[发明专利]一种基于VISSIM的交通事故三维仿真方法

摘要

本发明公开了一种基于VISSIM的交通事故三维仿真方法，是一种用于交通事故三维仿真的新方法，以经典的交通仿真软件VISSIM为基础平台，辅以COM接口二次编程实现。介绍了该方法的总体技术路线、给出了主要环节的建模方法，包括三维要素模型构建、仿真系统框架构建、车辆运动轨迹与过程控制、碰撞瞬间效果设计以及交通环境设计。本发明具有工作量大大降低、灵活度大、技术难度不高的特点，适合于事故鉴定机构准确、快速、低成本的实现交通事故的仿真。

主权项

一种基于VISSIM的交通事故三维仿真方法，其特征在于：以经典的交通仿真软件VISSIM为基础平台，辅以COM接口二次编程实现；确定方法的总体技术路线、给出了主要环节的建模方法，包括：三维要素模型构建、仿真系统框架构建、车辆运动轨迹与过程控制、碰撞瞬间效果设计以及交通环境设计；其具体方法如下：三维要素构建：交通事故三维仿真要素包括A类要素、B类要素和道路交通流C类动态要素三类；所述的三类要素包括如下三大类：A类要素包括：①路面及标线具体包括：机动车道、非机动车道、人行道的承载路面及路面上的车道线、人行横道线和导向箭头；②立柱类交通设施具体包括：信号灯柱、信号灯臂、路灯和交通标志牌；③道路构造物具体包括：桥梁、隧道、中央分隔带、安全护栏、立交、收费站和公交站台；④建筑物及绿化具体包括：码头建筑、集装箱、厂房、居民楼、道路沿线建筑、树木和草地；B类要素包括：事故参与方个体，有具体的外形特征和标识；C类要素包括：动态要素道路交通流,道路上正常行驶的各类车辆、行人、自行车；(1)通过VISSIM自带的模型库，是.v3d格式的，该模型库里面的模型用于构建C类要素；而对于A类和B类要素，则需要用户借助其它软件预先构建，具体软件如下：(a)V3DM软件：用于构建A和B类要素，V3DM的工程文件是.vvp格式，用V3DM原创A类、B类模型需要从多个模型的添加中堆积完成；(b)SketchUP开放库模型：用于创建A类要素，在VISSIM三维模式下导入.v3d、.skp两种格式的静态3D模型；利用共享资源库里大量的SketchUP模型，直接放入3D交通环境中；当资源库里没有原样的模型则找到相近的，在此基础上进行简单的修改和修饰；(c)SketchUP源模型+V3DM拼接涂装：用于创建B类要素，V3DM引入.skp格式的模型作为生成.v3d文件的雏形；充分利用免费开放的网络资源构建B类模型；.skp格式的文件导入V3DM后原模型的外表颜色和贴图不会保留，需要用V3DM的修改功能在涂装上加以修改；(2)仿真系统框架构建：通过COM接口，VISSIM被其它应用程序调用，其模型和仿真的底层信息对象、方法、属性被交互式的使用；应用所有的RAD工具，通过VB、VC语言调用和控制VISSIM‑COM接口为用户提供的VISSIM对象库里面的对象；这个库包含了14类对象，每类对象有严格的对象等级；VISSIM是最高等级的对象，其他的对象都是它的子对象；集合是一个特殊的对象类型,它是单个对象们的容器，用来枚举路网元素；在以上框架的基础上，再放入交通事故直接参与方运动过程的控制语句，即可实现交通事故仿真的整体运行；(3)车辆运动轨迹与过程控制：VISSIM中有两种方式来呈现车辆的轨迹：一种是通过绘制link路线，让预先定置好的“车辆”出现在该路线上，该车辆就会沿着该路线一直往前行驶，这种方法为A方法；另一种方式是通过COM接口二次编程实时改变3D车辆的坐标，从而实现运动，这种方法为B方法；交通事故仿真中，车辆轨迹的设计采用A方法来实现；在A方法中，用常规方法绘制Link之外，还需要通过程序代码控制车辆出现的时刻和位置，用的COM方法为AddVehicleAtLinkCoordinate；需要清除某个车辆时，使用RemoveVehicle方法；在轨迹设计的基础上，需要调整车辆的出现时间、速度变化来控制交通事故的过程，从而使事故以预设的方式演变；这个过程需要预先分析得到事故的形态、碰撞点、碰撞速度、加速度的信息；(4)碰撞瞬间效果设计：交通事故碰撞往往是大能量的转换，而且这个转换往往是在小于1秒的时间内完成的突变，从而出现车辆附属物散落、车辆变形、车辆旋转、翻滚、挂车分离、两车合并、起火、起烟尘的现象；这类效果的仿真在VISSIM COM中主要涉及到静态对象的状态控制和坐标控制；在VISSIM 3D环境中可以“摆放”一些静态3D对象StaticObject，而这些静态3D对象的一举一动都需要在COM程序中手工编写；某个3D对象摆在某个位置不动时，就不需要编写任何程序；实现碰撞效果的步骤如下：①初始化反映碰撞前状态的静态3D对象；使用的COM方法StaticObjects.GetStaticObjectByName()；将所有需要表现碰撞效果的3D对象的初始状态加载到事故仿真场景中；②改变3D对象的状态；使用COM方法AttValue(3DMODELSTATE)将3D对象的当前状态间断改变至事故碰撞需要的状态；③改变3D对象的坐标；使用COM方法**.AttValue(position)＝vissim.NewWorldPoint(*,*,*)适时改变静态3D对象的坐标进而实现控制该对象及其状态在画面中出现与否、运动与否、速度快慢，从而实现事故碰撞瞬间的效果；(5)交通环境设计：交通事故交通环境指事故发生现场及周边除事故直接相关方之外的场景，包括静态的道路、交通设施、绿化、建筑以及动态的行人、自行车、交通流，这些元素决定了交通事故仿真3D效果的真实度；对于静态环境，采用A、B、C类三维要素模型构建的方法构建好静态三维要素，再导入VISSIM三维环境中，通过移动、旋转、缩放的功能调整；对于动态环境，则利用VISSIM交通仿真的常规功能实现。