交通現(xiàn)場(chǎng)仿真技術(shù)研究論文

　　交通仿真是采用計(jì)算機(jī)數(shù)字模型反映道路交通現(xiàn)象的交通分析技術(shù)，具有經(jīng)濟(jì)、安全、可重復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。交通仿真再現(xiàn)交通流隨時(shí)間和空間的變化，可用于查找、分析現(xiàn)實(shí)交通存在的問(wèn)題，尋找解決方案。在實(shí)際研究與應(yīng)用中，由于交通算法和控制邏輯在信號(hào)控制機(jī)中，對(duì)其測(cè)試評(píng)估常需在交通現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，不易實(shí)現(xiàn)且具有很大的局限性，同時(shí)也不能對(duì)包含有如突發(fā)狀況的特定交通場(chǎng)景進(jìn)行模擬仿真。

　　針對(duì)上述情況，本文對(duì)可以模擬特定交通場(chǎng)景技術(shù)的研究。在VISSIM中搭建路網(wǎng)環(huán)境，模擬實(shí)際的交通現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)VISSIM和信號(hào)控制機(jī)之間加入的控制機(jī)接口設(shè)備，建立二者的實(shí)時(shí)通信環(huán)境。信號(hào)機(jī)動(dòng)態(tài)獲得所需的交通流數(shù)據(jù)經(jīng)運(yùn)算得出控制策略，仿真軟件獲取實(shí)時(shí)控制信息并執(zhí)行，根據(jù)仿真統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以對(duì)交通算法和控制邏輯的適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)，也可以評(píng)估在特定交通場(chǎng)景中突發(fā)狀況對(duì)現(xiàn)有交通狀態(tài)的影響，進(jìn)而為改善交通現(xiàn)狀、應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況提供依據(jù)。

　　1交通現(xiàn)場(chǎng)仿真原理

　　信號(hào)控制機(jī)接口設(shè)備是計(jì)算機(jī)和信號(hào)控制機(jī)間通信的橋梁，具有轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)以及傳輸信號(hào)的功能。對(duì)于信號(hào)控制機(jī)，虛擬的仿真路網(wǎng)環(huán)境相當(dāng)于實(shí)際的信號(hào)控制環(huán)境;對(duì)于仿真軟件，信號(hào)控制機(jī)實(shí)現(xiàn)了仿真軟件中信號(hào)狀態(tài)發(fā)生器的功能。

　　在VISSIM仿真軟件環(huán)境中搭建路網(wǎng)模擬交通現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)交通狀態(tài)仿真，并將相關(guān)的車(chē)輛檢測(cè)信息通過(guò)信號(hào)控制機(jī)接口設(shè)備傳送至信號(hào)控制機(jī)。根據(jù)接收到的檢測(cè)器狀態(tài)信息，信號(hào)控制機(jī)內(nèi)部交通控制算法控制邏輯經(jīng)運(yùn)算輸出各相位下一時(shí)刻信號(hào)控制狀態(tài)，并通過(guò)信號(hào)控制機(jī)接口設(shè)備傳輸至仿真軟件，仿真軟件按照接收到信號(hào)燈色狀態(tài)對(duì)車(chē)流進(jìn)行控制。上述功能實(shí)現(xiàn)了由信號(hào)控制機(jī)控制策略對(duì)模擬環(huán)境中的交通現(xiàn)場(chǎng)控制。

　　對(duì)于確定的交通環(huán)境，可以在路網(wǎng)環(huán)境中檢驗(yàn)控制方案，直至方案完善，能夠達(dá)到預(yù)期的.控制效果再應(yīng)用到實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)，以減少對(duì)現(xiàn)狀交通的影響。同時(shí)，當(dāng)路網(wǎng)中出現(xiàn)如交通事故、道路維修等突發(fā)狀況，致使某些道路不能通行，也可以檢驗(yàn)現(xiàn)狀交通條件對(duì)交通需求的滿足能力。

　　2信號(hào)控制機(jī)接口設(shè)備實(shí)現(xiàn)

　　信號(hào)控制機(jī)接口設(shè)備是vissim仿真軟件和信號(hào)控制機(jī)通信的橋梁，實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛檢測(cè)信息和信號(hào)機(jī)信號(hào)控制狀態(tài)的轉(zhuǎn)換1)單片機(jī)。是信號(hào)控制機(jī)接口設(shè)備的核心，可以按需增加其他的功能模塊。

　　2)信號(hào)控制機(jī)通信模塊。負(fù)責(zé)信號(hào)控制機(jī)和單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。一方面，信號(hào)控制機(jī)通信模塊將仿真環(huán)境中車(chē)輛檢測(cè)信息發(fā)送至信號(hào)機(jī)。如果檢測(cè)器在1s時(shí)間內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到車(chē)輛的經(jīng)過(guò)，則將0的數(shù)字信息用低電平表示;如果檢測(cè)器在1s內(nèi)檢測(cè)到車(chē)輛的經(jīng)過(guò)，則將1的數(shù)字信息用高電平表示。最終經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后發(fā)送至信號(hào)控制機(jī)輸入板。另一方面，信號(hào)控制機(jī)通信模塊將信號(hào)控制機(jī)燈色控制信息傳輸至單片機(jī)。

　　信號(hào)控制機(jī)通信模塊傳輸過(guò)程采用能夠保證數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性的TCP/IP協(xié)議方式，信號(hào)控制機(jī)作為服務(wù)器端，信號(hào)控制機(jī)接口設(shè)備作為客戶端，向信號(hào)機(jī)發(fā)送請(qǐng)求建立連接。

　　3)計(jì)算機(jī)通信模塊。負(fù)責(zé)連接單片機(jī)和計(jì)算機(jī)。單片機(jī)提供的串口經(jīng)轉(zhuǎn)換成為USB口，連接至計(jì)算機(jī)，根據(jù)通信協(xié)議和串口通信程序，完成車(chē)輛檢測(cè)信息和信號(hào)控制狀態(tài)在計(jì)算機(jī)和單片機(jī)間的傳輸。

　　3仿真系統(tǒng)控制軟件實(shí)現(xiàn)

　　仿真系統(tǒng)控制軟件對(duì)VISSIM二次開(kāi)發(fā)，建立其與外部通信的數(shù)據(jù)接口。在硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，仿真系統(tǒng)控制軟件結(jié)合信號(hào)控制機(jī)接口設(shè)備連接交通仿真軟件和信號(hào)控制機(jī)。

　　3.1仿真系統(tǒng)控制軟件結(jié)構(gòu)

　　仿真系統(tǒng)控制軟件主要包括仿真控制模塊、交通路網(wǎng)顯示模塊、通信模塊和評(píng)價(jià)指標(biāo)顯示模塊四部分。

　　1)仿真控制模塊。仿真控制模塊主要功能是對(duì)VISSIM仿真的控制，包括啟動(dòng)、停止、路網(wǎng)的加載和仿真參數(shù)的設(shè)置等。

　　2)交通路網(wǎng)顯示模塊。交通路網(wǎng)顯示模塊功能是顯示VISSIM加載的路網(wǎng)數(shù)據(jù)信息，包括檢測(cè)器信息、路段屬性、信號(hào)機(jī)編號(hào)和名稱等內(nèi)容。隨著仿真的運(yùn)行，該模塊中信息始終與路網(wǎng)中交通元素同。

　　3)通信模塊。通信模塊由串口直接與信號(hào)控制機(jī)接口設(shè)備交換檢測(cè)器信息和燈色狀態(tài)控制信息。

　　4)評(píng)價(jià)指標(biāo)顯示模塊。評(píng)價(jià)指標(biāo)顯示模塊功能是為評(píng)價(jià)信號(hào)機(jī)控制策略提供數(shù)據(jù)支持，為進(jìn)一步優(yōu)化交通控制算法、改進(jìn)控制策略提供指導(dǎo)。

　　3.2VISSIM仿真控制

　　VISSIM可通過(guò)使用dll接口來(lái)調(diào)用外部信號(hào)控制機(jī)，在每個(gè)仿真運(yùn)行期間通過(guò)加載動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件實(shí)現(xiàn)與信號(hào)控制機(jī)的通信，包括邏輯控制信息和數(shù)據(jù)信息。

　　在仿真過(guò)程中，VISSIM會(huì)在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)里以一定的刷新頻率與信號(hào)控制機(jī)通信。該過(guò)程分為兩步：

　　第一步，將仿真環(huán)境檢測(cè)數(shù)據(jù)將傳送至dll文件中;

　　第二步，信號(hào)控制機(jī)根據(jù)控制邏輯運(yùn)算返回下一仿真時(shí)刻信號(hào)燈狀態(tài)至dll文件，VISSIM以一定仿真步長(zhǎng)更新信號(hào)燈狀態(tài)。3.3仿真系統(tǒng)控制軟件工作流程4結(jié)束語(yǔ)

　　交通現(xiàn)場(chǎng)仿真通過(guò)信號(hào)控制機(jī)接口設(shè)備和仿真系統(tǒng)控制軟件將實(shí)際的信號(hào)控制系統(tǒng)引入交通仿真軟件，實(shí)現(xiàn)了仿真軟件的車(chē)輛檢測(cè)信息和信號(hào)控制機(jī)的信號(hào)燈色狀態(tài)控制信息的實(shí)時(shí)交互，構(gòu)建了對(duì)交通算法和控制邏輯的測(cè)試平臺(tái)。

　　對(duì)于給定的交通現(xiàn)場(chǎng)，可以在路網(wǎng)環(huán)境中檢驗(yàn)控制方案，直至方案完善，能夠達(dá)到預(yù)期的控制效果再應(yīng)用到實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)，以減少對(duì)現(xiàn)狀交通的影響。也可以檢驗(yàn)當(dāng)路網(wǎng)中出現(xiàn)如交通事故、道路維修等突發(fā)狀況，致使某些道路不能通行時(shí)的現(xiàn)狀交通條件對(duì)交通需求的滿足能力，為管理部門(mén)提供決策依據(jù)。