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交通現場仿真技術研究論文
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，具有經濟、安全、可重復等優點。交通仿真再現交通流隨時間和空間的變化，可用于查找、分析現實交通存在的問題，尋找解決方案。在實際研究與應用中，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進行，不易實現且具有很大的局限性，同時也不能對包含有如突發狀況的特定交通場景進行模擬仿真。
針對上述情況，本文對可以模擬特定交通場景技術的研究。在VISSIM中搭建路網環境，模擬實際的交通現場，通過VISSIM和信號控制機之間加入的控制機接口設備，建立二者的實時通信環境。信號機動態獲得所需的交通流數據經運算得出控制策略，仿真軟件獲取實時控制信息并執行，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行評價，也可以評估在特定交通場景中突發狀況對現有交通狀態的影響，進而為改善交通現狀、應對突發狀況提供依據。
1交通現場仿真原理
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，虛擬的仿真路網環境相當于實際的信號控制環境;對于仿真軟件，信號控制機實現了仿真軟件中信號狀態發生器的功能。
在VISSIM仿真軟件環境中搭建路網模擬交通現場，對交通狀態仿真，并將相關的車輛檢測信息通過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信息，信號控制機內部交通控制算法控制邏輯經運算輸出各相位下一時刻信號控制狀態，并通過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對車流進行控制。上述功能實現了由信號控制機控制策略對模擬環境中的交通現場控制。
對于確定的交通環境，可以在路網環境中檢驗控制方案，直至方案完善，能夠達到預期的控制效果再應用到實際的現場，以減少對現狀交通的影響。同時，當路網中出現如交通事故、道路維修等突發狀況，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足能力。
2信號控制機接口設備實現
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，實現了車輛檢測信息和信號機信號控制狀態的轉換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境中車輛檢測信息發送至信號機。如果檢測器在1s時間內沒有檢測到車輛的經過，則將0的數字信息用低電平表示;如果檢測器在1s內檢測到車輛的經過，則將1的數字信息用高電平表示。最終經電平轉換后發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程采用能夠保證數據傳輸準確性的TCP/IP協議方式，信號控制機作為服務器端，信號控制機接口設備作為客戶端，向信號機發送請求建立連接。
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轉換成為USB口，連接至計算機，根據通信協議和串口通信程序，完成車輛檢測信息和信號控制狀態在計算機和單片機間的傳輸。
3仿真系統控制軟件實現
仿真系統控制軟件對VISSIM二次開發，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、交通路網顯示模塊、通信模塊和評價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、停止、路網的加載和仿真參數的設置等。
2)交通路網顯示模塊。交通路網顯示模塊功能是顯示VISSIM加載的路網數據信息，包括檢測器信息、路段屬性、信號機編號和名稱等內容。隨著仿真的運行，該模塊中信息始終與路網中交通元素同。
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控制信息。
4)評價指標顯示模塊。評價指標顯示模塊功能是為評價信號機控制策略提供數據支持，為進一步優化交通控制算法、改進控制策略提供指導。
3.2VISSIM仿真控制
VISSIM可通過使用dll接口來調用外部信號控制機，在每個仿真運行期間通過加載動態鏈接庫文件實現與信號控制機的通信，包括邏輯控制信息和數據信息。
在仿真過程中，VISSIM會在每個時間步長里以一定的刷新頻率與信號控制機通信。該過程分為兩步：
第一步，將仿真環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刻信號燈狀態至dll文件，VISSIM以一定仿真步長更新信號燈狀態。3.3仿真系統控制軟件工作流程4結束語
交通現場仿真通過信號控制機接口設備和仿真系統控制軟件將實際的信號控制系統引入交通仿真軟件，實現了仿真軟件的車輛檢測信息和信號控制機的信號燈色狀態控制信息的實時交互，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，可以在路網環境中檢驗控制方案，直至方案完善，能夠達到預期的控制效果再應用到實際的現場，以減少對現狀交通的影響。也可以檢驗當路網中出現如交通事故、道路維修等突發狀況，致使某些道路不能通行時的現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。
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