[发明专利]中微观一体化交通仿真车流加载方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种虚拟仿真技术领域的方法，具体是一种中微观一体化交通仿真车流加载方法。

背景技术

交通仿真是复现交通流时间空间变化的现代计算机技术，也是通过建立交通系统的数学模型来分析复杂交通现象的一种手段，属于计算机数字仿真的范畴。交通仿真按仿真模型所描述系统的细致程度和侧重角度可以分为微观交通仿真、中观交通仿真、宏观交通仿真。宏观交通仿真着重从全局角度来研究交通系统的特性；中观交通仿真对交通流的描述往往以若干辆车构成的队列为单元，能够描述队列在路段和节点的流入流出行为；微观交通仿真对交通系统的要素及行为的细节描述程度很高。例如：微观交通仿真对交通流的描述是以单个车辆为基本单元，车辆在道路上的跟车、超车及车道变换等微观行为都能得到较真实的反映。结合上述三类交通仿真的特点，在进行交通仿真时，可将中微观交通仿真一体化，这样既能分析微观层面的排队长度和延误等详细交通状态指标，又能模拟中观层面的交通量特性、路径选择行为，特别适用于大中型路网的交通仿真。而对交通仿真而言，生成车流是交通流模拟的第一步，也是至关重要的一步。任何一个交通仿真平台，都是把发车作为整个仿真的起始点。

在现实的交通流中，车辆的到达是随机的，并且到达车辆的车头时距在不同流量情况下符合不同的概率分布。目前，在交通仿真研究中交通流的生成主要是采用操作系统提供的随机数函数或用单一的概率分布如负指数分布来获取。系统内的随机数函数是一种简单的均匀分布，采用某一概率分布的随机数也是在这种均匀分布随机数的基础上获得的。

经过对现有技术的检索发现，雷斌等人于2005年在计算机与数字工程发表的“车辆产生仿真模型”；以及邝先验等人于2006年在江西理工大学学报发表的“微观交通仿真车辆随机生成模型分析与设计”，对检索文献进行总结，现有交通仿真发车方法主要有两种，一种方法是在车辆产生处设定发车流量，然后在交叉口处设置车辆驶向各个方向的转向比例。例如，在Transmodeler中，系统通过矩阵或车辆出行列表来描述网络上或起点和终点之间的交通量，用路径列表或路径选择模型来表示车流在路网上的分配。用户通过设定转弯处的交通量比例或是通过路径生成工具人工添加行驶路径。另一种方法是设定车辆产生及出现的位置和驶向何处是随机的，且每辆车产生时就决定了它在各个路口的行驶方向。例如，在Vissim中，用户用行驶路径决策模式设定行驶路径决策起点和行驶路径终点来进行路径选择，仿真运行期间，没有行驶路径信息的车辆在通过设定的行驶路径决策点时被分配到一条行驶路径上。

上述方法在小规模微观交通仿真中具有其实用价值，但在大规模中微观结合的交通仿真环境中存在局限性：(1)上述两种方法难以用于评估不同的路径选择方案；(2)上述两种方法无法仿真对特定车辆实施的路径诱导；(3)上述两种方法难以处理突发性交通事故和拥挤问题；(4)当仿真规模较大时，发车点和转向比例的设置非常繁琐，并且和中观及宏观交通仿真模型结合较为困难，不太适合于中微观一体化的交通仿真环境。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种中微观一体化交通仿真车流加载方法，通过设定交通仿真区域起点和终点，求出最短路径并通过最小车头时距验证，再配合发车的时间分布和初始车辆的速度分布，则可以产生供微观和中观交通仿真所需的仿真车辆，便于中观交通仿真向微观交通仿真过渡的中微观中微观一体化交通仿真车流加载方法。

本发明是通过以下技术方案得以实现的，本发明包括以下步骤：

第一步、获取交通流量并采用统计方法检验样本车头时距是否符合概率分布，若符合概率分布则执行第二步，否则重新计数；

所述的获取交通流量是指：首先确定交通仿真区域起点和终点，通过计数获得每组起点及其对应终点之间的交通流量，在仿真周期内，记录从每一对起点至终点所发车辆的时间间隔作为样本车头时距作为交通流量；

第二步、采用混合线性同余法产生在(0，1)上均匀分布的随机数，再依据每一对起点和终点之间的交通流量，采用逆变化法产生随机变量，作为仿真车头时距。

所述的随机数的个数与起点或终点的个数相同；

所述的随机变量符合每一对起点和终点间车辆发出时间间隔概率分布；

第三步、对仿真车头时距进行异常值剔除处理，生成虚拟待发车队列、待发车头时距及其仿真车辆；

所述的异常值剔除处理是指：

当仿真车头时距中的车头时距与初始行驶速度不匹配，或；

当仿真车头时距小于下限阈值时，

该仿真车头时距为异常并置于虚拟待发车队列中。