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交通現場(chǎng)仿真技術(shù)研究論文
交通仿真是采用計算機數字模型反映道路交通現象的交通分析技術(shù)，具有經(jīng)濟、安全、可重復等優(yōu)點(diǎn)。交通仿真再現交通流隨時(shí)間和空間的變化，可用于查找、分析現實(shí)交通存在的問(wèn)題，尋找解決方案。在實(shí)際研究與應用中，由于交通算法和控制邏輯在信號控制機中，對其測試評估常需在交通現場(chǎng)進(jìn)行，不易實(shí)現且具有很大的局限性，同時(shí)也不能對包含有如突發(fā)狀況的特定交通場(chǎng)景進(jìn)行模擬仿真。
針對上述情況，本文對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)際的交通現場(chǎng)，通過(guò)VISSIM和信號控制機之間加入的控制機接口設備，建立二者的實(shí)時(shí)通信環(huán)境。信號機動(dòng)態(tài)獲得所需的交通流數據經(jīng)運算得出控制策略，仿真軟件獲取實(shí)時(shí)控制信息并執行，根據仿真統計數據可以對交通算法和控制邏輯的適用性進(jìn)行評價(jià)，也可以評估在特定交通場(chǎng)景中突發(fā)狀況對現有交通狀態(tài)的影響，進(jìn)而為改善交通現狀、應對突發(fā)狀況提供依據。
1交通現場(chǎng)仿真原理
信號控制機接口設備是計算機和信號控制機間通信的橋梁，具有轉換數字信號和模擬信號以及傳輸信號的功能。對于信號控制機，虛擬的仿真路網(wǎng)環(huán)境相當于實(shí)際的信號控制環(huán)境;對于仿真軟件，信號控制機實(shí)現了仿真軟件中信號狀態(tài)發(fā)生器的功能。
在VISSIM仿真軟件環(huán)境中搭建路網(wǎng)模擬交通現場(chǎng)，對交通狀態(tài)仿真，并將相關(guān)的車(chē)輛檢測信息通過(guò)信號控制機接口設備傳送至信號控制機。根據接收到的檢測器狀態(tài)信息，信號控制機內部交通控制算法控制邏輯經(jīng)運算輸出各相位下一時(shí)刻信號控制狀態(tài)，并通過(guò)信號控制機接口設備傳輸至仿真軟件，仿真軟件按照接收到信號燈色狀態(tài)對車(chē)流進(jìn)行控制。上述功能實(shí)現了由信號控制機控制策略對模擬環(huán)境中的交通現場(chǎng)控制。
對于確定的交通環(huán)境，可以在路網(wǎng)環(huán)境中檢驗控制方案，直至方案完善，能夠達到預期的控制效果再應用到實(shí)際的現場(chǎng)，以減少對現狀交通的影響。同時(shí)，當路網(wǎng)中出現如交通事故、道路維修等突發(fā)狀況，致使某些道路不能通行，也可以檢驗現狀交通條件對交通需求的滿(mǎn)足能力。
2信號控制機接口設備實(shí)現
信號控制機接口設備是vissim仿真軟件和信號控制機通信的橋梁，實(shí)現了車(chē)輛檢測信息和信號機信號控制狀態(tài)的轉換1)單片機。是信號控制機接口設備的核心，可以按需增加其他的功能模塊。
2)信號控制機通信模塊。負責信號控制機和單片機的數據傳輸。一方面，信號控制機通信模塊將仿真環(huán)境中車(chē)輛檢測信息發(fā)送至信號機。如果檢測器在1s時(shí)間內沒(méi)有檢測到車(chē)輛的經(jīng)過(guò)，則將0的數字信息用低電平表示;如果檢測器在1s內檢測到車(chē)輛的經(jīng)過(guò)，則將1的數字信息用高電平表示。最終經(jīng)電平轉換后發(fā)送至信號控制機輸入板。另一方面，信號控制機通信模塊將信號控制機燈色控制信息傳輸至單片機。
信號控制機通信模塊傳輸過(guò)程采用能夠保證數據傳輸準確性的TCP/IP協(xié)議方式，信號控制機作為服務(wù)器端，信號控制機接口設備作為客戶(hù)端，向信號機發(fā)送請求建立連接。
3)計算機通信模塊。負責連接單片機和計算機。單片機提供的串口經(jīng)轉換成為USB口，連接至計算機，根據通信協(xié)議和串口通信程序，完成車(chē)輛檢測信息和信號控制狀態(tài)在計算機和單片機間的傳輸。
3仿真系統控制軟件實(shí)現
仿真系統控制軟件對VISSIM二次開(kāi)發(fā)，建立其與外部通信的數據接口。在硬件平臺的基礎上，仿真系統控制軟件結合信號控制機接口設備連接交通仿真軟件和信號控制機。
3.1仿真系統控制軟件結構
仿真系統控制軟件主要包括仿真控制模塊、交通路網(wǎng)顯示模塊、通信模塊和評價(jià)指標顯示模塊四部分。
1)仿真控制模塊。仿真控制模塊主要功能是對VISSIM仿真的控制，包括啟動(dòng)、停止、路網(wǎng)的加載和仿真參數的設置等。
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)數據信息，包括檢測器信息、路段屬性、信號機編號和名稱(chēng)等內容。隨著(zhù)仿真的運行，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控制機接口設備交換檢測器信息和燈色狀態(tài)控制信息。
4)評價(jià)指標顯示模塊。評價(jià)指標顯示模塊功能是為評價(jià)信號機控制策略提供數據支持，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。
3.2VISSIM仿真控制
VISSIM可通過(guò)使用dll接口來(lái)調用外部信號控制機，在每個(gè)仿真運行期間通過(guò)加載動(dòng)態(tài)鏈接庫文件實(shí)現與信號控制機的通信，包括邏輯控制信息和數據信息。
在仿真過(guò)程中，VISSIM會(huì )在每個(gè)時(shí)間步長(cháng)里以一定的刷新頻率與信號控制機通信。該過(guò)程分為兩步：
第一步，將仿真環(huán)境檢測數據將傳送至dll文件中;
第二步，信號控制機根據控制邏輯運算返回下一仿真時(shí)刻信號燈狀態(tài)至dll文件，VISSIM以一定仿真步長(cháng)更新信號燈狀態(tài)。3.3仿真系統控制軟件工作流程4結束語(yǔ)
交通現場(chǎng)仿真通過(guò)信號控制機接口設備和仿真系統控制軟件將實(shí)際的信號控制系統引入交通仿真軟件，實(shí)現了仿真軟件的車(chē)輛檢測信息和信號控制機的信號燈色狀態(tài)控制信息的實(shí)時(shí)交互，構建了對交通算法和控制邏輯的測試平臺。
對于給定的交通現場(chǎng)，可以在路網(wǎng)環(huán)境中檢驗控制方案，直至方案完善，能夠達到預期的控制效果再應用到實(shí)際的現場(chǎng)，以減少對現狀交通的影響。也可以檢驗當路網(wǎng)中出現如交通事故、道路維修等突發(fā)狀況，致使某些道路不能通行時(shí)的現狀交通條件對交通需求的滿(mǎn)足能力，為管理部門(mén)提供決策依據。
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