一种城市交通运行仿真系统的制作方法

1.本发明涉及交通运行仿真技术领域，尤其涉及一种城市交通运行仿真系统。


背景技术：

2.交通运行仿真系统，是基于交通仿真软件，并通过二三维一体化技术，实现对城市交通状态的模拟展示，提供城市交通管理者一个真实的交通状况环境，能够逼真的反映城市交通状况的运行变化。系统提供一个反映城市交通环境的平台，能够监控交通的状态和运行变化，为交通运营管理方案提供决策支持等。
3.但是现有的交通运行仿真系统仅仅提供了交通状态的模拟，功能单一，不能有效地为决策者提供更权威的数据。因此，急需一种功能齐全的城市交通运行仿真系统。


技术实现要素：

4.本发明主要解决现有交通运行仿真系统功能单一的问题，提出一种城市交通运行仿真系统，以达到提高决策效率的目的。本发明设计了一种交通运行仿真系统，提供了四个单元，分别从交通设施、交通状态、公交规划和仿真评价多个角度为决策制提供便利。
5.提供了一种城市交通运行仿真系统，其特征在于，包括：交通设施设备仿真单元，对城市交通设施设备进行仿真建模，设置交通规则和交通管制措施，设置交叉口交通信号系统配时方案，并通过仿真接口输出所述交通信号系统配时方案；交通状态仿真单元，调用手机和ic卡城市交通流数据，设置并生成车辆类型和车速，模拟交通通行情况及交通态势的变化；公交运营仿真单元，用于输入公交线网规划方案、公交运营调度方案，输入救援、应急疏散预案以及指挥调度方案，模拟生成并输出公交运行轨迹数据和交通运行状态的变化；仿真评价单元，输出车辆轨迹和交通量统计信息，分析计算并输出交通运行状况和公交运营情况的评价指标和评价结果。
6.进一步的，所述城市交通运行仿真系统还包括交通状态监控单元，所述交通状态监控单元包括车辆位置监控模块、车辆定位跟踪模块以及历史轨迹回放模块。
7.进一步的，所述交通设施设备仿真单元包括：路网仿真模块，基于地理信息系统平台接口实现对路网、标志标线和交通设施仿真建模；交通规则设置模块，设置交通规则，设定车辆的运行线路。交通信号系统模拟模块，对所述交叉口交通信号系统进行自动模拟和同步模拟。
8.进一步的，所述交通状态仿真单元包括：
9.交通状态模拟模块，所述地理信息系统平台接口，实现对区域内各路段车辆运动模拟，对城市路网交通运行状态的仿真与评价，为用户提供交通态势变化模拟；交通管理措施模拟模块，设置交通管理措施，实现各种管理措施下的交通状态影响仿真，提供对比与评价结果。
10.进一步的，所述公交运营仿真单元包括：线网规划仿真模块，对公交线网和公交客流变化情况进行仿真；运营调度仿真模块，仿真公交车进出站情况、线路运行情况、公交站
点客流情况，显示运行调度计划与客流量变化，评价客流与发班的匹配程度；应急预案仿真模块，对救援预案和重大突发事件下的公交应急疏散预案进行仿真，评价常态与非常态下滞留乘客疏散效果。
11.进一步的，所述公交运营仿真单元还包括：公交停靠站仿真模块，对路边公交停靠站的基本布局形式进行仿真，分析公交车辆对停靠区域内混合交通流的干扰和公交停靠站的通行能力；交叉口公交优先仿真模块，规划和设计公交优先控制流程，仿真实现公交优先信号控制方案。
12.进一步的，所述仿真评价单元包括：交通状态评价模块，统计车辆和交通量信息，对路网运行状况进行仿真评价；公交运营评价模块，对公交运营方案进行评价，用于为优化管理方案提供数据与技术支持，为行业管理人员决策提供个性化的支持和服务。
13.提供了一种城市交通运行仿真方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：获取交通地理信息数据，对城市交通设施设备进行仿真建模；调用城市交通流数据，在已建立的交通设施设备模型基础上，对车辆生成类型、车速参数进行设置，获得运行状况；通过输入公交线网规划方案和公交运营调度方案，设置公交优先信号控制方案，模拟生成公交轨迹，获得公交运营情况；输出所述交通运行状况和公交运营情况的评价结果。
14.进一步的，所述方法还包括：对车辆位置进行监控；对所述车辆进行定位跟踪；对所述车辆的历史轨迹回放。
15.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
16.1、本发明提供的交通设施设备仿真单元，对城市交通设施进行建模，直观地给出了城市建设基本情况。
17.2、交通状态仿真单元调用手机和ic卡城市交通流数据，能够反映城市的交通态势，可以通过交通流数据动态反映拥堵情况。
18.3、公交运营仿真单元能够模拟公交系统的运行情况，确保普通大众乘坐公交车出行顺畅。
19.4、仿真评价单元对交通设施设备仿真单元、交通状态仿真单元和公交运营仿真单元反映的数据进行评价并给出评价结果，为决策者提供多角度的数据支持。
附图说明
20.图1是本发明提供的一种城市交通运行仿真系统的结构示意图。
21.图2是本发明提供的一种城市交通运行仿真系统的数据流向图。
具体实施方式
22.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
23.参照图1，提供了一种城市交通运行仿真系统，包括：交通设施设备仿真单元，对城市交通设施设备进行仿真建模，设置交通规则和交通管制措施，设置交叉口交通信号系统配时方案，并通过仿真接口输出所述交通信号系统配时方案；交通状态仿真单元，调用手机
和ic卡城市交通流数据，设置并生成车辆类型和车速，模拟交通通行情况及交通态势的变化；公交运营仿真单元，用于输入公交线网规划方案、公交运营调度方案，输入救援、应急疏散预案以及指挥调度方案，模拟生成并输出公交运行轨迹数据和交通运行状态的变化；仿真评价单元，输出车辆轨迹和交通量统计信息，分析计算并输出交通运行状况和公交运营情况的评价指标和评价结果。
24.具体的，城市交通运行仿真系统包括交通设施设备仿真单元、交通状态仿真单元、公交运营仿真单元、仿真评价单元。本系统提供一个反映城市交通环境的平台，能够监控交通的状态和运行变化，对公交运营方案进行评价，为交通运营管理方案提供决策支持等。交通设施设备仿真单元能够模拟一个真实的场景，模拟例如交通岗人行道等各种设施和设备，交通状态仿真单元可以模拟拥堵场景。公交运营仿真单元可以模拟公交车的运营情况，例如某个公交路段乘车需求量大。仿真评价单元是对上述三个单元展示的城市交通情况进行评价，给出结论，为决策者提供建议，例如建议疏通某个路段的车辆等决策。
25.交通设施设备仿真单元调用通过城市交通“一张图”平台获取的交通地理信息数据(gis
‑
t)，对真实路网、标志标线、公交站等城市交通设施设备进行仿真建模；能够对交通规则和交通管制措施进行设置；能够设置交叉口交通信号配时方案，以进行交通信号系统的自动及同步模拟，并通过仿真接口输出相应的信号系统配时方案数据。
26.交通状态仿真单元通过对手机、ic卡等城市交通流数据的调用，在已建立的交通设施设备模型基础上，实现对车辆生成类型、车速等参数的设置功能，可以模拟各种不同的交通通行情况及交通态势的变化；进而通过设置如单行、禁行等不同的交通管理措施，模拟并输出各种管理措施，及相应情况下的交通状态。城市交通流数据也可以包括手机和基站发射的数据，由于开车的人通常带一部手机，交通状态仿真单元获取公路上的手机信号，便可获知公路的拥堵情况。
27.公交运营仿真单元基于上述已建立的两个仿真模型，输入各种公交线网规划方案、公交运营调度方案，设置公交优先信号控制方案，模拟生成并输出不同方案下，包括公交车辆位置信息、公交进出站情况、线路运行情况等的公交全轨迹数据用于二维和三维展示；还可以模拟各种交通事故、重大突发事件、恶劣天气(冰雪)等应急场景，输入各种救援、应急疏散预案以及指挥调度方案，模拟生成并输出不同方案下，交通运行状态的变化、公交运行轨迹等数据，并用于二维和三维展示。公交车是大多数人出行选择的交通方式，公交运营仿真单元能确保乘坐公交车的人们便捷出行。不仅能提升城市人们的出行效率还节能环保。
28.仿真评价单元基于上述已建立的三个单元，通过输出的各种车辆轨迹、交通量等信息统计，定量、定性的分析计算选定的决定性评价指标，可以输出各种情况下，交通运行状况和公交运营情况的评价结果，支持在二维和三维中的展示。
29.进一步的，所述城市交通运行仿真系统还包括交通状态监控单元，
30.所述交通状态监控单元包括车辆位置监控模块、车辆定位跟踪模块以及历史轨迹回放模块。
31.车辆位置监控模块可以对公交车辆位置进行监控，是将通过移动定位系统(北斗、gps)获得的车辆位置信息加载到交通二维/三维场景中，基于地理信息系统平台的三维场景服务，能够实现对车辆位置、车辆状况、客流登降量等信息的实时监控。
32.在车辆定位跟踪模块中，用户可以在地理信息系统平台的二维/三维场景中加载车辆实时位置，对车辆位置进行实时监控，并根据跟踪车辆的状态对车辆模型进行渲染，并能够显示当前的运行轨迹，并通过地理信息系统平台接口设置电子围栏，能够对车辆的超速、出入禁止区域、偏离路径等状态进行报警。
33.在历史轨迹回放模块中，用户可以查询一辆或者多辆车辆在某一时间段内的历史轨迹，并通过在二维/三维场景中加载轨迹线路，实现对一辆或多辆公交车辆在某一时间段内的运行轨迹进行回放，二维/三维场景根据移动定位采集数据引导模拟车辆进行行进。行进中会自动对弯道、岔路等进行增补处理，保证轨迹的连贯与合理。
34.进一步的，所述交通设施设备仿真单元包括：路网仿真模块，基于地理信息系统平台接口实现对路网、标志标线和交通设施仿真建模；交通规则设置模块，设置交通规则，设定车辆的运行线路；交通信号系统模拟模块，对所述交叉口交通信号系统进行自动模拟和同步模拟。
35.路网仿真模块是基于地理信息系统平台接口实现对路网及标志标线，公交线路、站点、站台、场站，以及brt专用道等的交通设施的仿真建模，并通过地图接口和场景接口实现设备设施的二维和三维展示。
36.交通规则设置模块是基于地理信息系统平台接口可以实现对公交线网数据中线路之间的拓扑阈值进行编辑，从而实现交通规则设置；基于即可开发实现交通规则设置功能，包括道路通行条件、通行情况、道路单双向通行等。交通状态模拟中，交通规则的设定决定了车辆的运行线路和运行状态。
37.交通信号系统模拟模块能够进行交叉口信号系统模拟，分为自动模拟和同步模拟。自动模拟：仿真系统根据设置好的交叉口配时方案，自动进行状态变化模拟。自动模拟可以为用户提供一个自定义的交通变化场景。同步模拟：通过接入交通信号系统的真实配时方案，模拟真实信号系统对交通的影响。
38.进一步的，所述交通状态仿真单元包括：交通状态模拟模块，通过所述地理信息系统平台接口，实现对区域内各路段车辆运动模拟，对城市路网交通运行状态的仿真与评价，为用户提供交通态势变化模拟；交通管理措施模拟模块，设置交通管理措施，实现各种管理措施下的交通状态影响仿真，提供对比与评价结果。
39.交通状态模拟模块是通过地理信息系统平台接口可以实现车辆在三维场景中的运动控制，交通状态模拟是通过接口调用参数实现对一个区域内各路段车辆运动模拟，从而实现对交通通行情况的微观仿真功能，用户通过车辆生成类型、车辆生成当量、期望车速、转向流线、转向比例等参数的设置，实现对城市路网交通运行状态的仿真与评价，为用户提供各种有针对性的交通态势变化模拟，为交通管制、公交运营仿真奠定基础。例如，可以调用手机和基站的数据来模拟交通状态，某一段公路手机数量越多，说明该路段越拥堵。
40.交通管理措施模拟模块是在交通状态模拟模块的基础上，通过设置交通管理措施，包括禁行、潮汐车道、公交专用道等，实现各种管理措施下的交通状态影响仿真，为管理措施实施研判提供直观、量化的对比与评价。例如，某路段是公交专用道路，则交通管理措施模拟模块会显示该路段为公交路段。
41.进一步的，所述公交运营仿真单元包括：线网规划仿真模块，对公交线网和公交客流变化情况进行仿真；运营调度仿真模块，仿真公交车进出站情况、线路运行情况、公交站
点客流情况，显示运行调度计划与客流量变化，评价客流与发班的匹配程度；应急预案仿真模块，对救援预案和重大突发事件下的公交应急疏散预案进行仿真，评价常态与非常态下滞留乘客疏散效果。
42.进一步的，所述公交运营仿真单元还包括：公交停靠站仿真模块，对路边公交停靠站的基本布局形式进行仿真，分析公交车辆对停靠区域内混合交通流的干扰和公交停靠站的通行能力；交叉口公交优先仿真模块，设计公交优先控制流程，仿真实现公交优先信号控制方案。
43.具体的，线网规划仿真模块可以仿真实现各种线网规划方案下的公交客流变化情况，模拟演练各种方案下公交车辆的进出站情况、线路运行情况、公交站点客流情况等，可以基于地理信息系统平台接口实现在仿真沙盘中对线路运行情况、站点客流量情况进行三维场景的渲染，从而客观、量化评价各种线网规划方案对交通状态、公交运营产生的影响，为公交管理者提供决策信息和技术手段。
44.运营调度仿真模块可以仿真实现各种运营调度方案，模拟演练不同行车排班计划、发车模式、跨线运营、调整发车顺序、廊道干支线协同调度等情况下的公交车进出站情况、线路运行情况、公交站点客流情况等，基于地理信息系统平台的接口实现运行调度计划与客流量变化的三维场景显示，从而客观、量化评价各种调度方案下客流与发班的匹配程度、企业运营状态等指标。
45.应急预案仿真模块可以仿真实现交通事故与公交故障下的救援预案、重大突发事件下的公交应急疏散预案、恶劣天气下的指挥调度等应急仿真场景，基于地理信息系统平台的三维接口，实现预案元素的三维分布显示，应急力量的调度计划与调度结果显示，从而客观、量化评价常态与非常态下滞留乘客疏散效果，确保在实际情况下能够顺利、有效实施预先制定的计划和方案。
46.公交停靠站仿真模块可以仿真实现路边直列式、港湾式、非机动车道后绕式三种公交停靠站的基本布局形式，分析不同形式下公交车辆对停靠区域内混合交通流的干扰；仿真实现公交停靠站不同泊位数、不同站序下的通行能力。
47.交叉口公交优先仿真模块可以规划和设计公交优先控制流程，仿真实现单点公交优先信号控制方案。特别地，在拥堵情况下，让公交先行。在此基础上，实现单点非公交相位补偿方案仿真，弥补非公交相位的损失；根据公交优先请求响应等级，仿真实现绿波协调下公交优先信号控制方案，减少频繁的公交优先请求对干线协调绿波带的影响。在此基础上，实现上下游交叉口综合延误仿真，在满足公交优先紧迫度的前提下，兼顾干线和公交的通行。
48.进一步的，所述仿真评价单元包括：交通状态评价模块，统计车辆和交通量信息，对路网运行状况进行仿真评价；公交运营评价模块，对公交运营方案进行评价，用于为优化管理方案提供数据与技术支持，为行业管理人员决策提供个性化的支持和服务。
49.仿真评价单元基于上述已建立的三个单元，通过输出的各种车辆轨迹、交通量等信息统计，定量、定性的分析计算选定的决定性评价指标，可以输出各种情况下，交通运行状况和公交运营情况的评价结果，支持在二维和三维中的展示。
50.交通状态评价模块通过对交通状态仿真中车辆、交通量等信息进行统计，并通过地理信息系统平台的空间分析、统计分析接口，实现对路网运行状况的仿真评价，包括平均
速度、饱和度、拥堵指数、拥堵路段等；还可实现对公交运行状况的分析评价，包括平均停站时间、车辆进站最大排队长度、平均行程速度、流量等。支持在二维/三维场景中展示分析结果。
51.公交运营评价模块针对公交线路、公交路网、公交走廊，实现对公交运营方案的评价。尤其是针对大型活动的地面公交组织预案，以及交通事故、恶劣天气、突发事件等条件下应急预案的仿真评价，为优化管理方案提供数据与技术支持，为行业管理人员决策提供个性化的支持和服务。
52.参照图2，提供了一种城市交通运行仿真方法，该方法包括如下步骤：获取交通地理信息数据，对城市交通设施设备进行仿真建模；调用城市交通流数据，在已建立的交通设施设备模型基础上，对车辆生成类型、车速参数进行设置，获得运行状况；通过输入公交线网规划方案和公交运营调度方案，设置公交优先信号控制方案，模拟生成公交轨迹，获得公交运营情况；输出所述交通运行状况和公交运营情况的评价结果。
53.具体的，对城市交通设施设备进行仿真建模是初步建立模型。调用城市交通数据流可以是刷公交卡等信息，生成各种车辆类型、参数。在公交线网规划方案和公交运营调度方案输入之后，模型中具备了公交线路的数据，决策者可以获取公交运营情况。最后通过输出所述交通运行状况和公交运营情况的评价结果来为决策者提供决策方便。
54.进一步的，所述方法还包括：对车辆位置进行监控；对所述车辆进行定位跟踪；对所述车辆的历史轨迹回放。
55.具体的，对车辆位置进行监控、对所述车辆进行定位跟踪、对所述车辆的历史轨迹回放三个步骤可以获取各个车辆的时时位置信息。
56.如图2所示，城市交通“一张图”平台数据和交通配时方案可以通过地理信息系统(gis
‑
t)接口输入到交通设施设备仿真单元中。交通数据流通过交通流接口输入到交通状态仿真单元，交管措施方案也可以输入到交通状态仿真单元。公交运营方案可以输入到交通状态仿真单元。交通设施设备仿真单元的数据输入到交通状态仿真单元中。本实施例中，交通状态仿真单元的数量为两个。交通状态仿真单元的数据可以输入到仿真评价单元和交通状态监控单元中。交通状态仿真单元中的数据可通过仿真输出接口以二维或三维的形式进行仿真展示。
57.本交通运行仿真系统提供一个反映城市交通环境的平台，能够监控交通的状态和运行变化，对公交运营方案进行评价，为交通运营管理方案提供决策支持等。
58.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。