功能2.1 仿真建模及分析利用交通仿真软件可以实现道路交通系统的仿真建模及分析。利用建模模块手动建立仿真路网拓扑结构及交通信号等交通设施，针对仿真需求建立仿真场景（包括混合城市路网和高速公路路网、左行和右行系统、先进的交通信号控制、环形路网、公交系统、停车场、紧急事件及重型车和高通行能力车道）。表1 微观仿真所需数据及要求数据要求几何数据仿真区域路段及交叉口的详细设计图交通量高峰小时各路段及出入口的交通量车辆速度各车型期望速度曲线、路段平均车速交通组成机动车、公共汽车和非机动车的组成交通管制各交叉口配时、交通管理情况，如禁行、限速等图1三维交通仿真场景图通过输入历史需求矩阵、断面流量、转向流量，使用可视化界面进行交通需求估计和调整，快速获得仿真场景所需的交通需求信息。图2 交通需求查看图交通需求信息能够作为仿真场景的输入进行交通仿真模拟，利用相关模块统计仿真运行结果，通过灵活易用的图形用户界面，将仿真过程中的各种结果进行可视化输出（包括车辆的行驶路径、路段交通流量、最大车辆排队长度、交通流密度、速度、延误，以及服务水平等），并进行仿真结果分析。图3晚高峰道路密度分析图2.2 格式转换与自动建模仿真场景建模需要花费大量的时间资源和人力资源，一个简单的8节点路网往往需要一周的建模时间。为此本系统针对性地开发了格式转换与自动建模插件，利用该插件可以实现路网数据从ArcGis、MapInfo等地理信息软件到微观交通仿真工具的快速数据转换，实现微观交通仿真平台中路网、路面标志标线、公交车站等对象的自动建模，大大提高仿真场景建模效率。主要分为基础数据转换子模块以及仿真平台仿真路网转换子模块。（1）基础数转换子模块基础数据转换子模块根据仿真路网自动建模的数据需求（仿真模型覆盖区域范围、仿真时段等），从基础数据管理子系统中提取所需的各类交通数据，提供给仿真平台仿真路网转换子模块实现仿真路网自动建模。（2）仿真平台仿真路网转换子模块仿真平台仿真路网转换子模块利用基础数据转换子模块从基础数据管理系统中获得的交通数据，经过坐标系转换、几何数据提取、拓扑数据提取、交通模型数据转换，完成微观交通仿真平台中路网、路面标志标线、公交车站等对象的自动建模。2.3 实时仿真结果输出实时仿真结果输出模块利用交通仿真软件二次开发接口，实现从微观交通仿真平台获取仿真中的各种仿真结果信息，包括车辆运行轨迹、各断面流量、车辆速度、路段行程时间、道路占有率、进口道排队长度、交叉口延误、车辆行程时间等，并实时输出仿真结果信息。2.4 定制化路网模型插件对于左转待转区、交通虚实线换道、收费站等区域的车辆行为，并不能直接通过仿真软件进行很好的模拟，为此针对性地开发了对应的仿真路网模型插件，对上述特殊交通区域和交通规则下的车辆行为进行仿真模拟。图4 左转待转区仿真模拟图2.5 交通需求估计利用交通需求（OD矩阵）估计插件，系统能够通过RFID卡口、治安卡口、线圈检测器等断面流量数据，估计路网OD矩阵。3 应用案例目前，国内众多大中型城市已在多种场景中应用交通仿真技术，基本实现了交通运行状况清晰直观地展示。方纬公司自主研发了城市交通仿真管理应用软件，该软件以车道作为最小的交通对象进行描述，对交通系统元素进行数字化、对象化的存储管理，同时采用项目式的组织手段，对交通仿真所需的基础数据、仿真方案、仿真过程、仿真结果进行统一管理，并可以实现仿真快速建模和多方案模拟对比分析，大大提高了交管部门对交通系统