[发明专利]基于进入车道时间的高性能中观交通仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于并行交通仿真技术领域，涉及计算机科学，具体地说，是指一种基于进入车 道时间的高性能中观交通仿真方法。

背景技术

随着交通信息系统、事故管理系统、自适应信号控制系统的快速发展，交通系统变得越 来越复杂。单纯的数学模型在很大程度上不能对交通系统中各独立单元的详细信息以及各单 元间复杂的相互作用进行建模和分析。因此，交通仿真成了设计师和工程师在解决关于离线 系统规划和在线运营管理的动态交通分配问题时所迫切需要的关键解决方法。

基于车流模型的细节等级，交通仿真可以被分为三类：微观仿真、宏观仿真和中观仿真。 其中，微观仿真软件可以提供最详细的交通信息，但是这一般需要庞大的计算资源，并且通 常只能用于离线应用或者小规模路网。宏观仿真是对模型做了较大的简化，其仿真效率表现 优异，但是不容易扩展到实际路网环境下，不能基于模型揭示一些复杂的交通事件产生的原 因，也缺乏对驾驶员多种路径选择以及许多其他交通现象建模的能力，限制了它在许多在线 或离线应用上的适用性。而中观交通仿真软件实现了计算代价和仿真精确度的一个平衡，同 时也相对更容易实现，因此，中观交通仿真软件已经被广泛的使用在基于大规模仿真的交通 分析系统中。

现有的中观交通仿真方法中，在每个仿真步长内模拟一条车道的时间复杂度是与这条车 道上车辆的数量成线性关系的。这种时间复杂度在车辆数较少时运算时间可以接受，但当需 要模拟整个城市的交通情况时，其计算代价往往是不能承受的，通常需要半小时以上的解算 时间(拥堵越严重时间越长)，这意味着仿真结果不能用于动态交通仿真分配和疏导，也就是 说仿真的低效使得其结果失去了可用性。

发明内容

本发明的目的是：提供一种基于进入车道时间的中观交通仿真方法，解决现有中观仿真 方法时间复杂度过大、效率较低的问题。采用本发明提供的基于进入车道时间的中观交通仿 真方法，使得计算代价对车辆总数的敏感度有所降低，同时在计算车道上的速度和队列长度 方面，其精度也相对较高。这种方法的主要思想是通过更新各个车道的“进入车道时间”(以 tp标识)和“进入队列时间”(以tq标识)两个参数来计算车道上车辆的移动部分或队列部分。 该方法最主要的特点是将时间步长内模拟一个车道的理论时间复杂度减少为通过车道的车辆 数量，大大减少了模拟拥堵道路场景时的时间。

所述的基于进入车道时间的中观交通仿真方法，具体包括如下步骤：

第1步，时间从0开始，每一次增加1，即0,1,2,…,T,T+1,…。其中T是一个整数，代表 某一个仿真时刻。这里时间每增加1代表仿真推进一步，而仿真步长代表实际时间的0.5～2 秒。比如时间步长取0.5秒，即实际时间是0,0.5,1.0,…,0.5T,0.5(T+1),…。

第2步，在每个时间步长内，对每条路段内每个车道上的交通动态进行仿真，求解每个 车道上的进入车道时间tp。

第3步，上游车道的车辆移动到下游车道，计算车辆的进入队列时间tq和队列长度。

本发明的优点在于：

以往的中观交通仿真是每个时间步长上每个车道上的每个车辆都依次计算自己的速度和 位置；本发明中不必计算每个车辆的速度和位置，只要计算进入车道时间和进入队列时间， 根据这两个时间点判断能通过车道的车辆，然后对这些车辆进行位置更新，其他车辆只要更 新其进入车道时间即可。这样省掉了计算其他车辆位置和速度的时间，提高了仿真效率。特 别是在拥堵场景下，由于能通过车道的车辆非常少，大部分车辆不必计算，省掉大量计算工 作，从而能更大地提高仿真效率。

附图说明

图1为本发明仿真方法适用道路路网示意图；

图2为本发明仿真方法在一个路段上的一个车道上的示意图；

图3为本发明仿真方法中车辆通过节点(路口)的条件示意图；

图4为本发明仿真方法的总体流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。