交通管控方案计算实验与评估系统功能设计

米爱中

摘 要：文章基于ACP方法体系中的计算实验理论，构建智能交通管控方案评估及优化平台。作为该平台组成部分之一的交通管控与服务方案计算实验与评估系统，包含计算实验资源与设置和计算实验运行环境两个主要功能模块。文章分别针对这两个模块，详细描述了其功能设计。

关键词：智能交通；计算实验；评估

中图分类号：U491.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）17-0001-02

1 概 述

对交通解决方案进行全面、准确、及时地评估和优化是交通研究中急需解决的问题之一。评估及优化工作面临的主要制约因素是评价实验难以开展。中国科学院王飞跃研究员带领的团队在交通管控的研究与实践中引入复杂系统和智能控制的相关成果，提出了平行交通系统控制与管理的理念。该理念基于人工系统（Artificial systems）、计算实验（Computing experiments）和平行控制（Parallel control）所组成的方法体系，简称为ACP方法。基于人工交通系统的计算实验设计为交通方案的评价提供了新的实验手段，这种实验方法在提高可实施性的同时，能提供更为全面、合理的评价结果，对保障交通管理控制系统的大规模应用与实施具有重要意义。

基于ACP方法体系中的计算实验理论，构造智能交通管控方案评估及优化平台。该平台由交通信息处理与分析系统、交通管控与服务方案计算实验与评估系统和交通人员学习与培训系统三个部分组成。交通管控与服务方案计算实验与评估系统基于搭建的人工交通仿真系统，模拟真实的智能交通系统的能力，通过海量交通数据的计算实验，完成对智能交通系统各个层面管控与服务方案的学习与优化，提高管控与服务方案的效果，并进一步完善智能交通系统管控与服务方案的决策支持库。该系统由计算实验资源与设置和计算实验运行环境两个功能模块构成。本文将分别针对这两个模块，详细描述其功能设计。

2 计算实验资源与设置

该模块分为城市交通生成器、城市交通管理生成器、城市交通环境生成器和城市交通实验场景生成器四个部分。

2.1 城市交通生成器

包含以下三个生成器：

①城市交通及设施生成器，建立城市的路网、场所分布、线路、检测设备，包含如下功能：

其一，基于人工交通系统生成各交通要素；其二，基于人工交通系统生成交通基础设施。

②人口生成器，建立人口分类、人口的运动规则，包含如下功能：

其一，管理人口模型列表；其二，在列表中新建、移除及管理维护当前工作区的人口模型；其三，支持将其他人口模型文件加到当前工作区；其四，支持对人口模型的内容进行配置。

人口配置包含：人口数量与人口结构、人口年龄区间与比例分布、人口性别比例、人口出行交通工具选择习惯、人口使用各种交通工具时的自由流习惯、 人口配置还包括以年份为单位生成该年内的人口构成；

③车辆生成器，建立车辆类型分类，包含如下功能：

其一，在列表中显示设计的车辆模型（允许增加、修改、删除）；其二，指定城市的车辆拥有数量； 其三，指定城市的车辆类型及其分布；其四，系统支持将其他车辆模型文件加到当前工作区。

2.2 城市交通管理生成器

包含三个方面的管理功能：

①信号控制，建立城市路网下的信号控制方案，可以为每一个信号机指定信号控制，包含如下功能：

其一，在列表中管理信号控制方案；其二，维护信号控制方案；其三，支持在列表中維护当前工作区内的信号控制模型；其四，信号控制模型必须针对一个路网进行设置；其五，信号控制模型中必须指定信号控制模式以及信号机、最大绿灯、最小绿灯；其六， 选择路网后列出路网内的实路口进行路口机方案配置；其七，每个路口机允许指定一套控制方案；控制方案包括相位配置方案和相位配时方案；其八，相位配置方案：每个路口机的控制方案中根据路口形状进行相位配置；其九，相位配时方案：系统允许为每一个相位指定相位的绿灯时间、黄灯时间和红灯时间；其十，一个路口机的方案的时长为绿灯时间+黄灯时间+红灯时间；其十一，允许通过每个相位图直观的查看相位方案。

②信息发布，建立信息发布模型，包括接收率及发布周期，包含如下功能：

其一，以列表形式管理信息发布模型（允许增加、修改、删除）；其二，指定信息发布模型中的是否有信息发布以及信息被交通参与者接收的比例；

②交通管理，建立城市路网下的管理，包括限速管理等，包含如下功能：

其一，在列表中管理交通管理模型； 其二，维护交通管理模型；其三，交通管理模型必须制定对应的路网；其四，交通管理模型中必须指定城市自由流速度；其五，交通管理模型中必须指定城市公交车自由流速度。

2.3 城市交通环境生成器

包含三个方面功能：

①天气环境，建立天气类型，包含如下功能：

其一，在列表中维护天气环境模型；其二，天气环境模型指定了一种典型的天气环境，通过降水强度、持续时间、造成能见度影响、风力进行描述；其三，天气环境模型列表提供各种典型的天气环境模型，供人工系统使用。

②事故生成器，建立事故类型，包含如下功能：

其一，在列表中维护事故模型；其二，交通事故模型指定了一种典型的交通事故，通过发生概率、事故影响严重程度、事故影响持续时间进行描述；其三，交通事故模型列表提供各种典型的交通事故模型，供人工系统使用。

③大型活动生成器，建立大型活动类型，包含如下功能：

其一，在列表中维护大型活动模型；其二，大型活动模型指定了一种典型的大型活动，通过活动类型、活动影响程度、活动持续时间进行描述；其三，大型活动列表提供各种典型的大型活动模型，供人工系统使用。

2.4 城市交通实验场景生成器

建立实验场景，一个实验场景指定了一类典型实验所包含的条件，可以根据实验场景设计实验，包含如下功能：

①在列表中管理实验场景；

②支持预先根据实验条件设计不同的实验场景，以提供实验设计时复用；

③实验场景中必须指定一个路网；

④实验场景中，必须根据选择的路网选择信号控制模型及交通管理模型；

⑤实验场景中，可以指定多个天气模型，并为每个模型指定发生的时间；

⑥实验场景中，可以指定多个事故模型，并为每个模型指定发生的位置及时间；

⑦实验场景中，可以指定多个大型活动模型，并为每个模型指定发生的位置及时间；

⑧实验场景中，可以不指定天气模型、事故模型及大型活动模型。

3 计算实验运行环境

该模块分为以下四部分：

①城市交通计算实验设计器，选择实验条件因素，一次实验设计中，除了路网，其余的都可以多选，表示设计不同条件因素的实验，包含如下功能：

其一，支持两种实验设计方式：根据场景设计和根据实验条件设计；其二，根据场景设计时，允许选择同一个路网下的多个实验场景；其三，根据实验条件设计时，只允许选择一个路网模型，其他模型可以设置多个；其四，设计实验时，必须指定实验的基本运行参数以及输出设置；其五， 设计实验时，如果根据实验条件设计，必须指定实验方式；其六，设计实验时，必须指定路网、人口、车辆、信号控制、城市交通管理模型，否则实验资源准备不充分。

②城市交通计算实验生成器，选择一次实验设计，对设计中的实验，生成实验前的各种因素的xml文件，如出行需求等，包含如下功能：

其一，选择实验设计，列出包含的实验；其二， 选择准备生成的实验，顺序生成；其三，实验生成实际上是准备实验所必须的各种资源；其四， 实验生成过程中，要对实验的生成进行监控。

③城市交通计算实验执行器，选择设计好的实验，调用人工系统顺序开始执行系统，包含如下功能：

其一， 选择实验设计，从实验设计中选择已经生成的实验开始执行（可以按照顺序执行，每个实验对应一个人工系统）；其二，执行实验时，要求对实验的执行过程进行监控。

④城市交通计算实验查看器，选择实验结果，可以查看实验结果的avi动画、简单交通流信息、实验报告等，包含如下功能：

其一，以列表形式列出要查看的实验；其二，对于查看的实验以动画回放的形式查看；其三，对于查看的实验以图表的形式查看；其四，对于查看的实验以输出报告的形式查看；其五，支持一次性選择一个实验，打开窗口（非模态）播放动画；其六，当选择一个实验时，可以设置输出哪些具体的路段；当选择多个实验时，只能输出所有的路段；其七，允许设置是否输出实验平均值。

4 结 语

本文以智能交通管控与服务方案评估及优化问题为研究对象，基于ACP方法构建智能交通管控方案评估及优化平台。针对该平台组成部分之一的交通管控与服务方案计算实验与评估系统，分别从计算实验资源与设置和计算实验运行环境两个方面，详细描述了其功能设计。

参考文献：

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