基于TransModeler交通仿真和GIS-T的动态智能交通指挥系统

        虽然目前国内很多城市在道路上都安装了许多摄像机、传感器和车载移动GPS系统，它们能将大量实时交通影像及数据传回交通监控指挥中心，但对交通管理与指挥部门来说看到实时路况容易，而要据此做出交通流量预测却很难实现。基于TransModeler交通仿真和GIS-T的动态智能交通指挥系统是北京数字空间公司专门为城市交通管理、指挥部门开发的一套直观的动态仿真、预测道路运行状况的智能交通信息化辅助决策平台。该系统应用动态交通仿真技术，实现了交通信息管理系统的动态智能化辅助决策，使交通管理信息能够得到更高层次的利用，真正地成为了指挥决策的科学化服务工具。

       基于仿真和GIS-T的动态交通信息辅助决策指挥是一个非常复杂的系统工程，它将GIS地理信息系统技术、RS卫星遥感影像技术、GPS卫星定位技术、实时交通流量检测技术、交通信号控制技术、城市交通规划路网建模与微观仿真技术、交通流仿真预测技术、计算机辅助决策系统、交通视频监控管理系统、交通信息诱导发布系统等多个领域的知识综合起来，来解决现代城市交通管理这一复杂问题。北京数字空间科技有限公司在TransModeler交通仿真动态预测子系统、交通流量数据采集处理子系统、智能交通监控指挥管理地理信息子系统3个子系统的基础上，建立了一整套汇集电子监控、车辆监管、信息收集、数据应用、交通仿真、交通预测和辅助决策管理于一体的动态智能交通管理信息化综合指挥系统平台。

一、TransModeler交通仿真动态预测子系统

       该仿真系统以中微观结合的国际主流交通仿真系统TransModeler为核心，是功能先进的交通仿真、交通流分析预测系统。系统可以详细、逼真地模拟市区路网、城间路网，预测多种出行方式的交通流,显示复杂交通系统的交通行为和因果关系：

• 基于GIS-T交通地理信息系统的交通仿真软件(4D-GIS ),支持GIS-T道路数据直接转换为仿真路网；
• 支持大区域仿真，在1个仿真场景中，能同时支持微观、中观和宏观三种不同解析度的混合仿真模型；
• 支持各类交通控制及智能交通系统的仿真；
• 输入和输出与出行需求模型接口；
• 强大的路网编辑功能 ；
• 灵活的交通需求描述方法 ；
• 先进的驾驶行为和路径选择模型；
• 自带动态交通分配（DTA）模型；
• 开放的参数设置系统；
• GISDK全面支持二次开发。

       TransModeler仿真系统功能强大，在广泛支持各类交通设施的同时，还注重细节的仿真。对各类交通行为的精确仿真、以及对路网和交通设施的详细几何地理信息描述，使TransModeler交通仿真动态预测系统成为了目前业界功能最强的交通仿真应用平台。系统支持对多种智能交通系统（ITS）和交通控制与管理解决方案的评估。系统解决方案包括“实时”行车时间信息、匝道信号、车道控制信号、可变限速标志、限定车道使用的信息标志、封路信息标志、以及高乘载或收费（HOT）车道价格信息等动态信息标志（DMS）。这些解决方案并融合了最新的现代交通模型技术：

• 用于管理城市拥堵收费车道（HOT）的基于出行和基于区域的动态价格模型；
• 早晚高峰分别逆向借用的潮汐车道；
• 双向单车道公路的借道超车；
• 摩托车和自行车仿真；
• 支持和外部应用程序实时交互的编程接口（TsmAPI）。

       长久以来，由于技术困难，成本昂贵，在大范围进行微观交通仿真一直难以实现。TransModeler仿真系统可以充分利用64位CPU架构和海量内存，进一步完善交通仿真的算法和实施，以负担得起的计算资源达到前所未有的效果。TransModeler仿真系统采用了基于多线程的仿真模拟，其在微观交通仿真和基于仿真的动态交通分配（DTA）方法的超凡运行速度，奠定了行业的新标准。将以前无法想象的超过1500平方公里的全城市大范围微观交通仿真，已经在基于TransModeler的交通仿真系统上已成为现实。

北京西南三环公交专用车道效果仿真研究

北京市五环路内市区主干路仿真研究

美国凤凰城交通仿真动态预测系统

二、交通流量数据采集处理子系统

       该子系统以不同方式采集各种路网动态的交通流数据进行初步处理，并提供给TransModeler交通仿真动态预测子系统。采用微波、激光扫描技术检测等多种方式，对道路交通流参数和交通流状态等多种交通信息进行采集，并充分利用现有的道路视频检测数据，为仿真系统提供必要的数据输入，以完成系统校核与验证的工作，提高仿真的准确度，以满足仿真应用实时性、准确性需求。

交通流量数据采集处理子系统与TransModeler交通仿真动态预测子系统之间的数据结构框架图

1）路段的车型数据采集

       在本子系统中，优先选用采用激光扫描技术的环保分型交通分析路边站。其采用轴距分型方法，符合环保分型方案，可检测交通流量、车速、车型等交通参数，非接触式，路边安装，同时可检测多达5条车道，安装无需破坏路面，可安装在隔离带内或路肩外侧，如下图。非接触式技术不需要在路上铺设传感器，从而减少了道路维护工作。可采用无线传输数据和太阳能供电，非常适用于无人值守和无法获取供电和通信通道的地方。

路段的车型数据采集方案示意图

2）路口的转向比例数据采集

       在本子系统中，优先选用拥有专利技术的智慧雷达传感器——路口转向交通流分析传感器。采用的是最新一代的24GHz雷达传感器（超级雷达），它向道路发射一束低功耗的微波，并跟踪它所覆盖范围内的所有目标。其雷达原理能够同时并实时的测量所有反射目标的位置、速度、和角度参数，并对每个物体进行跟踪检测，每秒检测并可输出20次数据。因此，在检测区域内的所有目标将被可靠的检测，并输出精确的数据，尤其在做路口转向数据时，此传感器具有得天独厚的优势。

   

路口的转向比例数据采集方案示意图

三、智能交通监控指挥管理地理信息子系统

       该子系统作为一个集成展现和管理平台，负责实现静态的地理信息、交通设施信息以及动态的交通流检测信息的数字化、对象化展现和管理。通过交通地理信息系统(GIS-T)技术，采集车道级的道路信息及道路两旁的基础设施,并综合电子地图及高清卫星影像数据，对道路的全面情况进行多元信息化展示的平台下进行操作控制。该系统全面汇集了视频监控、闯红灯监测、治安卡口监测、110/122接处警、GPS车辆定位、交通信号控制、交通应急管理、交通信息诱导发布、交通预测短信通知发布、指挥调度管理、辅助决策等多种交通管理技术应用。智能交通指挥管理地理信息系统为交通管理者提供了一个以交通地理信息系统（GIS-T）为基础的交通管理可视化的环境。

智能交通监控指挥管理地理信息子系统的建设示意图

智能交通监控指挥管理地理信息子系统的组织结构示意图