[发明专利]一种微观交通半物理仿真工具

说明书

本发明公开了一种微观交通半物理仿真工具，包括：信号机通信模块、信息处理模块和仿真软件通信模块，信号机通信模块用于与交通信号机进行第一通信；信息处理模块包括：信号机状态线程，用于将信号机通信模块获取的信号状态信息发送给仿真软件通信模块；探测器线程，用于将仿真软件通信模块获取的车辆探测器状态信息发送给信号机通信模块；其中，信号机状态线程与探测器线程同步运行；仿真软件通信模块用于与交通流仿真软件进行第二通信。本发明的有益效果是：本技术方案可以为信号机的生产厂家、交管部门、以及科研单位提供一个很好的测试、实验平台。

技术领域

本发明涉及交通仿真技术领域，特别涉及一种微观交通半物理仿真工具。

背景技术

交通信号控制系统是智能交通管理系统的重要组成部分，其主要功能是自动协调和控制整个区域中各个交叉口信号机的配时方案，均衡路网上的交通流运行，使停车次数、延误时间及环境污染减至最小，充分发挥道路系统的效益。交通信号控制系统一般由交叉口信息采集设备、控制中心的上位机、路口的信号机三部分组成：交叉口信息采集设备通过线圈、视频、微波雷达等设备采集流量数据，并将此信息上传给控制中心上位机；上位机根据交叉口各个方向车辆信息计算配时方案，并下达给路口信号机执行，形成闭环的信号控制系统。

对交通信号控制系统进行性能评价时，传统方法通常是在现场进行实地的流量调查，然后对数据进行统计和分析处理，由于交通现场无法产生各种复杂交通流环境，因此这种评价方法存在准确性低、效率低、成本高昂、评估指标不全面等缺点。此外，信号机生产厂家也需要对其生产的信号机产品进行软硬件的测试和检验，需要对信号机中的控制策略进行评估，然而也缺少有效的测试和评价方法。

微观交通仿真技术是在计算机仿真软件中建立静态路网模型，由交通信号控制模块对交叉口的信号灯进行控制，由交通流仿真模块生成车辆按照驾驶行为模型运行并受交通信号控制模块的控制。微观交通仿真技术可以低成本模拟不同的道路、信号配时和交通流量条件下交通流的动态运行情况。

最早期的微观交通仿真中的交通信号控制模块和交通流仿真模块都是由软件模拟实现的，这种方式被称为模拟器在环。但其交通信号控制模块的运行与实际的信号机运行之间的差异比较大，只能模拟一些简化的信号控制逻辑。特别是对一些特殊情况的处理(比如行人过街的逻辑，应急和通勤特殊车辆的处理，以及信号机过渡过程中的控制策略)都很难包括其中，因此这种微观仿真的结果可信度很低。

上个世纪90年代后期研究人员开始采用真实的信号机来替代模拟器在环的交通信号控制模块，采用硬件的方式将真实的信号机和交通流仿真软件连接起来，这种方式被称之为硬件在环，信号机和交通流仿真软件之间的硬件连接件叫做CID。但是CID的成本很高，而且连接一台信号机就需要一台CID，这大大增加了成本，此外CID是通过串口的方式连接，因此通讯过程中容易丢包，经常导致信号机故障或进入过渡状态，造成实验结果会出现比较大的误差。

同时期还有一种微观交通仿真技术被称为软件在环，这种方式是将交通信号控制模块和交通流仿真模块都用软件实现，与模拟器在环的不同之处在于，软件在环是开发专门的虚拟信号机来模拟真实信号机，保证真实信号机与虚拟信号机之间具有完全一致的功能和响应特性。然而不同的信号机厂商的信号机有很大区别，甚至同一厂商不同型号之间的信号机也有很大不同，因此这种方式就需要为每一种信号机设计专门的虚拟信号机，这个开发成本是非常大的。此外，这种方式在多数情况下也是不可能实现的，因为需要厂家公开他们的软件代码。几十年过去了，到目前为止也只有Econolite的NEMA信号机部分试用过，而且每次系统更新都需要索取新的软件包，过程非常繁琐。

发明内容

本发明提供了一种微观交通半物理仿真工具，解决了现有交通仿真领域中仿真成本高昂、仿真结果可靠性差、使用不方便等一系列技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种微观交通半物理仿真工具，包括：信号机通信模块、信息处理模块和仿真软件通信模块，