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      2. 交通現(xiàn)場仿真技術(shù)研究論文

        時(shí)間:2024-08-16 00:55:52 交通物流畢業(yè)論文 我要投稿
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        交通現(xiàn)場仿真技術(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控制機(jī)中,對其測試評估常需在交通現(xiàn)場進(jìn)行,不易實(shí)現(xiàn)且具有很大的局限性,同時(shí)也不能對包含有如突發(fā)狀況的特定交通場景進(jìn)行模擬仿真。

        交通現(xiàn)場仿真技術(shù)研究論文

          針對上述情況,本文對可以模擬特定交通場景技術(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,通過VISSIM和信號控制機(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。信號機(jī)動態(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景中突發(fā)狀況對現(xiàn)有交通狀態(tài)的影響,進(jìn)而為改善交通現(xiàn)狀、應(yīng)對突發(fā)狀況提供依據(jù)。

          1交通現(xiàn)場仿真原理

          信號控制機(jī)接口設(shè)備是計(jì)算機(jī)和信號控制機(jī)間通信的橋梁,具有轉(zhuǎn)換數(shù)字信號和模擬信號以及傳輸信號的功能。對于信號控制機(jī),虛擬的仿真路網(wǎng)環(huán)境相當(dāng)于實(shí)際的信號控制環(huán)境;對于仿真軟件,信號控制機(jī)實(shí)現(xiàn)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(xiàn)場,對交通狀態(tài)仿真,并將相關(guān)的車輛檢測信息通過信號控制機(jī)接口設(shè)備傳送至信號控制機(jī)。根據(jù)接收到的檢測器狀態(tài)信息,信號控制機(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)刻信號控制狀態(tài),并通過信號控制機(jī)接口設(shè)備傳輸至仿真軟件,仿真軟件按照接收到信號燈色狀態(tài)對車流進(jìn)行控制。上述功能實(shí)現(xiàn)了由信號控制機(jī)控制策略對模擬環(huán)境中的交通現(xiàn)場控制。

          對于確定的交通環(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,以減少對現(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)狀交通條件對交通需求的滿足能力。

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

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

          2)信號控制機(jī)通信模塊。負(fù)責(zé)信號控制機(jī)和單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。一方面,信號控制機(jī)通信模塊將仿真環(huán)境中車輛檢測信息發(fā)送至信號機(jī)。如果檢測器在1s時(shí)間內(nèi)沒有檢測到車輛的經(jīng)過,則將0的數(shù)字信息用低電平表示;如果檢測器在1s內(nèi)檢測到車輛的經(jīng)過,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)送至信號控制機(jī)輸入板。另一方面,信號控制機(jī)通信模塊將信號控制機(jī)燈色控制信息傳輸至單片機(jī)。

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

          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,完成車輛檢測信息和信號控制狀態(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VISSIM二次開發(fā),建立其與外部通信的數(shù)據(jù)接口。在硬件平臺的基礎(chǔ)上,仿真系統(tǒng)控制軟件結(jié)合信號控制機(jī)接口設(shè)備連接交通仿真軟件和信號控制機(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VISSIM仿真的控制,包括啟動、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,包括檢測器信息、路段屬性、信號機(jī)編號和名稱等內(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控制機(jī)接口設(shè)備交換檢測器信息和燈色狀態(tài)控制信息。

          4)評價(jià)指標(biāo)顯示模塊。評價(jià)指標(biāo)顯示模塊功能是為評價(jià)信號機(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可通過使用dll接口來調(diào)用外部信號控制機(jī),在每個(gè)仿真運(yùn)行期間通過加載動態(tài)鏈接庫文件實(shí)現(xiàn)與信號控制機(jī)的通信,包括邏輯控制信息和數(shù)據(jù)信息。

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

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

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

          交通現(xiàn)場仿真通過信號控制機(jī)接口設(shè)備和仿真系統(tǒng)控制軟件將實(shí)際的信號控制系統(tǒng)引入交通仿真軟件,實(shí)現(xiàn)了仿真軟件的車輛檢測信息和信號控制機(jī)的信號燈色狀態(tài)控制信息的實(shí)時(shí)交互,構(gòu)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(xiàn)場,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,以減少對現(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)狀交通條件對交通需求的滿足能力,為管理部門提供決策依據(jù)。

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            交通現(xiàn)場仿真技術(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控制機(jī)中,對其測試評估常需在交通現(xiàn)場進(jìn)行,不易實(shí)現(xiàn)且具有很大的局限性,同時(shí)也不能對包含有如突發(fā)狀況的特定交通場景進(jìn)行模擬仿真。

            交通現(xiàn)場仿真技術(shù)研究論文

              針對上述情況,本文對可以模擬特定交通場景技術(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,通過VISSIM和信號控制機(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。信號機(jī)動態(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景中突發(fā)狀況對現(xiàn)有交通狀態(tài)的影響,進(jìn)而為改善交通現(xiàn)狀、應(yīng)對突發(fā)狀況提供依據(jù)。

              1交通現(xiàn)場仿真原理

              信號控制機(jī)接口設(shè)備是計(jì)算機(jī)和信號控制機(jī)間通信的橋梁,具有轉(zhuǎn)換數(shù)字信號和模擬信號以及傳輸信號的功能。對于信號控制機(jī),虛擬的仿真路網(wǎng)環(huán)境相當(dāng)于實(shí)際的信號控制環(huán)境;對于仿真軟件,信號控制機(jī)實(shí)現(xiàn)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(xiàn)場,對交通狀態(tài)仿真,并將相關(guān)的車輛檢測信息通過信號控制機(jī)接口設(shè)備傳送至信號控制機(jī)。根據(jù)接收到的檢測器狀態(tài)信息,信號控制機(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)刻信號控制狀態(tài),并通過信號控制機(jī)接口設(shè)備傳輸至仿真軟件,仿真軟件按照接收到信號燈色狀態(tài)對車流進(jìn)行控制。上述功能實(shí)現(xiàn)了由信號控制機(jī)控制策略對模擬環(huán)境中的交通現(xiàn)場控制。

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

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

              2)信號控制機(jī)通信模塊。負(fù)責(zé)信號控制機(jī)和單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。一方面,信號控制機(jī)通信模塊將仿真環(huán)境中車輛檢測信息發(fā)送至信號機(jī)。如果檢測器在1s時(shí)間內(nèi)沒有檢測到車輛的經(jīng)過,則將0的數(shù)字信息用低電平表示;如果檢測器在1s內(nèi)檢測到車輛的經(jīng)過,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)送至信號控制機(jī)輸入板。另一方面,信號控制機(jī)通信模塊將信號控制機(jī)燈色控制信息傳輸至單片機(jī)。

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

              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,完成車輛檢測信息和信號控制狀態(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VISSIM二次開發(fā),建立其與外部通信的數(shù)據(jù)接口。在硬件平臺的基礎(chǔ)上,仿真系統(tǒng)控制軟件結(jié)合信號控制機(jī)接口設(shè)備連接交通仿真軟件和信號控制機(jī)。

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              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VISSIM仿真的控制,包括啟動、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,包括檢測器信息、路段屬性、信號機(jī)編號和名稱等內(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控制機(jī)接口設(shè)備交換檢測器信息和燈色狀態(tài)控制信息。

              4)評價(jià)指標(biāo)顯示模塊。評價(jià)指標(biāo)顯示模塊功能是為評價(jià)信號機(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可通過使用dll接口來調(diào)用外部信號控制機(jī),在每個(gè)仿真運(yùn)行期間通過加載動態(tài)鏈接庫文件實(shí)現(xiàn)與信號控制機(jī)的通信,包括邏輯控制信息和數(shù)據(jù)信息。

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

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

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

              交通現(xiàn)場仿真通過信號控制機(jī)接口設(shè)備和仿真系統(tǒng)控制軟件將實(shí)際的信號控制系統(tǒng)引入交通仿真軟件,實(shí)現(xiàn)了仿真軟件的車輛檢測信息和信號控制機(jī)的信號燈色狀態(tài)控制信息的實(shí)時(shí)交互,構(gòu)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(xiàn)場,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,以減少對現(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)狀交通條件對交通需求的滿足能力,為管理部門提供決策依據(jù)。