城市交通控制在线仿真系统.docx

COMMUNICATIONS S TANDARDIZATION. No.1 , 2008 ( IS S UE No.173)张永忠, 郑媛元,李正熙( 北方工业大学,北京 100041)摘要: 交通在线仿真系统通过交通数据接口部件和控制数据接口部件将仿真软件VISSIM与真实的交通数据连接起来,实现了仿真与现实的同步进行, 使交通区域得到了真实再现。关键词: 在线仿真; 实时交通数据;接口文章编号: 1002- 4786( 2008) 09- 0087- 03VISSIM; SCOOT;中图分类号: U491文献标识码: AOnline Simulation System of Ur ban Tr affic Contr olZHANG Yong- zhong, ZHENG Yuan- yuan, LI Zheng- xi( North China University of Technology, Beijing 100041, China)Abstr act : The online traffic simulation system connects the simulation software VISSIM and the realtraffic data via the component of traffic data interface and the component of control data interface. This system can synchronize simulations and actualities, thus reproduce traffic areas factually.Key wor ds: online simulation; real- time traffic data; VISSIM; SCOOT; interface0引言城市交通仿真就是运用计算机技术, 动态地、直到20世纪90年代,国内交通工程界才逐渐意识到道路交通仿真系统研究的重要性并予以重视, 目前总体上仍处于应用进口软件系统阶段, 还未形成商 品化的交通仿真软件。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, 找出问题的症结,对2传统交通仿真模型的不足根据仿真模型对交通系统描述程度的不同, 道所研究的交通系统进行优化。交通仿真技术具有经济、安全、可重复等多种特点,大大降低了现场试路交通仿真可分为宏观仿真、中观仿真和微观仿真三种。微观仿真模型主要包括路网模型、车辆参数模验的要求,现已成为分析各种交通参数和优化交通控制等研究的有力工具。国内外现状目前国外比较流行的交通仿真系统主要有德国 的VlSSlM, 美国的CORSIM 、Synchro /SimTraffic 和 TransModeler, 西班牙的AIMSUN, 英国的PARAM- ICS, 加拿大的DYNAMEQ, 等等 。 这 些 软 件 在 欧型、车辆行为模型和信号控制模型,其中车辆行为1模型是最主要的模型。每辆车的当前速度和位置是模型的重要参数, 什么时间、哪种类型的车、以什么速度进入路网, 在路网中是如何行驶的,是否超车换道, 这些参数是否与实际相符将直接影响到仿美交通界已经得到了普遍的应用, 商业化多年,ITS研究和应用中使用频率较高。与国外相比,在国真的结果。在目前的交通仿真中,为了尽可能反映现实情况, 通常会对车辆和司机进行统计分析, 找出它们所符合的随机分布概率。内在城市道路交通系统仿真方面的研究起步较晚。COMMUNICATIONS S TANDARDIZATION. No.9 , 2008 ( IS S UE No.181)87城 市 交 通 控 制 在 线 仿 真 系 统COMMUNICATIONS S TANDARDIZATION. No.1 , 2008 ( IS S UE No.173)从以上可以看出, 传统的交通仿真纯粹依赖虚拟的交通数据和虚拟设定的交通控制方法进行仿 真。这种仿真方法本质上是一种很空泛的研究手效工具。VlSSlM 能够模拟许多城市内和非城市内的交通状况, 特别适合模拟各种城市交通控制系统,主要应用有:a) 对交通信号配置方案的评价和改善;其段,析,析,只适用于对交通现象进行概括性的、定性的分无法对当前正在进行中的交通现场进行仿真分 无法完全真实地仿真实际运行的交通控制系b) 适用于各种不同类型的信号控制模拟,除了统。另一方面,传统的交通控制策略与对交通设备软件中原本设置好的数据外,用户还可以根据需要的评估,通常采用的是在交通现场进行实地运行测添加新的要素,每种信号控制方案都能被很好地模试的方法, 这种方法不仅成本高, 容易造成交通混乱, 而且由于单一的现场无法产生各种复杂交通环拟,例如SCATS和SCOOT系统;c) 可以对将信号联动控制应用于城市街道网络境下的交通态势, 因此,局限性。这种评估方法存在很大的的可行性和影响进行全面而有效的评价和分析;d) 可以对慢速车流的交织汇合地带的运行状况 进行模拟和分析;e) 可以对交叉口、转弯路段、立体交叉口的信 号控制和停车标志方案进行比较和选择;f) 可以对轻轨和公交系统的设计容量、运行过 程及状况进行分析;交通在线仿真系统交通在线仿真系统是指采用专门的接口技术和3设备,将仿真系统与真实的交通现场设备连接起来, 通过对真实交通现场车辆信息及信号控制系统数据的收集与仿真, 真实地再现交通现场, 实时预 测交通状况, 从而进行交通控制和交通诱导。这种 方法克服了现有交通控制系统测试评估方法的低准 确性、低效率、高成本、评估指标不全面等缺点, 提供了一种基于仿真技术的新型测试、评估方法, 通过仿真系统、接口系统不仅能够仿真各种复杂的g) 可以提供公交优先的处理方法,例如可以不按次序排队、拓宽道路、设立公交车专用车道等。VISSIM的核心由交通仿真器和信号 状 态 产 生 两部分组成, 它们之间能够交换检测器数据和信号 状 态 信 息 。VISSIM的 跟 车 模 型 采 用 Wiedemann 的 “生理- 心理”驾驶行为模型。车辆的纵向运动采用 了基于规则的算法。驾驶员行为的模拟分为保守型交通现场,而且能够利用接口数据对各种交通控制系统、控制方法与策略进行评估。交通在线仿真系统由VISSIM仿真系统、 交 通 信号控制系统( SCOOT) 、仿真系统控制软件、交通 数据接口部件、控制数据接口部件、控制策略评估和冒险型, 每一个驾驶员对应一辆具体的车,员的行为与车辆的特性相符合。驾驶VISSIM还提供了一个COM接口,允 许 高 级 用系统等6个部分组成,其工作原理如图1所示。户和研究人员运用Visual Basic、Visual C+以及其他 应 用 宏 语 言 ( 如MS EXCEL) 来 编 写 大 型 应 用 程 序。该COM接口提供了与路网几何结构、信号灯 控制、路径流、车辆行驶行为以及评价数据之间联 系的通道, 例如: 用户可以通过编程实现自由调度 路网内的每一辆车, 包括车辆类型、行驶路径、发 车时间、车速等。仿真系统首先根据实际情况建立路网结构, 包 括交叉口形状、道路中心线、停车线、车道宽度 等, 然后利用采集到的交通数据和信号控制数据, 对仿真系统路网内的车辆、信号灯等进行编程就可 以在线生成可视化的交通运行状况。如当实际路网 的检测器检测到车辆, 则VISSIM的COM接口通过 读取数据包中提供的进入路网的车辆的信息( 包括 车辆产生的时间、位置、型号、速度、行驶方向真实检测 真实交通信号图1 VISSIM仿真系统工作原理图3.1VISSIM仿真系统在 线 仿 真 系 统 采 用 德 国 交 通 仿 真 系 统 PTV- VlSSlM作为仿真平台, VISSIM是一种微观的、 时间驱动、基于驾驶行为的仿真建模工具,用于建模和分析各种交通条件下, 城市交通和公共交通的运行状况, 是评价交通工程设计和城市规划方案的有COMMUNICATIONS S TANDARDIZATION. No.9 , 2008 ( IS S UE No.181)实时交通数据采集信号控制机车辆接口设备数据接口软件仿真控制软件仿真系统88交 通 标 准 化2008 年第 9 期( 总第 181 期)交 通 与 安 全COMMUNICATIONS STANDARDIZATIONCOMMUNICATIONS S TANDARDIZATION. No.1 , 2008 ( IS S UE No.173)等) ,就可以在VISSIM的仿真界面上产生符合情况式内嵌到系统中, 根据实际情况配置路网情况并读入到VISSIM中, 将路网内的信号机、检测器的情的 车 辆 。VISSIM也 可 以 离 线 输 出 各 种 统 计 数 据 ,如: 行程时间、排队长度等。况形成列表待用,之后开始采集交通数据及信号控3.2交通信号控制系统交通信号控制是交通仿真的重要组成部分,制数据, 根据这些数据控制仿真组件的状态,并将本信号机、检测器的相关信息读入列表中, 包括各个系统采用德国SIEMENS公司的SCOOT系统进行数据采 集 和 信 号 控 制 。SCOOT( Split , Cycle and Offse t Optimization Technique, 即绿信比、周期和相位差 优化技术) 是由英国运输研究所在TRANSYT基础上 研制的自适应控制系统, 目前已在多个国家运行。信号机的编号、状态、绿信比,各个检测器的编号, 以及占用率、交通流量等信息。车辆进入路网后的行为遵从VISSIM自带的行驶规则,当仿真平台产生事件时, 则读取信息并发送到接口设备, 如发生堵车事件时, 将排队长度、排队时间及平均延SCOOT系统是两级结构, 上一级为中央计算机,下误时间等信息发送到接口设备,对不同的交通策略进行评价。这些数据可以用来一级为路口信号机。中央计算机负责配时方案, 信号机负责信号控制和数据采集、处理及通信。信号 机通过车辆检测器获得交通量、延误、停车次数、交通数据接口部件交通数据接口部件与交通控制系统通过网络监 听、终端连接或其他接口模式等多种方法获取交通 数据, 这些数据包括真实的交通数据、信号机状 态、相位变化状态等, 如SCOOT系统中的sitracs软3.4阻塞等数据,通过对这些数据的提取就可以获得实时的交通数据, 为仿真提供了可靠的数据来源。仿真系统控制软件仿真系统控制软件是整个系统的核心,3.3使 用件就可以提供标准数据输出,得实时的交通数据。通过其接口就可以获Visual Basic语言编写。该软件负责信号控制系统、交通仿真软件、交通数据采集、控制数据传输等单 元的数据传输和过程协调。通过仿真控制软件的协控制数据接口部件来自仿真系统的各种虚拟交通数据, 通过控制 软件传输到专用的接口设备。接口设备将这些数据3.5调, 系统中各部件形成整体工作机制,进行以实际控制系统、实际交通数据、条件交通数据( 人工给定) 为基础的在线式交通仿真系统, 提供了一个非 常接近现实的交通状况分析平台。仿真系统控制软 件流程如图2所示。转换为各种真实的电信号输出至信号控制机,信号机车辆检测的输入。作为控制策略评估系统通过对交通现状的实时仿真, 可以形象、直观 地看出交通状况的运行情况, 从而对道路服务水平3.6开始( level of service) 进行评估。通过对交通流量,车辆通过路段的旅行时间、延误时间、停车次数等数据的统计, 将其折算为相应的经济损失,就可以对运行中的控制策略进行评估优化。通过在线仿真的评估结果, 将交通诱导、交通疏导系统与之连接, 可 以实现综合交通数据发布。4总结交通在线仿真系统能够有效地指导交通规划的建设, 使高性能的系统得到最为充分的利用,从而降低管理成本, 最大限度地解决实际交通问题。参考文献1 张永忠, 张福生. 道路交通在线仿真及控制策略优化系统研制报告R. 无锡:学研究所, 2006.公安部交通管理科图2 VISSIM仿真系统控制软件流程图控制软件将仿真软件VISSIM以COM组件的 形2 裴玉龙,张亚平,等. 道路交通系统仿真M. 北COMMUNICATIONS S TANDARDIZATION. No.9 , 2008 ( IS S UE No.181)引入仿真组件打开配置文件、虚拟路网文件循环扫描虚拟路网中的信号机、 检测器等目标, 形成列表建立数据与虚拟设备 的对应关系接口系统有数据仿真平台产生事件接收数据, 并控 制仿真组件状态读取数据并发 送到接口设备89交 通 标 准 化交 通 与 安 全2008 年第 9 期( 总第 181 期)COMMUNICATIONS STANDARDIZATIONCOMMUNICATIONS S TANDARDIZATION. No.1 , 2008 ( IS S UE No.173)余海妮( 河南省许昌市公路管理局, 河南 许昌 461000)摘要: 针对基层压实度实际检测中经常出现的不准确情况, 分析其原因, 可提出有效的方法用于基层压实度的检测与控制。关键词: 基层; 压实度; 检测;中图分类号: U416.216控制文献标识码: B文章编号: 1002- 4786( 2008) 09- 0090- 03Cement Stabilized Macadam Base Compaction Inspectionand Contr olYU Hai- ni( Henan Provincial Xuchang City Highway Administration Bureau, Xuchang 461000, China)Abstr act : In allusion to the inaccuracy in inspecting the base compaction sometimes, the paper ana-lyzes the causes and puts forward effective methods used in compaction inspection and control.Key wor ds: base; compaction; inspection; control!京: 人民交通出版社,2004.poration, 2005.9 PTV Planung Transport Verkehr AG. VISSIM COM User Manual for the VISSIM COM interface R. Karl- sruhe: PTV Corporation, 2006.3 魏明, 杨方廷, 曹正清.交通仿真的发展及研究现状J. 系统仿真学报, 2003, 15( 8) : 1179- 1183. 4 李世松, 吕洪燕, 陈春, 等. 城市道路交叉口 流量仿真及评估初探J. 技术与应用, 2003, ( 7) :53- 54.5 王玉鹏. 基于VISSIM仿真的交叉口延误分析J.基 金 项 目 : 北 京 市 创 新 团 队 专 项 基 金 项 目 ( 7035 - 50420 -05080201)作者简介:张永忠( 1971- ) ,男( 汉族) , 甘肃兰州人, 北方工业大学智能交通系统研究所成员,完成 多 项 国 家 和 省 部中国市政工程,2006, ( 2) : 85- 87.级研究项目,获得5 项专利, 省部级科技奖2 项,国 家 科 技6 Anthony