[发明专利]微观交通流协同仿真平台、仿真方法及安全评价方法

说明书

本发明提出了一种融合车辆动力学的微观交通流协同仿真平台，包括微观交通仿真模型、车辆动力学模型以及基于C#语言的交互接口，微观交通仿真模型用于规划车辆运行轨迹，模拟车辆与道路形状图形的机动动作，生成反映道路曲率和倾斜度的道路形状、车辆的位置以及车辆的速度和加速度；车辆动力学模型用于提供可靠的车辆性能指标，将微观交通仿真模型输出的几何设置参数、路径控制参数、速度控制参数等输入到车辆动力学模型中；基于C#语言的交互接口用于将微观交通仿真模型与车辆动力学模型连接，实现两模型之间的交互。本发明能够生成更接近于实际的车辆运行轨迹，弥补了现有的微观交通仿真模型在道路模拟中所欠缺的车辆真实运动情况的考虑。

技术领域

本发明涉及车辆仿真领域，具体涉及一种融合车辆动力学的微观交通流协同仿真平台、仿真方法及安全评价方法。

背景技术

最近几十年，交通安全评估一直受到关注。在车辆轨迹的安全评估领域，尤其城市交通方面，随着城市交通环境越来越复杂，居民安全意识日益提升，城市交通安全越来越受广泛的重视。

为了能准确地对车辆交通进行安全评估，人们基于微观交通仿真模型(如VISSIM、AIMSUN和PARAMICS)的数据提取功能，如车辆坐标(x/y/z)以及在不同的交通情况下的速度和加速度，结合交通安全评价模型对交通安全进行评估，然而现有的微观交通仿真模型在模拟道路形状时，对车辆动力学的考虑方面是有限的，而道路弯曲和道路倾斜等道路形状因素或者复杂交通场景都会严重影响车辆的发动机功率和发动机转速等运动性能；同时，微观交通仿真模型所生成的车辆轨迹与实际车辆运行轨迹相去甚远，这就导致通过模拟得到的车辆运行轨迹与真实轨迹有很大出入。更接近实际于的运行轨迹是对交通安全评估基础，所以通过单一利用微观交通仿真模型生成的道路模型对交通安全进行评估具有不可靠性。

发明内容

发明目的：为了应对上述限制和为了获得更可靠的仿真结果，本发明提出了融合微观交通仿真模型和车辆动力学模型的集成仿真平台及方法，作为替代现有的只基于微观交通仿真模型及估计方法，该方法结合微观交通仿真模型和车辆动力学模型在生成实际车辆轨迹和性能指标方面的优势。虽然车辆动力学模型并不是设计来模拟各种车辆的交通情况，但它会产生更可靠的车辆性能指标与车辆运行轨迹，以实现更精确的仿真。

技术方案：

一种融合车辆动力学的微观交通流协同仿真平台，包括微观交通仿真模型、车辆动力学模型、基于C#语言的交互接口以及安全评估模型；

所述微观交通仿真模型用于规划车辆运行轨迹，模拟车辆的机动动作与道路形状图形，生成反映道路曲率和倾斜度的道路形状、车辆的位置以及车辆的速度和加速度；

所述车辆动力学模型用于提供可靠的车辆性能指标，将微观交通仿真模型输出的几何设置参数、路径控制参数、速度控制参数等输入到车辆动力学模型中，在给定的交通状况和道路形状条件下产生真实的车辆轨迹，在每一步中确定车辆的位置；

所述基于C#语言的交互接口用于将微观交通仿真模型与车辆动力学模型连接，实现两模型之间的交互，用以实现对微观交通仿真模型、车辆动力学模型中vs求解模拟器和安全评估模型的调用、创建CARSIM中文件名为*.par文件以及将微观交通仿真模型中车辆以及道路信息导入到*.par文件中；

所述安全评估模型用于对生成的车辆轨迹进行冲突分析，评估安全性。

进一步地，微观交通仿真模型导入地图数据或者道路信息的CAD建模数据，生成反映道路曲率和倾斜度的道路形状的路径特征、车辆每一时刻所在的位置以及车辆的动作，包括速度和加速度。

进一步地，车辆动力学模型中将车辆的动力学指标，包括发动机特性等内容直接输入到车辆动力学模型CARSIM中，由于微观交通仿真模型只考虑长度和宽度等车辆的几何参数，不包括车辆的性能设置，所以直接将发动机动力学指标输入到车辆动力学模型CARSIM中。