仿真系統(tǒng)交通環(huán)境論文
前言：本站為你精心整理了仿真系統(tǒng)交通環(huán)境論文范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。
1仿真系統(tǒng)的需求分析和功能設(shè)計
本文所涉及的仿真評價系統(tǒng)，是在無信號交叉口的環(huán)境中，引導(dǎo)次路車輛穿越主路的仿真系統(tǒng)。該引導(dǎo)系統(tǒng)是為無信號交叉口次路駕駛員設(shè)計的，協(xié)助其高效地完成穿越主路的車輛間隙，安全度過交叉口沖突區(qū)。系統(tǒng)依托于智能車路環(huán)境，應(yīng)用臨界間隙理論，完成了包括引導(dǎo)方案制定、圖像仿真界面、可擴展程序設(shè)計等，使程序可以滿足后續(xù)開發(fā)等功能需求。研究所涉及的仿真系統(tǒng)滿足以下要求:1)實現(xiàn)引導(dǎo)方案的決策功能。主要應(yīng)用于特定的交通環(huán)境、信號規(guī)則、人車信息的條件下，引導(dǎo)策略和引導(dǎo)方案的制定。2)實現(xiàn)引導(dǎo)系統(tǒng)的評價功能。針對引導(dǎo)系統(tǒng)提出的引導(dǎo)策略和引導(dǎo)方案，仿真系統(tǒng)根據(jù)次路交叉口通行能力、排隊延誤、排隊長度等指標(biāo)對引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行評價，證明其優(yōu)越性。3)實現(xiàn)算法參數(shù)的標(biāo)定功能。針對模型算法中參數(shù)，如調(diào)速區(qū)長度、虛擬停車線的位置等進(jìn)行標(biāo)定。以次路通行能力、延誤為指標(biāo)進(jìn)行衡量，標(biāo)定出最為合理的設(shè)置方案。4)實現(xiàn)可視化的仿真效果。仿真系統(tǒng)的輸入在后臺完成，輸出的引導(dǎo)方案和車輛行駛狀況在前臺展示。仿真系統(tǒng)要實現(xiàn)路段、交叉口、車輛的可視化仿真效果，直觀精確地表達(dá)引導(dǎo)系統(tǒng)的工作原理。
2仿真系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
根據(jù)仿真系統(tǒng)的需求分析和功能設(shè)計，得到仿真系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中各主體之間的具體關(guān)系為:1)仿真者與仿真主體。仿真者與仿真主體為開發(fā)與被開發(fā)的關(guān)系，仿真者通過人機交互界面設(shè)定、開發(fā)仿真主體。反過來，仿真主體的運行效果影響仿真者的設(shè)計，達(dá)到反饋調(diào)節(jié)。2)仿真主體與仿真界面。仿真主體的活動和運行效果通過仿真界面呈現(xiàn)給仿真者。3)仿真主體與結(jié)果輸出。仿真主體的活動經(jīng)過程序的記錄、分析，并通過具體指標(biāo)(通行能力、排隊延誤、排隊長度等)形成仿4)仿真主體與交叉口、路段、引導(dǎo)策略。交叉口、路段、引導(dǎo)策略為仿真主體的三個對象，它們的成員變量與成員函數(shù)預(yù)先定義好存儲在仿真系統(tǒng)中，無返回值調(diào)用。5)仿真主體與交叉口仿真模型、路段跟馳模型。交叉口仿真模型即系統(tǒng)模型算法，路段跟馳模型采用非線性模型。二者是仿真主體的預(yù)存儲過程，在仿真過程中直接由仿真主體調(diào)用。6)仿真主體與交叉口車輛、路段車輛。交叉口車輛和路段車輛為仿真主體的兩個主要對象，它們的成員變量與成員函數(shù)預(yù)先定義好存儲在仿真系統(tǒng)中，有返回值調(diào)用。
3仿真系統(tǒng)中各Agent類的設(shè)計
作為仿真對象的無信號交叉口次路車輛穿越引導(dǎo)系統(tǒng)中的Agent類，由車輛、路段、交叉口、引導(dǎo)策略等組成，
4仿真環(huán)境及語言的選取仿真系統(tǒng)選擇
NetLogo語言作為無信號交叉口車輛穿越引導(dǎo)系統(tǒng)的仿真環(huán)境。如圖3所示，橫向黑線代表交叉口沖突區(qū)的時間軸，從車輛到達(dá)交叉口到駛離交叉口所占用的時間以兩個數(shù)組形式嵌入該時間軸，前車的駛離時間和后車的進(jìn)入時間差在交叉口沖突區(qū)的時間軸上顯示為不連續(xù)的時間段。豎向黑線同樣代表交叉口沖突區(qū)的時間軸，但顯示的是被次路來車的預(yù)計抵達(dá)交叉口和預(yù)計駛離交叉口的時間占用情況，引導(dǎo)系統(tǒng)通過判斷次路來車的情況從橫向時間軸被割裂剩余的不連續(xù)時間段中分配給次路來車，橫豎時間軸中對應(yīng)情況如圖中虛線所示。NetLogo具有出色的圖形輸出能力，可通過語言編程輸出大量數(shù)據(jù)，并可導(dǎo)出csv格式數(shù)據(jù)，便于使用Matlab等計算工具對仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括交通量、延誤、單車位置速度關(guān)系圖等。
二仿真結(jié)果對比通過以上系統(tǒng)的仿真試驗
可以看出，當(dāng)使用無信號交叉口車輛穿越引導(dǎo)系統(tǒng)后，在主、次交通量較低的情況下，能夠很大程度上減少交叉口的平均延誤和停車次數(shù)。而決定延誤的主要因素由主路交通量轉(zhuǎn)移到次路交通量。另外，向兩個系統(tǒng)同時輸入同一股車流，通過對比發(fā)現(xiàn):在交通狀況完全相同的狀況下，引導(dǎo)系統(tǒng)的車輛采取了引導(dǎo)系統(tǒng)給予的不同的行車策略，提高了效率。
三結(jié)語
傳統(tǒng)的交通流仿真軟件，如vissim等，都是通過對交通流設(shè)定不同的參數(shù)來實現(xiàn)系統(tǒng)的評價。因此，就無法實現(xiàn)對駕駛員的個性化引導(dǎo)，以及評定系統(tǒng)的優(yōu)越性。而通過應(yīng)用Multi-Agent理論，可以實現(xiàn)車輛Agent，路段Agent和引導(dǎo)策略Agent的仿真，并有效地提高了無信號交叉口的行車效率，減少交通延誤。綜上所述，Agent技術(shù)的出現(xiàn)為進(jìn)行交通問題研究提供了理想的解決途徑，基于Agent的智能交通的研究方法正在興起，我國目前對采用Agent技術(shù)進(jìn)行交通問題研究也是剛剛開始，許多問題有待于進(jìn)一步深入地研究。
作者：于海熊軍單位：天津市市政工程設(shè)計研究院道橋分院
