交通现场仿真技术研究

　　交通仿真是采用计算机数字模型反映道路交通现象的交通分析技术，具有经济、安全、可重复等优点。交通仿真再现交通流随时间和空间的变化，可用于查找、分析现实交通存在的问题，寻找解决方案。在实际研究与应用中，由于交通算法和控制逻辑在信号控制机中，对其测试评估常需在交通现场进行，不易实现且具有很大的局限性，同时也不能对包含有如突发状况的特定交通场景进行模拟仿真。

　　针对上述情况，本文对可以模拟特定交通场景技术的研究。在VISSIM中搭建路网环境，模拟实际的交通现场，通过VISSIM和信号控制机之间加入的控制机接口设备，建立二者的实时通信环境。信号机动态获得所需的交通流数据经运算得出控制策略，仿真软件获取实时控制信息并执行，根据仿真统计数据可以对交通算法和控制逻辑的适用性进行评价，也可以评估在特定交通场景中突发状况对现有交通状态的影响，进而为改善交通现状、应对突发状况提供依据。

　　1交通现场仿真原理

　　信号控制机接口设备是计算机和信号控制机间通信的桥梁，具有转换数字信号和模拟信号以及传输信号的功能。对于信号控制机，虚拟的仿真路网环境相当于实际的信号控制环境;对于仿真软件，信号控制机实现了仿真软件中信号状态发生器的功能。

　　在VISSIM仿真软件环境中搭建路网模拟交通现场，对交通状态仿真，并将相关的车辆检测信息通过信号控制机接口设备传送至信号控制机。根据接收到的检测器状态信息，信号控制机内部交通控制算法控制逻辑经运算输出各相位下一时刻信号控制状态，并通过信号控制机接口设备传输至仿真软件，仿真软件按照接收到信号灯色状态对车流进行控制。上述功能实现了由信号控制机控制策略对模拟环境中的交通现场控制。

　　对于确定的交通环境，可以在路网环境中检验控制方案，直至方案完善，能够达到预期的控制效果再应用到实际的现场，以减少对现状交通的影响。同时，当路网中出现如交通事故、道路维修等突发状况，致使某些道路不能通行，也可以检验现状交通条件对交通需求的满足能力。

　　2信号控制机接口设备实现

　　信号控制机接口设备是vissim仿真软件和信号控制机通信的桥梁，实现了车辆检测信息和信号机信号控制状态的转换1)单片机。是信号控制机接口设备的核心，可以按需增加其他的功能模块。

　　2)信号控制机通信模块。负责信号控制机和单片机的数据传输。一方面，信号控制机通信模块将仿真环境中车辆检测信息发送至信号机。如果检测器在1s时间内没有检测到车辆的经过，则将0的数字信息用低电平表示;如果检测器在1s内检测到车辆的经过，则将1的数字信息用高电平表示。最终经电平转换后发送至信号控制机输入板。另一方面，信号控制机通信模块将信号控制机灯色控制信息传输至单片机。

　　信号控制机通信模块传输过程采用能够保证数据传输准确性的TCP/IP协议方式，信号控制机作为服务器端，信号控制机接口设备作为客户端，向信号机发送请求建立连接。

　　3)计算机通信模块。负责连接单片机和计算机。单片机提供的串口经转换成为USB口，连接至计算机，根据通信协议和串口通信程序，完成车辆检测信息和信号控制状态在计算机和单片机间的传输。

　　3仿真系统控制软件实现

　　仿真系统控制软件对VISSIM二次开发，建立其与外部通信的数据接口。在硬件平台的基础上，仿真系统控制软件结合信号控制机接口设备连接交通仿真软件和信号控制机。

　　3.1仿真系统控制软件结构

　　仿真系统控制软件主要包括仿真控制模块、交通路网显示模块、通信模块和评价指标显示模块四部分。

　　1)仿真控制模块。仿真控制模块主要功能是对VISSIM仿真的控制，包括启动、停止、路网的加载和仿真参数的设置等。

　　2)交通路网显示模块。交通路网显示模块功能是显示VISSIM加载的路网数据信息，包括检测器信息、路段属性、信号机编号和名称等内容。随着仿真的运行，该模块中信息始终与路网中交通元素同。

　　3)通信模块。通信模块由串口直接与信号控制机接口设备交换检测器信息和灯色状态控制信息。

　　4)评价指标显示模块。评价指标显示模块功能是为评价信号机控制策略提供数据支持，为进一步优化交通控制算法、改进控制策略提供指导。

　　3.2VISSIM仿真控制

　　VISSIM可通过使用dll接口来调用外部信号控制机，在每个仿真运行期间通过加载动态链接库文件实现与信号控制机的通信，包括逻辑控制信息和数据信息。

　　在仿真过程中，VISSIM会在每个时间步长里以一定的刷新频率与信号控制机通信。该过程分为两步：

　　第一步，将仿真环境检测数据将传送至dll文件中;

　　第二步，信号控制机根据控制逻辑运算返回下一仿真时刻信号灯状态至dll文件，VISSIM以一定仿真步长更新信号灯状态。3.3仿真系统控制软件工作流程4结束语

　　交通现场仿真通过信号控制机接口设备和仿真系统控制软件将实际的信号控制系统引入交通仿真软件，实现了仿真软件的车辆检测信息和信号控制机的信号灯色状态控制信息的实时交互，构建了对交通算法和控制逻辑的测试平台。

　　对于给定的交通现场，可以在路网环境中检验控制方案，直至方案完善，能够达到预期的控制效果再应用到实际的现场，以减少对现状交通的影响。也可以检验当路网中出现如交通事故、道路维修等突发状况，致使某些道路不能通行时的现状交通条件对交通需求的满足能力，为管理部门提供决策依据。