城市公交优先仿真推演系统、方法、电子设备及存储介质技术方案

本发明专利技术提出城市公交优先仿真推演系统、方法、电子设备及存储介质，属于公交仿真技术领域。包括WEB前端、后端数据库、交通流仿真服务端和公交优先算法模块；所述WEB前端用于配置参数、控制推演任务的启停和展示车辆运行位置和信号灯色；所述后端数据库用于存储仿真推演所需要的多种数据；交通流仿真服务端用于计算微观车辆在路网上的行驶轨迹、订阅和更新动态数据、获取背景信号和计算所需的评价指标；所述公交优先算法模块用于生成公交优化配时方案。解决仿真结果准确性低、可拓展性差、开发难度大的技术问题。本发明专利技术能适用于城市大规模场景，满足大地图、大车流、全公交线路的公交优先算法仿真推演需求、准确性高和工程应用可靠性强。强。强。

【技术实现步骤摘要】
城市公交优先仿真推演系统、方法、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及一种仿真推演系统，尤其涉及城市公交优先仿真推演系统、方法、电子设备及存储介质，属于公交仿真


技术介绍

[0002]随着城市车流增加，交通拥堵情况普遍发生。为了改善城市交通情况，一系列交通优化算法被提出，公交优先算法就是其中一种。然而，算法的有效性需经过长期的测试改进方可实际应用。在实际交通路口对公交优先算法的测试，可能会造成交通情况恶化，给市民出行带来不便，因此需要借助仿真技术，模拟城市交通车流特征，并通过采集交通数据，可提出的公交优先算法的优先性和优化程度进行比对，进一步的通过多次对比测试，可用于算法参数寻优标定。随着智慧城市的发展，城市云控平台应运而生，当前城市云控管理平台主要通过接入实时的流量数据进行展示，缺乏对未来交通态势的推演，因此对于交通管理者难以做出未来的交通预判和实施对应的管控措施。借助仿真技术，以实时交通流量和实际信号方案为输入，对未来交通情况进行仿真推演，帮助交通管理者进行交通治理。城市公交优先仿真系统可融入城市云控平台中，帮助交通管理者对公交优先算法的实施情况进行评现有价。
[0003]现有技术一、张敬茹.基于SUMO的公交信号优先仿真系统设计[D].长安大学，2012，公开了基于开源微观交通流仿真软件sumo，使用c++语言进行二次开发，增加公交信号优先系统，能够对单个交叉口进行仿真，通过手动配置单个交叉口各进口道的流量和交叉口信号灯基础路灯时间和临界绿灯时间，能够对作者提出的主动公交优先算法和被动优先算法进行测试，并基于车均延误指标对算法进行评价。
[0004]现有技术二、魏然, 罗毅. 基于车路协同的公交优先策略[J]. 工业控制计算机, 2021，公开了基于商用微观交通流仿真软件vissim，使用python语言编写控制策略程序和参数计算策略程序，使用vissim的com接口对vissim的仿真过程进行控制，对文献中提出的基于车路协同的公交优先算法进行了验证。
[0005]现有技术三、蔡雅苹, 王伟智. 基于公交优先的多路口车速引导控制方法[J]. 福州大学学报(自然科学版), 2019.公开了vissim对提出的基于公交优先的多路口车速引导控制方法进行了仿真验证。
[0006]现有技术一存在以下问题：1、所有各进口道流量和信号配时方案皆出自人工经验设置，使用要求高，效率低，仿真结果准确性低，只能够粗略地评估算法的有效性，但是无法满足在大规模路网上使用真实交通流量，采用实际信号灯配时方案和公交信号优先方案之间的差别进行准确的评估，工程应用困难。
[0007]2、只能进行本地电脑仿真和展示，所有程序运行在同一台机器上，计算负载大，可扩展性差。
[0008]3、业务算法与sumo微观仿真程序深深耦合，开发难度大，对只需要针对算法进行
开发的工作人员不友好。
[0009]现有技术二、三存在以下问题：1、VISSIM为商业软件，使用成本高，且模块进行了封装，难以针对性的进行二次开发，可扩展性差。

技术实现思路

[0010]在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0011]鉴于此，为解决现有技术中存在的仿真结果准确性低、可拓展性差、开发难度大的技术问题，本专利技术提供一种城市公交优先仿真推演系统、方法、电子设备及存储介质。
[0012]方案一：一种城市公交优先仿真推演系统，包括WEB前端、后端数据库、交通流仿真服务端和公交优先算法模块；所述WEB前端用于配置参数、控制推演任务的启停和展示车辆运行位置和信号灯色；所述后端数据库用于存储仿真推演所需要的多种数据；交通流仿真服务端用于计算微观车辆在路网上的行驶轨迹、订阅和更新动态数据、获取背景信号和计算所需的评价指标；所述公交优先算法模块用于生成公交优化配时方案。
[0013]优选的，WEB前端包括展示模块、参数配置模块和任务管理模块；所述展示模块通过获取地区数据，展示基础微观路网，根据推演结果，展示车辆运行位置和信号灯色及各性能指标；所述参数配置模块用于选择地图、优化时段、公交线路和优化信号路口；所述任务管理模块用于启动、暂停和停止推演任务。
[0014]优选的，后端数据库包括地图数据库、信号配时数据库、公交排班数据库、车流路径数据库和推演结果数据库；所述地图数据库存储opendrive数据格式和sumo仿真格式基础路网数据；所述信号配时数据库用于存储实际交通中使用的信号路口的配时方案；所述公交排班数据库用于存储城市各公交线路的排班信息；车流路径数据库用于存储除公交外的社会车辆的车流路径和公交车辆行驶路径；推演结果数据库用于存储推演结果数据。
[0015]所述交通流仿真服务端包括仿真基础配置模块、sumo微观仿真模块、信号灯控制模块、仿真数据管理模块和评价指标统计模块；所述仿真基础配置模块用于从地图数据库中获取地图数据及用户选择优化时段从车流路径数据库获取对应的社会车流路径集和公交车辆路径集，经过格式转换生成sumo微观仿真所需的车辆仿真需求文件；所述sumo微观仿真模块由微观仿真软件sumo组成，用于根据设定的路网、车辆路径和信号配时方案，计算微观车辆在路网上的行驶轨迹；所述微观车辆在路网上的行驶轨
迹可用于交通车流评价中。
[0016]所述信号灯控制模块用于从信号配时数据库中获取实际交通信号配时方案，并转化为sumo所需的信号格式，作为背景信号方案，当不执行公交优先算法时执行该方案，当执行信号优先算法时，生成公交优先信号方案，并负责对sumo中的各信号灯色进行控制；所述仿真数据管理模块根据推演路网、公交车辆路径初始化时生成算法所需的静态路径信息，从sumo中订阅和更新车辆动态数据；所述评价指标统计模块通过从仿真数据管理模块获取车辆动态数据，计算所需的评价指标。
[0017]优选的，公交优先算法模块根据当前仿真场景中各车辆的位置和路口配时信息，产生公交优化配时方案结果，输出至信号灯控制模块。
[0018]方案二：一种城市公交优先仿真推演方法，基于方案一所述的一种城市公交优先仿真推演系统实现的方法，包括以下步骤：S1. 参数配置模块初始化，根据仿真请求获取仿真基础数据；S2. 发送公交优先推演请求；S3. 启动仿真任务；S4. 执行推演任务进程，具体包括以下步骤：S401.根据仿真请求获取仿真基础数据；S402.对交通流仿真服务端进行初始化；S403. 判断是否满足公交优先算法调用条件，若是执行步骤S404，若否执行步骤S407；S404. 公交优先算法调用；S405. 公交优先算法模块生成信号灯优化控制方案；S406. 信号灯控制模块更新信号灯优化控制方案；S407. 信号灯控制模块使用sumo的traci接口迭代更新信号灯色；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.城市公交优先仿真推演系统，其特征在于，包括WEB前端、后端数据库、交通流仿真服务端和公交优先算法模块；所述WEB前端用于配置参数、控制推演任务的启停和展示车辆运行位置和信号灯色；所述后端数据库用于存储仿真推演所需要的多种数据；交通流仿真服务端用于计算微观车辆在路网上的行驶轨迹、订阅和更新动态数据、获取背景信号和计算所需的评价指标；所述公交优先算法模块用于生成公交优化配时方案。2.根据权利要求1所述的城市公交优先仿真推演系统，其特征在于，WEB前端包括展示模块、参数配置模块和任务管理模块；所述展示模块通过获取地区数据，展示基础微观路网，根据推演结果，展示车辆运行位置和信号灯色及各性能指标；所述参数配置模块用于选择地图、优化时段、公交线路和优化信号路口；所述任务管理模块用于启动、暂停和停止推演任务。3.根据权利要求2所述的城市公交优先仿真推演系统，其特征在于，后端数据库包括地图数据库、信号配时数据库、公交排班数据库、车流路径数据库和推演结果数据库；所述地图数据库存储opendrive数据格式和sumo仿真格式基础路网数据；所述信号配时数据库用于存储实际交通中使用的信号路口的配时方案；所述公交排班数据库用于存储城市各公交线路的排班信息；车流路径数据库用于存储除公交外的社会车辆的车流路径和公交车辆行驶路径；推演结果数据库用于存储推演结果数据。4.根据权利要求3所述的城市公交优先仿真推演系统，其特征在于，交通流仿真服务端包括仿真基础配置模块、sumo微观仿真模块、信号灯控制模块、仿真数据管理模块和评价指标统计模块；所述仿真基础配置模块用于从地图数据库中获取地图数据及根据用户选择优化时段从车流路径数据库获取对应的社会车流路径集和公交车辆路径集，经过格式转换生成sumo微观仿真所需的车辆仿真需求文件；所述sumo微观仿真模块由微观仿真软件sumo组成，用于根据设定的路网、车辆路径和信号配时方案，计算微观车辆在路网上的行驶轨迹；所述信号灯控制模块用于从信号配时数据库中获取实际交通信号配时方案，并转化为sumo所需的信号格式，作为背景信号方案，当不执行公交优先算法时执行该方案，当执行信号优先算法时，生成公交优先信号方案，并负责对sumo中的各信号灯色进行控制；所述仿真数据管理模块根据推演路网、公交车辆路径初始化时生成算法所需的静态路径信息，从sumo中订阅和更新车辆动态数据；所述评价指标统计模块通过从仿真数据管理模块获取车辆动态数据，计算所需的评价指标。5.根据权利要求4所述的城市公交优先仿真推演系统，其特征在于，公交优先算法模块根据当前仿真场景中各车辆的位置和路口配时信息，产生公交优化配时方案结果，输出至信号灯控制模块。6.城市公交优先仿真推演方法，其特征在于，基于权利要求1
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5任一项所述的城市公交
优先仿真推演系统实现的方法，包括以下步骤：S1. 参数配置模块初始化，根据仿真请求获取仿真基础数据；S2. 发送公交优先推演请求；S3. 启动仿真任务；S4. 执行推演任务进程，具体包括以下步骤：S401.根据仿真请求获取仿真基础数据；S402.对交通流仿真服务端进行初始化；S403. 判断是否满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕国林，张阳刚，黄振宇，邹莉，陈振武，周勇，王熙正，李嘉明，刘星，张晓春，
申请(专利权)人：深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司，
类型：发明
国别省市：