城市道路交通仿真系统软件设计

2 仿真系统的控制
( 1) 目的。 控制软件依据真 实的交 通数 据、 信号控 制系 统状 态数据 对仿真系统中各种元 素状态、 属性进行控制 , 实现真 实系统与 虚拟系统的连接、 互动。 ( 2) 仿真系统中 受控的基本要素。 虚拟信号机 : 在仿真 系统中 信号 机的各 种状 态都 可以通 过控制软 件进 行 设 置 , 其 中 最 基本 的 包 括 信号 相 位 的 输出 状态。 虚拟交通输入 : 仿真 系统通 常采 用小时 平均 流量 的方式 生成交通量输入 , 这些输 入依据 一定 的分布 和路 由原 则在仿 真的路网上运行。这 些交通 量输 入可 以受控 制软 件控制 , 控 制软件可以在虚拟路 网的任 何地 点 , 产生任 何属 性的 交通输 入 , 包括机动车、 行人、 自行车等。 其它交通要素 , 包括道路限速规则、 让行规则等 多种与道 路交通相关的要素均 可以通过控制软件进行控制。 ( 3) 仿真系统控 制方法和控制流程。 控制软件通过仿 真系 统以 COM 组件的 形式 内嵌 到系统 中 , 并通过面向对 象 的开 发 模式 , 对 组 件中 的各 种 目标 的属 性、 事件进行响应和处理 , 实现 对仿真系统的控制。 系统组件结构如 图 1 所示。
1 系统组成
( 1) V ISSI M 仿真系统。 V ISSI M 是一种微 观、 时间 驱动、 基 于驾 驶行 为 的仿 真建 模工具 , 用以建模和分析 各种交 通条件 下 ( 车 道设 置、 交通构 成、 交通信号、 公交 站点 等 ), 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效工具。
2009 年第 1 期 文章编号 : 1006 2475( 2009) 01 0022 03
计 算 机 与 现 代 化 JISUAN JI YU X IAN DA I H UA
总第 161 期
城市道路交通仿真系统软件设计
张永忠, 王 芬, 李正熙
( 北方工业大学自动化系 , 北京 100041) 摘要 : 通过仿真系统 、 接口系统仿真交通现场 , 同时能在交通仿真系统与真实的交通控制系统 、 设备之间 建立完整的 设备 输入 、 输出接口 , 通过这些接口对各种交通控制系统 、 各种控制方法与策略进行评估 。 关键词 : 城市交通 ; 交通仿真 ; V ISS I M 仿真系统 中图分类号 : T P311 文 献标识码 : A
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张永忠等 : 城市道路交通仿真系统软件设计 ( 4) 虚拟检 测器数据。
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数据接口软件通 过网络监听、 终端连接、 网络或 其它接口 模式等多种方法与信 号控制 系统 连接 , 并获 取来 自交 通信号 控制系统的数据 , 这些 数据包 括真 实的交 通数 据、 信号阶 段、 相位变化数据等。 ( 5) 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 到专用接口设备。接口设备将 这些数据转换成各种 真实的电 信号输出至信号控制 机 , 作为信号机车辆检测的输入。
0 引
言
V ISSI M 的核心由 交通 仿真 器和 信号 状态 产生 器两 部分 组成 , 它们之间能 够交换 检 测器 数据 和信 号状 态信 息。 V IS SI M 既可以在线生成 可视 化的交 通运 行状 况 , 也可 以离 线输 出各种统计数据 , 如行程时间、 排队长度等。 ( 2) 交通信 号控制系统。 交通信号控 制系统是交 通仿 真的 重要组 成部 分 , 在实际 应用中 , 由于仿真过程一般采用仿真软件自 带的控制 逻辑 , 其 控制方法、 策略等往往相对简单 , 并且和已有的控 制系统无法 等价 , 因此 , 仿真结果 总和实 际系 统有 很大差 距 , 因此 其结果 不能很好地在交 通管理中应用。所以有效的交通 信号控制策 略参与仿真 , 是仿真系统解决实际问题的重 要条件 , 目前系统 已经实现与 S I EM EN S SCOOT 系统之间的数据连接。 ( 3) 仿真系 统控制部件。 仿真系统控 制部件是整 个系 统的 核心 , 其核 心是 调度软 件。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 控制部件的协调 , 系统中的各个部件形成整 体工作的 机制 , 进 行以实际 控 制系 统、 实 时 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。 ( 4) 交通数 据接口部件。
收稿日期 : 2008 01 11 作者简介 : 张永忠 ( 1972 ), 男 , 甘肃人 , 北方工业大学自动化系工程师 , 研究方向 : 智能交通 , 控制工程等 ; 王芬 ( 1979 ), 女 , 江西南昌人 , 硕士研究生 , 研究方向 : 控制工程 , 电气传动技术等 ; 李正熙 ( 1955 ) , 男 , 黑龙 江人 , 教授 , 博士 , 研究方 向 : 工业 自动化系统 , 电气传动技术 , 控制工程等。
源自文库
在仿真系统 中 , 所有 的检测 器 ( DETECTOR ) 是 以一 个集 合的形式出现的 , 检测器集合与信号控制器关联使用。 本系统中通 过下面的代码遍历全部检测器数据。 DI M v issi m A S V issi m Di m dets A S D ectectors DI M det A S D etector SET v issi m = NEW V issi m V iss i m. L oadN et " c : \ vissi m \daten \ ex a mp le . inp" SET dets= V iss i m. N et . S igna l C ontro llers( 1). D etectors FOR EA CH det I N dets N EXT det FOR i= 1 TO dets . Count SET det= dets( i) N EXT i 在仿真系统 中 , 检测 器的 属性 可以 通过 A ttV a lue( ) 函数 获得。在本系统的仿 真控制 软件 中 , 系统 采用定 时器 扫描所 有的检测器 , 并 通过 访问 每 一个 检测 器 的属 性 , 获 取检 测器 状态。 在仿真系统 中 , 检测器的属性中本系统使用的信息如下 : I D: 检测器编号 NAM E: 检测器名称 DETECT I ON: 当前检 测器 状 态 , 如 果当 前 检 测器 上 有车 辆 , 返回值为 1, 否则为 0 O CCUPAN CY: 检测器占有率 V EH ICLELENGTH: 车辆长度 V EH ICLESPEED: 车辆速度 ( 5) 虚拟信 号机控制。 在仿真系统 中 , 虚拟信 号控制 部分由 信号 机、 信号组 ( 灯 组 ) 组成 , 与检测器的控制相同 , 通过改变信号灯组的 状态 , 就 可以控制仿真系 统中的灯色 , 进而影响仿真系统中的交通流。 控制软件中 采用如下代码遍历所有信号机 : DI M contro llers A s S ignalControlle rs DI M contro ller A s Signa lContro ller SET contro llers= V issi m. N e t . Signa lCon tro llers L ist . A ddItem contro ller . I D N EXT contro ller 同样 , 在控制软件中 通过 修改信 号灯 组 signalG roup 的属 性 , 改变信号状态。 Signa l G roup 的属性包括 : I D: 灯组编号 NAM E: 灯组名称 , 在 本系统中 为便于 和真实 的信 号控制 系统对应 , 将名称按真实相位命名。 AM BER: 黄灯时间 CONTROLLER: 所属的虚拟 信号机编号 GREENEND: 绿灯时间 R EDAM BER: 红黄灯时间 TY PE: 灯色状态 , 2: 保持绿色 , 3 : 保持红色
4 结束语
系统的仿真部分、 控制部分均采用国际先进的知 名系统, 因此 , 系统的技术起点高, 适用性强 , 有效性 明显。系统的应用可以给交通管理者提供在实验室 里交通系统的虚拟再现, 通过实验室进行虚拟的实际 系统交通规划、 路口设计、 控制策略的评估等工作。
Software D esign of U rban R oad Traffic Sim u lation System
ZHANG Y ong zhong , WANG F en , L I Zheng x i
( D epartm ent o f A uto m ation, N o rth Ch ina U n iversity o f T echno logy , Be ijing 100041, Ch ina) Ab stract : T h is article stud ies through the si m u lation system and the inter face syste m si m ulate transporta tion scene , si m u ltaneously can establish the co m plete equ ipm en t input and output interface between the transporta tion si m ulation system and the real traffic con tro l syste m, or the equipm ent . Through these connec tions to each k ind o f tra ffic contro l system, each control m ethod and the strategy carries on the appra isa.l K ey w ords : c iv il tra ffic ; tra ffic si m u lation; V ISSI M si m ulation syste m
图 1 系统组件结构图
( 6) 交通量 输入。
24 仿真系统的交通 量输入有两种模式。
计
算
机
与
现
代
化
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连续的交通量输 入 , 利用 V ehic le Inpu t目标可以 实现按固 定流量的方式在预定 义的输入点 , 产生固定的交通量。 V eh ic le Input目标提供了以下参数 : I D: 交通量输入点编号 NAM E: 交通量输入点名称 TI M EFROM: 开始时间 VOLUM E : 平均小时流量 精确的交通 量输入 , 利 用 V eh ic le 目标 , 可 以对 仿真 系统 中的每一个交通需求 单元 进行 控制 , 包括 机动 车、 自行车、 行 人等。利用这个目标还可以修改任一 车辆的属 性 , 包括 速度、 颜色、 行驶特性等。通过将一个 车辆目 标的速 度修改 为 0, 可 以在仿真系统中人为 制造一 个交 通事 件 , 可 用于 测试 交通控 制系统的综合反应。 V eh ic le目标 体中可以管理的属性如下 : I D: 车辆目标编号 NAM E: 车辆目标名称 BOARDED PA SS: 乘客数量
道路交通仿真技术是进行交通分析、 交通规划的 有效手段之一, 其目的就是运用计算机技术再现复杂 交通现象, 并对这些现象进行解释、 分析找出问题, 最 终对交通系统进行优化。本系统克服了现有的交通 控制系统测试评估方法的高成本、 低效率、 评估指标 不全面的缺点, 提供一种基于仿真技术的新型测试、 评估方法, 通过仿真系统、 接口系统能够仿真各种复 杂的交通现场。本系统采用 V isual Basic语言和微观 仿真软件 V ISS I M 实现仿真。