一種動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型及其建模方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型及其建模方法，動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型包括動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路模型、動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)運(yùn)行模型、動(dòng)態(tài)交通城市車(chē)輛模型和控制中心模型。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)城市交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)模型存在數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題且無(wú)法實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整的問(wèn)題，提供了一種GIS-T數(shù)據(jù)分層模型，構(gòu)建了動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型。本發(fā)明較傳統(tǒng)城市交通路網(wǎng)數(shù)據(jù)模型，從宏觀到微觀全面地描述了城市交通要素信息，實(shí)現(xiàn)要素模型的優(yōu)化表達(dá)和路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)交通對(duì)象的動(dòng)態(tài)模擬和調(diào)整。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型及其建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地理信息系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型及其建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002]城市交通路網(wǎng)承擔(dān)著國(guó)家及城市發(fā)展建設(shè)與運(yùn)轉(zhuǎn)的任務(wù)，也是居民日常工作生活的基本設(shè)施。大城市中普遍存在的交通擁堵、交通安全、交通環(huán)境污染和交通能耗等問(wèn)題越來(lái)越引起社會(huì)的重視。而城市交通問(wèn)題不能脫離城市空間孤立地運(yùn)用數(shù)學(xué)物理模型模擬交通流的運(yùn)動(dòng)和交互，必須結(jié)合空間的概念和方法，才能更有效地分析研究交通問(wèn)題及其對(duì)城市以及整個(gè)路網(wǎng)的影響。
[0003]交通地理信息系統(tǒng)(GIS-T)是地理信息理論和技術(shù)的重要分支，是地理信息系統(tǒng)(GIS)與多種交通信息分析和處理技術(shù)的集成，是道路多模式系統(tǒng)信息化的核心基礎(chǔ)，對(duì)交通問(wèn)題從空間概念進(jìn)行建模，運(yùn)用空間統(tǒng)計(jì)、多要素模型及其結(jié)合的方法進(jìn)行分析，是交通研究、分析和管理的新興方向和重要應(yīng)用領(lǐng)域。交通信息的表達(dá)在GIS-T中極其重要，不僅交通設(shè)施管理、道路交通信息管理需要良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在交通路網(wǎng)規(guī)劃、智能導(dǎo)航、出行信息服務(wù)等交通應(yīng)用中，都需要拓展傳統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)是GIS的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)模型則是用來(lái)表達(dá)GIS中數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系和邏輯組織形式。由于交通信息種類(lèi)繁多，各具特點(diǎn)，需要合理的形式組織，因此GIS-T數(shù)據(jù)模型是實(shí)現(xiàn)多尺度多維度動(dòng)態(tài)交通數(shù)據(jù)融合、管理及分析利用的理論與技術(shù)基礎(chǔ)。
[0004]GIS-T數(shù)據(jù)一般認(rèn)為可以分為三層，即道路網(wǎng)絡(luò)層、附屬信息層和交通信息層。道路網(wǎng)為各種網(wǎng)絡(luò)分析功能提供數(shù)據(jù)支持，為道路附屬信息及交通信息提供空間定位框架，具體的數(shù)據(jù)內(nèi)容包括道路集合信息、道路之間的拓?fù)溥B通關(guān)系、道路基本屬性(名稱(chēng)、長(zhǎng)度、寬度、地址等)、道路交通屬性(功能等級(jí)、通行方向、平均車(chē)速等)等。道路附屬信息主要包括道路附屬設(shè)施(交通標(biāo)志、路標(biāo)、交通信號(hào)燈、隔離欄、橋梁、收費(fèi)站等)、興趣點(diǎn)(酒店、學(xué)校、醫(yī)院等)和線(xiàn)性屬性(即沿道路呈線(xiàn)性分布的屬性，如公交線(xiàn)路等)。交通信息包含交通限制條件和動(dòng)態(tài)交通信息。一般意義下交通限制包括道路本身的行車(chē)方向限制、車(chē)速限制等，以及路口上的通行限制(如轉(zhuǎn)向限制)。動(dòng)態(tài)交通信息包括有交通流信息、交通事件信息以及移動(dòng)對(duì)象信息。交通流信息是通過(guò)流量、速度等反應(yīng)的宏觀道路交通情況。移動(dòng)對(duì)象主要是指交通行為的參與者，如車(chē)輛、行人。
[0005]在現(xiàn)有的交通數(shù)據(jù)模型中，節(jié)點(diǎn)-弧段模型是交通系統(tǒng)中最常用的道路網(wǎng)絡(luò)表達(dá)，節(jié)點(diǎn)用于表達(dá)各種形式的道路互通式交叉口，弧段則用于表達(dá)道路段。在實(shí)際應(yīng)用中，由于道路通行方向的限制，常利用兩條方向相反的弧段來(lái)表示雙向道路或流向不同的平行道路。轉(zhuǎn)向標(biāo)識(shí)及轉(zhuǎn)向表用來(lái)記錄交叉口處所有的轉(zhuǎn)向信息，一條轉(zhuǎn)向記錄由一條進(jìn)入弧段和一條離開(kāi)弧段界定。節(jié)點(diǎn)-弧段模型建立在圖論的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)單易用，支持高效率網(wǎng)絡(luò)分析，但平面強(qiáng)化的特點(diǎn)使得完整的道路在節(jié)點(diǎn)處打斷，導(dǎo)致道路失去了完整的語(yǔ)義特征，難以線(xiàn)性定位和處理道路的分段屬性、站點(diǎn)等問(wèn)題，在表達(dá)多模式交通網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其不足顯得尤為明顯(參見(jiàn)文獻(xiàn)I )。非平面數(shù)據(jù)模型放棄了平面強(qiáng)化過(guò)程，不要求道路交叉處必須產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)，將整條道路作為一個(gè)幾何對(duì)象存儲(chǔ)，避免了非拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的產(chǎn)生及立體交通網(wǎng)絡(luò)中不可能的轉(zhuǎn)向。(參見(jiàn)文獻(xiàn)2)。但是節(jié)點(diǎn)-弧段模型線(xiàn)性定位困難、處理要素-屬性的一對(duì)多關(guān)系困難。
[0006]線(xiàn)性參照模型在節(jié)點(diǎn)-弧段模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)到已知點(diǎn)的距離和方向來(lái)確定線(xiàn)性特征上任意位置點(diǎn)的位置(參見(jiàn)文獻(xiàn)3)，動(dòng)態(tài)分段數(shù)據(jù)模型舍棄屬性與弧段、節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，將屬性從節(jié)點(diǎn)-弧段拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中分離出來(lái)，利用路徑、段和事件這三個(gè)拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本要素，可以很好地表達(dá)線(xiàn)性要素的分段屬性和多重屬性，實(shí)現(xiàn)幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間的雙向查詢(xún)，為線(xiàn)性位置參照構(gòu)建路徑系統(tǒng)，大大提高了 GIS對(duì)線(xiàn)性數(shù)據(jù)的處理能力(參見(jiàn)文獻(xiàn)4)。
[0007]城市道路網(wǎng)的交通特性往往與車(chē)道密切相關(guān)，數(shù)據(jù)模型需要能夠定義獨(dú)立的車(chē)道實(shí)體，并描述平行車(chē)道之間及轉(zhuǎn)向點(diǎn)、進(jìn)出車(chē)道之間的連通關(guān)系、車(chē)道上的通行阻抗和限制、車(chē)道轉(zhuǎn)向的阻抗和限制等?；谲?chē)道的數(shù)據(jù)模型一般有兩種，一是以現(xiàn)實(shí)車(chē)道為基本建模目標(biāo)，二是以行車(chē)道或綜合車(chē)道為基本建模目標(biāo)。基于現(xiàn)實(shí)車(chē)道的數(shù)據(jù)模型通過(guò)動(dòng)態(tài)分段技術(shù)構(gòu)建車(chē)道，將每個(gè)車(chē)道作為一條單獨(dú)路徑存儲(chǔ)，并描述車(chē)道的側(cè)向位置、轉(zhuǎn)向點(diǎn)處車(chē)道之間的連通關(guān)系和平行車(chē)道之間的連通關(guān)系(參見(jiàn)文獻(xiàn)5)。車(chē)行道對(duì)應(yīng)于道路不通的行駛方向，可以視為同一道路通向且可隨時(shí)互通的車(chē)道的綜合，即綜合車(chē)道?；谲?chē)行道的數(shù)據(jù)模型將車(chē)行道作為基本建模單元，在屬性中存儲(chǔ)其與道路的語(yǔ)義關(guān)系，既考慮同一道路不同方向車(chē)道交通特征的差異，又保留了車(chē)道幾何數(shù)據(jù)和車(chē)道間拓?fù)溥B接關(guān)系(參見(jiàn)文獻(xiàn)6)。
[0008]GIS-T時(shí)空數(shù)據(jù)模型在整合線(xiàn)性數(shù)據(jù)模型和車(chē)道數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，考慮擁堵程度、行車(chē)速度等因素，引入高程維(第三維)和時(shí)間維(第四維)來(lái)描述動(dòng)態(tài)多維交通，實(shí)現(xiàn)交通設(shè)施的時(shí)空管理，以及道路網(wǎng)、交通信息與移動(dòng)對(duì)象(包含車(chē)輛、行人等)的一體化表達(dá)(參見(jiàn)文獻(xiàn)7)。
[0009]綜合分析，目前的交通數(shù)據(jù)模型存在以下問(wèn)題:
[0010](I)傳統(tǒng)GIS-T數(shù)據(jù)分層模型存在數(shù)據(jù)一致性的問(wèn)題，交通數(shù)據(jù)模型主要是實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的目的，而對(duì)交通運(yùn)行能力的分析性能較弱。
[0011](2)傳統(tǒng)路網(wǎng)模型是靜態(tài)并依據(jù)實(shí)際的道路情況模擬生成，模型一旦生成，要改變某一要素的屬性，則需重新生成模型，不具有動(dòng)態(tài)性或動(dòng)態(tài)性較差，無(wú)法實(shí)時(shí)調(diào)整和對(duì)比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型及其建模方法。
[0013]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0014]一種動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路交通要素模型，所述動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路交通要素模型包括動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路模型、動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)干預(yù)模型、動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)運(yùn)行模型和控制中心1吳型；
[0015]所述動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路模型，用于動(dòng)態(tài)描述運(yùn)行城市交通所依賴(lài)的基礎(chǔ)設(shè)施及其拓?fù)潢P(guān)系，包括:[0016]動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)模塊，用于表示道路類(lèi)型和方向，用于動(dòng)態(tài)描述單行線(xiàn)道路，雙行線(xiàn)道路，彎道等道路網(wǎng)要素，模型中道路采用路段拼接延長(zhǎng)的彈性結(jié)構(gòu)，接頭采用伸縮方式對(duì)接；
[0017]動(dòng)態(tài)互通式交叉口模塊，用于動(dòng)態(tài)描述連接單行線(xiàn)道路和雙行線(xiàn)道路的十字交叉口，丁字交叉口，環(huán)形交叉口和人形交叉口等交叉路口 ；
[0018]動(dòng)態(tài)人行過(guò)道線(xiàn)模塊，用于動(dòng)態(tài)描述人行過(guò)道線(xiàn)及其位置和結(jié)構(gòu)；
[0019]動(dòng)態(tài)信號(hào)指示燈模塊，用于動(dòng)態(tài)描述路口信號(hào)指示燈和路段信號(hào)指示燈，用于對(duì)信號(hào)燈的狀態(tài)進(jìn)行人工的和基于算法的可編程管理控制；信號(hào)指示燈參數(shù)由三個(gè)字段組成:數(shù)字燈，信號(hào)指示燈，車(chē)道指示燈；
[0020]動(dòng)態(tài)道路標(biāo)識(shí)牌模塊，用于動(dòng)態(tài)描述影響城市道路運(yùn)行的標(biāo)識(shí)牌；
[0021]動(dòng)態(tài)道路連接分尚設(shè)施模型，包括動(dòng)態(tài)立交橋，動(dòng)態(tài)車(chē)道矢量分割線(xiàn)，動(dòng)態(tài)隔尚欄和動(dòng)態(tài)停車(chē)線(xiàn)等內(nèi)容。用于動(dòng)態(tài)描述立交橋、車(chē)道矢量分割線(xiàn)、隔離欄和停車(chē)線(xiàn)等模型；
[0022]所述動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)干預(yù)模型，用于動(dòng)態(tài)描述影響交通運(yùn)行的交通規(guī)則、綜合阻抗和交通事件，包括:
[0023]動(dòng)態(tài)交通規(guī)則數(shù)據(jù)庫(kù)，用于動(dòng)態(tài)描述車(chē)輛行駛規(guī)則；
[0024]動(dòng)態(tài)交通綜合阻抗模型，用于動(dòng)態(tài)描述和模擬交通運(yùn)行中的路阻和交通延誤因素；
[0025]交通事件發(fā)生模型，用于描述各類(lèi)交通事故和突發(fā)事件；
[0026]所述動(dòng)態(tài)交通城市路網(wǎng)運(yùn)行模型，用于動(dòng)態(tài)描述各種車(chē)輛及其區(qū)域分布、運(yùn)行特點(diǎn)及趨勢(shì)等，包括:
[0027]動(dòng)態(tài)車(chē)輛要素模型，用于動(dòng)態(tài)描述各車(chē)輛要素的類(lèi)型、屬性等；包括大型車(chē)輛系列，中型車(chē)輛系列，小型車(chē)輛系列。每產(chǎn)生一輛車(chē)，同時(shí)產(chǎn)生該車(chē)唯一的ID。該模型可根據(jù)模擬效果的需要隨機(jī)的產(chǎn)生或認(rèn)為的設(shè)定不同類(lèi)型、不同數(shù)量的車(chē)輛在路面行駛的情況；
[0028]動(dòng)態(tài)車(chē)輛區(qū)域分布模型，用于動(dòng)態(tài)描述車(chē)輛在各交通小區(qū)空間上的分布情況；劃分交通小區(qū)，建立各個(gè)交通小區(qū)之間交通量變換的定量關(guān)系，模擬各種類(lèi)型的車(chē)輛在各個(gè)交通小區(qū)之間的車(chē)輛類(lèi)型、進(jìn)駐時(shí)間、進(jìn)駐數(shù)量、出行時(shí)間、出行數(shù)量，并且考慮不同類(lèi)型車(chē)輛的起始與終點(diǎn)時(shí)間。該模型可由實(shí)際車(chē)輛分布統(tǒng)計(jì)庫(kù)生成，也可由基于社區(qū)、機(jī)關(guān)單位、工廠企業(yè)、學(xué)校、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、社會(huì)事件的城市分布結(jié)構(gòu)擬合產(chǎn)生。
[0029]城市交通流量的分布模型，用于動(dòng)態(tài)描述交通流量在時(shí)間上的分布情況；包括有按上下班時(shí)間分布的流量模型，有按節(jié)假日出行規(guī)律構(gòu)建的流量模型，有按特殊季節(jié)(大學(xué)報(bào)到季節(jié)、春游秋游季節(jié)等)出現(xiàn)的交通流量分布模型。
[0030]動(dòng)態(tài)城市車(chē)輛運(yùn)行模型，用于動(dòng)態(tài)描述車(chē)輛的運(yùn)行情況，模擬車(chē)輛出行特點(diǎn)和區(qū)域分布、道路流量及變化趨勢(shì)。基于已構(gòu)建的各要素模型，通過(guò)執(zhí)行車(chē)輛運(yùn)行生成與湮滅模塊(動(dòng)態(tài)城市車(chē)輛運(yùn)行模型的核心模塊)，在與控制中心模型的交互調(diào)度中實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。
[0031]該模型還可根據(jù)模擬方法以及判斷其效果的需要根據(jù)區(qū)域分布模型和交通流量分布模型隨機(jī)的產(chǎn)生或人為的設(shè)定不同運(yùn)行方式和運(yùn)行類(lèi)型，表現(xiàn)不同數(shù)量的車(chē)輛在路面行駛的情況。
[0032]該模型可統(tǒng)計(jì)每輛車(chē)在路面的運(yùn)行時(shí)間、路徑和速度，模擬不同類(lèi)型車(chē)輛的出行特點(diǎn)和區(qū)域分布、每條道路的車(chē)流總量以及變化趨勢(shì)。[0033]控制中心模型，用于獲取總體路況信息，接受運(yùn)行車(chē)輛請(qǐng)求，根據(jù)總體運(yùn)行現(xiàn)狀，為運(yùn)行車(chē)輛計(jì)算優(yōu)化路徑方案，將新的運(yùn)行綜合數(shù)據(jù)裝訂于請(qǐng)求車(chē)輛；根據(jù)信號(hào)燈各種優(yōu)化算法生成信號(hào)燈系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)，裝訂入信號(hào)燈系統(tǒng)；包括:
[0034]日志模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史操作、運(yùn)行記錄信息的獲取、保存；
[0035]管理模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有要素模型參數(shù)信息的管理，提供修改、刪除、保存、查詢(xún)等功倉(cāng)泛;
[0036]監(jiān)控模塊，結(jié)合可編程的GIS城市道路交通信息數(shù)據(jù)庫(kù)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各要素參數(shù)狀態(tài)及變化的可視化跟蹤；
[0037]軌跡模塊，顯示車(chē)輛在GIS路網(wǎng)上位置和行駛軌跡，可隨時(shí)查調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)，查看指定車(chē)輛特定時(shí)間行駛軌跡和交通流量分布情況，也可導(dǎo)出軌跡數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)。
[0038]按上述方案，動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型還包括動(dòng)態(tài)交通生成模型，根據(jù)各要素模型和生成的可編程GIS城市交通數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行庫(kù)，啟動(dòng)監(jiān)控調(diào)度中心模型，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)城市交通的模擬、運(yùn)行和管理。生成模型有Run (啟動(dòng))，Pause (暫停)和Abort (退出)三個(gè)操作，只有在Pause和Abort狀態(tài)下，可以修改各要素模型參數(shù)，控制中心模型的日志模塊會(huì)記錄生成周期內(nèi)的所有操作。
[0039]一種動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型建模方法的步驟:
[0040](I)依據(jù)城市平面圖提取城市交通道路拓?fù)鋱D，生成GIS城市交通道路矢量圖；[0041 ] (2)參考城市交通道路拓?fù)鋱D，根據(jù)GIS城市交通路網(wǎng)矢量圖，構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路模型構(gòu)建和GIS城市交通路網(wǎng)要素矢量圖，包括以下步驟:
[0042](2.1)根據(jù)GIS城市交通道路矢量圖構(gòu)建動(dòng)態(tài)道路網(wǎng)子模型，所述動(dòng)態(tài)道路網(wǎng)子模型用于表示道路類(lèi)型和方向；所述動(dòng)態(tài)道路網(wǎng)子模型包括動(dòng)態(tài)單行線(xiàn)道路，動(dòng)態(tài)雙行線(xiàn)等道路，動(dòng)態(tài)彎道，模型中道路采用路段拼接延長(zhǎng)的彈性結(jié)構(gòu)，接頭采用伸縮方式對(duì)接；所述道路均具有唯一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，且可以依據(jù)實(shí)際模擬圖庫(kù)通過(guò)調(diào)整參數(shù)改變道路形狀和方向；所述部分的參數(shù)見(jiàn)具體實(shí)施部分描述。
[0043](2.2)根據(jù)城市交通道路拓?fù)鋱D構(gòu)建動(dòng)態(tài)互通式交叉口模型，包括連接單行線(xiàn)道路和雙行線(xiàn)道路的動(dòng)態(tài)十字交叉口，動(dòng)態(tài)丁字交叉口，動(dòng)態(tài)環(huán)形交叉口和動(dòng)態(tài)人形交叉口 ；各交叉口均設(shè)置方向車(chē)道線(xiàn)，均具有唯一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且可以依據(jù)實(shí)際模擬圖庫(kù)調(diào)整參數(shù)改變交叉口形狀和方向。所述交叉口包括的參數(shù)見(jiàn)具體實(shí)施部分描述。
[0044](2.3)根據(jù)城市交通道路拓?fù)鋱D構(gòu)建動(dòng)態(tài)人行過(guò)道線(xiàn)模型，人行過(guò)道線(xiàn)可以依據(jù)實(shí)際模擬圖庫(kù)調(diào)整參數(shù)改變位置、動(dòng)態(tài)添加和刪除；所述人行過(guò)道線(xiàn)包括的參數(shù)見(jiàn)具體實(shí)施部分描述。
[0045](2.4)根據(jù)城市交通道路拓?fù)鋱D構(gòu)建動(dòng)態(tài)信號(hào)指示燈模型，包括動(dòng)態(tài)路口信號(hào)指示燈和動(dòng)態(tài)路段信號(hào)指示燈，，可以依據(jù)實(shí)際模擬圖庫(kù)調(diào)整參數(shù)動(dòng)態(tài)添加和刪除信號(hào)指示燈、改變指示燈的運(yùn)行；信號(hào)指示燈由三部分組成:數(shù)字燈，信號(hào)指示燈(LED箭頭型)，車(chē)道指示燈(可變車(chē)道型)。所述部分的參數(shù)見(jiàn)具體實(shí)施部分描述。
[0046](2.5)根據(jù)城市交通道路拓?fù)鋱D構(gòu)建動(dòng)態(tài)道路標(biāo)識(shí)牌模型，主要考慮影響城市道路運(yùn)行的標(biāo)識(shí)牌，標(biāo)識(shí)牌依據(jù)實(shí)際模擬圖庫(kù)課通過(guò)調(diào)整參數(shù)動(dòng)態(tài)添加和刪除；所述標(biāo)識(shí)牌包括的參數(shù)見(jiàn)具體實(shí)施部分描述。
[0047](2.6)根據(jù)城市交通道路拓?fù)鋱D構(gòu)建動(dòng)態(tài)道路連接分離設(shè)施模型，包括動(dòng)態(tài)立交橋模型，動(dòng)態(tài)車(chē)道矢量分割線(xiàn)模型，動(dòng)態(tài)隔離欄模型和動(dòng)態(tài)停車(chē)線(xiàn)模型，可以依據(jù)實(shí)際模擬圖庫(kù)調(diào)整參數(shù)動(dòng)態(tài)添加和刪除設(shè)施、改變形狀；所述部分的參數(shù)見(jiàn)具體實(shí)施部分描述。
[0048](3)根據(jù)影響交通運(yùn)行的交通規(guī)則、綜合阻抗和交通事件構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)干預(yù)模型，包括以下步驟，
[0049](3.1)根據(jù)交通規(guī)則構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通規(guī)則數(shù)據(jù)庫(kù)，用于提供車(chē)輛行駛規(guī)則；
[0050](3.2)根據(jù)交通運(yùn)行中的路阻因數(shù)如不合理的交通路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、交通路口結(jié)構(gòu)、交通路段結(jié)構(gòu)等等，根據(jù)交通延誤因素如不合理的交通信號(hào)配置等等構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通綜合阻抗模型，用于車(chē)輛遇阻時(shí)動(dòng)態(tài)描述和模擬交通運(yùn)行中的路阻和交通延誤因素；
[0051](3.3)根據(jù)交通事故和突發(fā)事件的種類(lèi)如交通事故占I道、占1.5道、占2道，臨時(shí)交通管制，違反交通規(guī)則轉(zhuǎn)彎、變道、占道產(chǎn)生阻塞，突發(fā)事件人流車(chē)流的阻塞、交通施工等對(duì)道路通行阻抗的改變等構(gòu)建交通事件發(fā)生模型，用于描述各類(lèi)交通事故和突發(fā)事件；
[0052](4)根據(jù)車(chē)輛要素的類(lèi)型、屬性，根據(jù)城市車(chē)輛分布模型、城市交通流量模型、及交通運(yùn)行特點(diǎn)構(gòu)建動(dòng)態(tài)城市交通路網(wǎng)運(yùn)行模型，包括以下步驟:
[0053](4.1)根據(jù)車(chē)輛要素的類(lèi)型和屬性，建動(dòng)態(tài)車(chē)輛要素模型，包括大型車(chē)輛系列，中型車(chē)輛系列，小型車(chē)輛系列。每產(chǎn)生一輛車(chē)，同時(shí)產(chǎn)生該車(chē)唯一的ID ;該模型可根據(jù)模擬效果的需要隨機(jī)的產(chǎn)生或根據(jù)模擬目標(biāo)的需要人為的設(shè)定不同類(lèi)型、不同數(shù)量的車(chē)輛在路面行駛的情況；
[0054](4.2)構(gòu)建動(dòng)態(tài)車(chē)輛區(qū)域分布模型，劃分交通小區(qū)，建立各個(gè)交通小區(qū)之間交通量變換的定量關(guān)系，模擬各種類(lèi)型的車(chē)輛在各個(gè)交通小區(qū)之間的車(chē)輛類(lèi)型、進(jìn)駐時(shí)間、進(jìn)駐數(shù)量、出行時(shí)間、出行數(shù)量，并且考慮不同類(lèi)型車(chē)輛的起始與終點(diǎn)時(shí)間；該模型可由實(shí)際車(chē)輛分布統(tǒng)計(jì)庫(kù)生成，也可由基于社區(qū)、機(jī)關(guān)單位、工廠企業(yè)、學(xué)校、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、社會(huì)事件的城市分布結(jié)構(gòu)擬合產(chǎn)生；
[0055](4.3)構(gòu)建城市交通流量的分布模型。根據(jù)城市交通管理交通運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)資料統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如車(chē)輛出行潮汐節(jié)奏，歷年交通出行擁堵數(shù)據(jù)分析的規(guī)律性特點(diǎn)等等，構(gòu)建城市交通流量的分布模型，包括有按上下班時(shí)間分布的流量模型，有按節(jié)假日出行規(guī)律構(gòu)建的流量模型，有按特殊季節(jié)(大學(xué)報(bào)到季節(jié)、春游秋游季節(jié)等)出現(xiàn)的交通流量分布模型。
[0056](4.4)構(gòu)建動(dòng)態(tài)城市車(chē)輛運(yùn)行模型。以城市道路模型、車(chē)輛要素模型、車(chē)輛分布模型、車(chē)輛流量等模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)模擬目標(biāo)的設(shè)置和需求，如要驗(yàn)證某一信號(hào)控制算法在不同區(qū)域不同道路流量情況下的效果等等，構(gòu)建動(dòng)態(tài)城市車(chē)輛運(yùn)行模型，該模型可統(tǒng)計(jì)每輛車(chē)在設(shè)定條件下的路面運(yùn)行的時(shí)間、路徑和速度，模擬不同類(lèi)型車(chē)輛的出行特點(diǎn)和區(qū)域分布、每條道路的車(chē)流總量以及變化趨勢(shì)。該模型基于已構(gòu)建的各要素模型和預(yù)設(shè)環(huán)境和條件，通過(guò)執(zhí)行車(chē)輛運(yùn)行生成與湮滅模塊，在與控制中心模型的交互調(diào)度中實(shí)現(xiàn)運(yùn)行；
[0057]車(chē)輛運(yùn)行生成與湮滅模塊，用于
[0058](a)根據(jù)上述動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路模型、動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)干預(yù)模型、動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)運(yùn)行模型的約束條件，生成全面的車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)，生成車(chē)輛滿(mǎn)足條件的所有行駛軌跡，構(gòu)建成車(chē)輛動(dòng)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)；并可通過(guò)控制中心實(shí)現(xiàn)采集、監(jiān)控，根據(jù)規(guī)則進(jìn)行干預(yù)和管理。
[0059](b)運(yùn)行車(chē)輛具備與控制中心模型交互指令功能。車(chē)輛運(yùn)行中，當(dāng)出現(xiàn)干預(yù)模型的設(shè)定情景后，被關(guān)聯(lián)運(yùn)行車(chē)輛可以根據(jù)新的約束條件，重新規(guī)劃路徑，生成新的優(yōu)化行駛軌跡，打包、裝訂到運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)中供車(chē)輛運(yùn)行模型提取使用。[0060](C)車(chē)輛運(yùn)行模型具備隨時(shí)對(duì)設(shè)定的、隨機(jī)或人為產(chǎn)生的所有約束條件數(shù)據(jù)和生成的各類(lèi)型運(yùn)行數(shù)據(jù)提取、打包并裝訂到動(dòng)態(tài)運(yùn)行庫(kù)中，按模型要求的時(shí)間段(隨機(jī)時(shí)間或均衡時(shí)間或指定時(shí)間)從起點(diǎn)自動(dòng)生成車(chē)輛并運(yùn)行，到達(dá)目的地注冊(cè)(將運(yùn)行數(shù)據(jù)提交給動(dòng)態(tài)運(yùn)行庫(kù))后自動(dòng)湮滅----注銷(xiāo)。
[0061](5)動(dòng)態(tài)城市交通路網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建。根據(jù)對(duì)掃描矢量拓?fù)鋱D的識(shí)別結(jié)果(如拓?fù)湫螤罱Y(jié)構(gòu)特征數(shù)據(jù))，與動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)要素模型的特征代碼數(shù)據(jù)(見(jiàn)“【具體實(shí)施方式】”章節(jié)中各道路要素模型的具體描述)比對(duì)，并將動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型與對(duì)應(yīng)的GIS城市交通矢量圖(該圖將城市道路矢量圖與實(shí)驗(yàn)室已有的具備北斗或GPS定位坐標(biāo)的數(shù)據(jù)圖關(guān)聯(lián)制作構(gòu)成)關(guān)聯(lián)，構(gòu)建可編程的GIS城市道路交通信息數(shù)據(jù)庫(kù)和車(chē)輛動(dòng)態(tài)運(yùn)行庫(kù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而構(gòu)建并生成動(dòng)態(tài)城市交通路網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型。
[0062](6)構(gòu)建控制中心模型，主要包括日志模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史操作、運(yùn)行記錄信息的采集、保存。管理模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所有要素模型參數(shù)信息的管理，提供修改、刪除、采集、保存、查詢(xún)等功能。監(jiān)控模塊，用于結(jié)合可編程的GIS城市道路交通信息數(shù)據(jù)庫(kù)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行庫(kù)(由上述的動(dòng)態(tài)城市交通路網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型中建立)實(shí)現(xiàn)對(duì)各要素參數(shù)狀態(tài)及變化的可視化跟蹤。軌跡模塊，用于顯示車(chē)輛在GIS路網(wǎng)上位置和行駛軌跡，可隨時(shí)查調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)，查看指定車(chē)輛特定時(shí)間行駛軌跡和交通流量分布情況，也可導(dǎo)出軌跡數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)。
[0063](7)控制中心模型獲取總體路況信息，接受運(yùn)行車(chē)輛請(qǐng)求，根據(jù)總體運(yùn)行現(xiàn)狀，為該車(chē)計(jì)算優(yōu)化路徑方案，將新的運(yùn)行綜合數(shù)據(jù)裝訂于請(qǐng)求車(chē)輛；
[0064]控制中心模型構(gòu)建路網(wǎng)總體運(yùn)行態(tài)勢(shì)圖；
[0065]控制中心模型根據(jù)指令，根據(jù)信號(hào)燈各種優(yōu)化算法生成信號(hào)燈系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)，裝訂入信號(hào)燈系統(tǒng)。
[0066](8)構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通生成模型，根據(jù)各要素模型和生成的可編程GIS城市交通數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行庫(kù)，啟動(dòng)監(jiān)控調(diào)度中心模型，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)城市交通的模擬、運(yùn)行和管理。生成模型有Run (啟動(dòng))，Pause (暫停)和Abort (退出)三個(gè)操作，只有在Pause和Abort狀態(tài)下,可以修改各要素模型參數(shù)，控制中心模型的日志模塊會(huì)記錄生成周期內(nèi)的所有操作。
[0067]本發(fā)明模型能解決現(xiàn)有技術(shù)中存在問(wèn)題的原理:
[0068]本發(fā)明模型采用從宏觀到微觀的數(shù)據(jù)分層模型，克服了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)依據(jù)信息類(lèi)型分層的數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題；模型全面考慮城市交通運(yùn)行中的所有要素，動(dòng)態(tài)描述每個(gè)要素，構(gòu)建的可編程GIS城市道路交通信息數(shù)據(jù)庫(kù)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行庫(kù)使得交通要素和運(yùn)行情況可以實(shí)時(shí)調(diào)整和對(duì)比，監(jiān)控調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)全局監(jiān)控、管理和調(diào)整。并可動(dòng)態(tài)生成各類(lèi)型實(shí)時(shí)交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)窗圖。較傳統(tǒng)以導(dǎo)航為目的的交通模型有更強(qiáng)的交通運(yùn)行分析能力、交通路網(wǎng)規(guī)劃能力、預(yù)案規(guī)劃算法措施規(guī)則的驗(yàn)證能力。
[0069]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:
[0070](I)本發(fā)明提供從宏觀、中觀到微觀的數(shù)據(jù)分層模型，層次之間相互銜接和制約，保證數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。
[0071]宏觀上可以指導(dǎo)城市道路交通規(guī)劃，分析交通路網(wǎng)及設(shè)施結(jié)構(gòu)的交通運(yùn)行負(fù)載狀況和能力。中觀可以驗(yàn)證交通預(yù)案、交通規(guī)劃、信號(hào)控制算法、交通調(diào)度管制措施、交通管理規(guī)則，優(yōu)化道路施工方案、道路規(guī)劃方案、道路調(diào)度指揮方案、信號(hào)指揮算法方案。微觀上細(xì)化到各類(lèi)型道路交通要素的完整體現(xiàn)、車(chē)輛接近實(shí)際的空間分布、交通各條件下的運(yùn)行狀態(tài)。使得系統(tǒng)的模擬更接近于現(xiàn)實(shí)情況。可以?xún)?yōu)化道路交通的調(diào)度指揮、管理控制。同時(shí)對(duì)于道路交通的調(diào)度指揮、管理控制、路徑選擇、出行引導(dǎo)等，有更高的模型可信度和交通狀況模擬精確度以及交通趨勢(shì)預(yù)測(cè)準(zhǔn)度。
[0072](2)交通路網(wǎng)城市道路要素模型是動(dòng)態(tài)和矢量化模型，矢量化結(jié)構(gòu)使得只需要根據(jù)一定規(guī)則和方法調(diào)整參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)要素形態(tài)的改變，實(shí)現(xiàn)要素模型的優(yōu)化表達(dá)和路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)對(duì)象的模擬，更容易實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)優(yōu)化前后道路承載性能的比較，模型可以更好的發(fā)揮其交通引導(dǎo)、路網(wǎng)規(guī)劃、施工管制、指揮調(diào)度管理等交通行業(yè)體系化支持能力。
[0073](3)該系統(tǒng)是城市交通智能化運(yùn)行和管理的基礎(chǔ)工具。
[0074]基于該系統(tǒng)我們可以對(duì)各種交通信號(hào)點(diǎn)控、帶控、面控、區(qū)控的算法(針對(duì)各種不同的道路負(fù)載、阻抗?fàn)顩r的指揮調(diào)度算法)進(jìn)行設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能和科學(xué)信號(hào)管理控制。
[0075]基于該系統(tǒng)，我們可以獲得足夠的城市交通道路運(yùn)行的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可以指導(dǎo)實(shí)現(xiàn)各種條件下的交通道路的宏觀(規(guī)劃、管理)和微觀(行駛、運(yùn)營(yíng))的科學(xué)運(yùn)行。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能交通運(yùn)行和出行，以及促進(jìn)連鎖的環(huán)保和節(jié)能效應(yīng)。社會(huì)效益不可低估。
[0076]通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的擴(kuò)展開(kāi)發(fā)，可以將交通路網(wǎng)規(guī)劃、交通路網(wǎng)建設(shè)、交通指揮管理、交通路網(wǎng)維護(hù)施工等條塊分割的工作納入一個(gè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理，從而進(jìn)入各部門(mén)相互協(xié)同工作的良好環(huán)境。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0077]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0078]圖1是本發(fā)明的GIS-T數(shù)據(jù)分層模型示意圖。
[0079]圖2是本發(fā)明構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型的流程圖。
[0080]圖3是本發(fā)明動(dòng)態(tài)信號(hào)指示燈運(yùn)行規(guī)則流程圖。
[0081]圖4是本發(fā)明動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)信息數(shù)據(jù)庫(kù)組織示意圖。
[0082]圖5是本發(fā)明動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市交通要素模型總體結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0083]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0084]一種GIS-T數(shù)據(jù)的分層模型，包括城市平面圖、城市交通道路拓?fù)鋱D、GIS城市交通道路矢量圖、GIS城市交通路網(wǎng)要素矢量圖(包含GIS車(chē)輛運(yùn)行映射輔助子層)四個(gè)子層。
[0085]本發(fā)明提供一種動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型建模方法，步驟如圖2所示:
[0086]步驟S1:依據(jù)城市平面圖提取城市交通道路拓?fù)鋱D，如圖1所示。
[0087]步驟S2:根據(jù)城市交通道路拓?fù)鋱D，生成GIS城市交通道路矢量圖構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路模型，包括以下子步驟，
[0088]S2-1:構(gòu)建動(dòng)態(tài)道路網(wǎng)模型，包括動(dòng)態(tài)單行線(xiàn)道路(單車(chē)道、雙車(chē)道和三車(chē)道)，動(dòng)態(tài)雙行線(xiàn)道路(雙車(chē)道，三車(chē)道，四車(chē)道，五車(chē)道)，動(dòng)態(tài)彎道(單行線(xiàn)道路和雙行線(xiàn)道路)。道路采用路段拼接延長(zhǎng)的彈性結(jié)構(gòu)，便于接頭采用伸縮方式對(duì)接。各類(lèi)型道路均具有唯一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如表1所示，且可以依據(jù)實(shí)際模擬圖庫(kù)通過(guò)調(diào)整參數(shù)改變道路形狀和方向。
[0089]表1動(dòng)態(tài)道路網(wǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
[0090]
【權(quán)利要求】
1.一種動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型，所述動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型包括動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路模型、動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)運(yùn)行模型、動(dòng)態(tài)交通城市車(chē)輛模型和控制中心模型； 所述動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路模型，用于動(dòng)態(tài)描述運(yùn)行城市交通所依賴(lài)的基礎(chǔ)設(shè)施及其拓?fù)潢P(guān)系，包括: 動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)模塊，用于表示道路類(lèi)型和方向，用于動(dòng)態(tài)描述單行線(xiàn)道路，雙行線(xiàn)道路，彎道等道路網(wǎng)要素，模型中道路采用路段拼接延長(zhǎng)的彈性結(jié)構(gòu)，接頭采用伸縮方式對(duì)接; 動(dòng)態(tài)互通式交叉口模塊，用于動(dòng)態(tài)描述連接單行線(xiàn)道路和雙行線(xiàn)道路的十字交叉口，丁字交叉口，環(huán)形交叉口和人形交叉口等交叉路口 ； 動(dòng)態(tài)人行過(guò)道線(xiàn)模塊，用于動(dòng)態(tài)描述人行過(guò)道線(xiàn)及其位置和結(jié)構(gòu)； 動(dòng)態(tài)信號(hào)指示燈模塊，用于動(dòng)態(tài)描述路口信號(hào)指示燈和路段信號(hào)指示燈，用于對(duì)信號(hào)燈的狀態(tài)進(jìn)行人工的和基于算法的可編程管理控制；信號(hào)指示燈參數(shù)由三個(gè)字段組成:數(shù)字燈，信號(hào)指示燈，車(chē)道指示燈； 動(dòng)態(tài)道路標(biāo)識(shí)牌模塊，用于動(dòng)態(tài)描述影響城市道路運(yùn)行的標(biāo)識(shí)牌； 動(dòng)態(tài)道路連接分尚設(shè)施模型，包括動(dòng)態(tài)立交橋，動(dòng)態(tài)車(chē)道矢量分割線(xiàn)，動(dòng)態(tài)隔尚欄和動(dòng)態(tài)停車(chē)線(xiàn)等內(nèi)容。用于動(dòng)態(tài)描述立交橋、車(chē)道矢量分割線(xiàn)、隔離欄和停車(chē)線(xiàn)等模型； 所述動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)干預(yù)模型，用于動(dòng)態(tài)描述影響交通運(yùn)行的交通規(guī)則、綜合阻抗和交通事件，包括: 動(dòng)態(tài)交通規(guī)則數(shù)據(jù)庫(kù)，用于動(dòng)·態(tài)描述車(chē)輛行駛規(guī)則； 動(dòng)態(tài)交通綜合阻抗模型，用于動(dòng)態(tài)描述和模擬交通運(yùn)行中的路阻和交通延誤因素；交通事件發(fā)生模型，用于描述各類(lèi)交通事故和突發(fā)事件； 所述動(dòng)態(tài)交通城市車(chē)輛模型，用于動(dòng)態(tài)描述各種車(chē)輛及其區(qū)域分布、運(yùn)行特點(diǎn)及趨勢(shì)；包括: 動(dòng)態(tài)車(chē)輛要素模型，用于動(dòng)態(tài)描述各車(chē)輛要素的類(lèi)型和屬性；包括大型車(chē)輛系列，中型車(chē)輛系列，小型車(chē)輛系列；每產(chǎn)生一輛車(chē)，同時(shí)產(chǎn)生該車(chē)唯一的ID ； 動(dòng)態(tài)車(chē)輛區(qū)域分布模型，用于動(dòng)態(tài)描述車(chē)輛在各交通小區(qū)空間上的分布情況；劃分交通小區(qū)，建立各個(gè)交通小區(qū)之間交通量變換的定量關(guān)系，模擬各種類(lèi)型的車(chē)輛在各個(gè)交通小區(qū)之間的車(chē)輛類(lèi)型、進(jìn)駐時(shí)間、進(jìn)駐數(shù)量、出行時(shí)間、出行數(shù)量，并且考慮不同類(lèi)型車(chē)輛的起始與終點(diǎn)時(shí)間；該模型可由實(shí)際車(chē)輛分布統(tǒng)計(jì)庫(kù)生成，也可由基于社區(qū)、機(jī)關(guān)單位、工廠企業(yè)、學(xué)校、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、社會(huì)事件的城市分布結(jié)構(gòu)擬合產(chǎn)生； 城市交通流量的分布模型，用于動(dòng)態(tài)描述交通流量在時(shí)間上的分布情況；包括按上下班時(shí)間分布的流量模型，按節(jié)假日出行規(guī)律構(gòu)建的流量模型，按特殊季節(jié)出現(xiàn)的交通流量分布模型； 動(dòng)態(tài)城市車(chē)輛運(yùn)行模型，用于動(dòng)態(tài)描述車(chē)輛的運(yùn)行情況，模擬車(chē)輛出行特點(diǎn)和區(qū)域分布、道路流量及變化趨勢(shì)； 控制中心模型，用于獲取總體路況信息，接受運(yùn)行車(chē)輛請(qǐng)求，根據(jù)總體運(yùn)行現(xiàn)狀，為該車(chē)計(jì)算優(yōu)化路徑方案，將新的運(yùn)行綜合數(shù)據(jù)裝訂于請(qǐng)求車(chē)輛；根據(jù)信號(hào)燈各種優(yōu)化算法生成信號(hào)燈系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)，裝訂人信號(hào)燈系統(tǒng)；包括:日志模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史操作、運(yùn)行記錄信息的保存； 管理模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有要素模型參數(shù)信息的管理，提供修改、刪除、保存、查詢(xún)等功能； 監(jiān)控模塊，結(jié)合可編程的GIS城市道路交通信息數(shù)據(jù)庫(kù)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各要素參數(shù)狀態(tài)及變化的可視化跟蹤； 軌跡模塊，顯示車(chē)輛在GIS路網(wǎng)上位置和行駛軌跡，可隨時(shí)查調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)，查看指定車(chē)輛特定時(shí)間行駛軌跡和交通流量分布情況，也可導(dǎo)出軌跡數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型，其特征在于，動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型還包括動(dòng)態(tài)交通生成模型，用于根據(jù)各要素模型和生成的可編程GIS城市交通數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行庫(kù)，啟動(dòng)監(jiān)控調(diào)度中心模型，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)城市交通的模擬、運(yùn)行和管理。
3.一種動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型建模方法，包括以下步驟: (1)依據(jù)城市平面圖提取城市交通道路拓?fù)鋱D，生成GIS城市交通道路矢量圖； (2)根據(jù)城市交通道路拓?fù)鋱D生成的GIS城市交通道路矢量圖構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路模型； (3)根據(jù)影響交通運(yùn)行的交通規(guī)則、綜合阻抗和交通事件構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)干預(yù)模型，包括以下方法和步驟: (3.1)根據(jù)交通規(guī)則構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通規(guī)則數(shù)據(jù)庫(kù)，用于提供車(chē)輛行駛規(guī)則； (3.2)根據(jù)交通運(yùn)行中的路阻因數(shù)，根據(jù)交通延誤因素構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通綜合阻抗模型，用于車(chē)輛遇阻時(shí)動(dòng)態(tài)描述和模擬交通運(yùn)行中的路阻和交通延誤因素； (3.3)根據(jù)交通事故和突發(fā)事件的種類(lèi)構(gòu)建交通事件發(fā)生模型，用于描述各類(lèi)交通事故和突發(fā)事件； (4)根據(jù)車(chē)輛要素的類(lèi)型、屬性、分布及運(yùn)行特點(diǎn)構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通城市運(yùn)行模型； (5)將動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型與對(duì)應(yīng)的GIS城市交通矢量圖關(guān)聯(lián)，構(gòu)建可編程的GIS城市道路交通信息數(shù)據(jù)庫(kù)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行庫(kù)，進(jìn)而構(gòu)建并生成動(dòng)態(tài)城市交通路網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型； (6)構(gòu)建控制中心模型，主要包括日志模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史操作、運(yùn)行記錄信息的保存；管理模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所有要素模型參數(shù)信息的管理，提供修改、刪除、保存、查詢(xún)等功能；監(jiān)控模塊，用于結(jié)合可編程的GIS城市道路交通信息數(shù)據(jù)庫(kù)和動(dòng)態(tài)運(yùn)行庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各要素參數(shù)狀態(tài)及變化的可視化跟蹤；軌跡模塊，用于顯示車(chē)輛在GIS路網(wǎng)上位置和行駛軌跡，可隨時(shí)查調(diào)數(shù)據(jù)庫(kù)，查看指定車(chē)輛特定時(shí)間行駛軌跡和交通流量分布情況，也可導(dǎo)出軌跡數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)； (7)控制中心模型獲取總體路況信息，接受運(yùn)行車(chē)輛請(qǐng)求，根據(jù)總體運(yùn)行現(xiàn)狀，為該車(chē)計(jì)算優(yōu)化路徑方案，將新的運(yùn)行綜合數(shù)據(jù)裝訂于請(qǐng)求車(chē)輛； 控制中心1吳型構(gòu)建路網(wǎng)總體運(yùn)打態(tài)勢(shì)圖； 控制中心模型根據(jù)指令，根據(jù)信號(hào)燈各種優(yōu)化算法生成信號(hào)燈系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)，裝訂人信號(hào)燈系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型建模方法，其特征在于，步驟2)包括以下步驟， (2.1)根據(jù)城市交通道路拓?fù)鋱D構(gòu)建動(dòng)態(tài)道路網(wǎng)子模型，所述動(dòng)態(tài)道路網(wǎng)子模型用于表示道路類(lèi)型和方向；所述動(dòng)態(tài)道路網(wǎng)子模型包括動(dòng)態(tài)單行線(xiàn)道路，動(dòng)態(tài)雙行線(xiàn)道路，動(dòng)態(tài)彎道，模型中道路采用路段拼接延長(zhǎng)的彈性結(jié)構(gòu)，接頭采用伸縮方式對(duì)接；所述道路均具有唯一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，且可以依據(jù)實(shí)際模擬圖庫(kù)通過(guò)調(diào)整參數(shù)改變道路形狀和方向；所述道路包括的參數(shù)有: (2.2)根據(jù)城市交通道路拓?fù)鋱D構(gòu)建動(dòng)態(tài)互通式交叉口模型，包括連接單行線(xiàn)道路和雙行線(xiàn)道路的動(dòng)態(tài)十字交叉口，動(dòng)態(tài)丁字交叉口，動(dòng)態(tài)環(huán)形交叉口和動(dòng)態(tài)人形交叉口 ；各交叉口均設(shè)置方向車(chē)道線(xiàn)，均具有唯一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且可以依據(jù)實(shí)際模擬圖庫(kù)調(diào)整參數(shù)改變交叉口形狀和方向。所述交叉口包括的參數(shù)有: (2.3)根據(jù)城市交通道路拓?fù)鋱D構(gòu)建動(dòng)態(tài)人行過(guò)道線(xiàn)模型，人行過(guò)道線(xiàn)可以依據(jù)實(shí)際模擬圖庫(kù)調(diào)整參數(shù)改變位置、動(dòng)態(tài)添加和刪除；所述人行過(guò)道線(xiàn)包括的參數(shù)有: (2.4)根據(jù)城 市交通道路拓?fù)鋱D構(gòu)建動(dòng)態(tài)信號(hào)指示燈模型，包括動(dòng)態(tài)路口信號(hào)指示燈和動(dòng)態(tài)路段信號(hào)指示燈，，可以依據(jù)實(shí)際模擬圖庫(kù)調(diào)整參數(shù)動(dòng)態(tài)添加和刪除信號(hào)指示燈、改變指示燈的運(yùn)行；信號(hào)指示燈由三部分組成:數(shù)字燈，信號(hào)指示燈(LED箭頭型)，車(chē)道指示燈(可變車(chē)道型)。所述信號(hào)指示燈包括的參數(shù)有: (2.5)根據(jù)城市交通道路拓?fù)鋱D構(gòu)建動(dòng)態(tài)道路標(biāo)識(shí)牌模型，主要考慮影響城市道路運(yùn)行的標(biāo)識(shí)牌，標(biāo)識(shí)牌依據(jù)實(shí)際模擬圖庫(kù)課通過(guò)調(diào)整參數(shù)動(dòng)態(tài)添加和刪除；所述標(biāo)識(shí)牌包括的參數(shù)有: (2.6)根據(jù)城市交通道路拓?fù)鋱D構(gòu)建動(dòng)態(tài)道路連接分離設(shè)施模型，包括動(dòng)態(tài)立交橋模型，動(dòng)態(tài)車(chē)道矢量分割線(xiàn)模型，動(dòng)態(tài)隔離欄模型和動(dòng)態(tài)停車(chē)線(xiàn)模型，可以依據(jù)實(shí)際模擬圖庫(kù)調(diào)整參數(shù)動(dòng)態(tài)添加和刪除設(shè)施、改變形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型建模方法，其特征在于，(4.1)根據(jù)車(chē)輛要素的類(lèi)型和屬性構(gòu)建動(dòng)態(tài)車(chē)輛要素模型，包括大型車(chē)輛系列，中型車(chē)輛系列，小型車(chē)輛系列。每產(chǎn)生一輛車(chē)，同時(shí)產(chǎn)生該車(chē)唯一的ID ;該模型可根據(jù)模擬效果的需要隨機(jī)的產(chǎn)生或認(rèn)為的設(shè)定不同類(lèi)型、不同數(shù)量的車(chē)輛在路面行駛的情況； (4.2)構(gòu)建動(dòng)態(tài)車(chē)輛區(qū)域分布模型，劃分交通小區(qū)，建立各個(gè)交通小區(qū)之間交通量變換的定量關(guān)系，模擬各種類(lèi)型的車(chē)輛在各個(gè)交通小區(qū)之間的車(chē)輛類(lèi)型、進(jìn)駐時(shí)間、進(jìn)駐數(shù)量、出行時(shí)間、出行數(shù)量，并且考慮不同類(lèi)型車(chē)輛的起始與終點(diǎn)時(shí)間；該模型可由實(shí)際車(chē)輛分布統(tǒng)計(jì)庫(kù)生成，也可由基于社區(qū)、機(jī)關(guān)單位、工廠企業(yè)、學(xué)校、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、社會(huì)事件的城市分布結(jié)構(gòu)擬合產(chǎn)生； (4.3)根據(jù)城市交通管理交通運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)資料統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)構(gòu)建城市交通流量的分布模型，包括按上下班時(shí)間分布的流量模型，按節(jié)假日出行規(guī)律構(gòu)建的流量模型，按特殊季節(jié)出現(xiàn)的交通流量分布模型； (4.4)根據(jù)以城市道路模型、車(chē)輛要素模型、車(chē)輛分布模型和車(chē)輛流量模型中的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)模擬目標(biāo)的設(shè)置和需求，構(gòu)建動(dòng)態(tài)城市車(chē)輛運(yùn)行模型，該模型可統(tǒng)計(jì)每輛車(chē)在路面的運(yùn)行時(shí)間、路徑和速度，模擬不同類(lèi)型車(chē)輛的出行特點(diǎn)和區(qū)域分布、每條道路的車(chē)流總量以及變化趨勢(shì)；基于已構(gòu)建的各要素模型，通過(guò)執(zhí)行車(chē)輛運(yùn)行生成與湮滅模塊，在與控制中心模型的交互調(diào)度中實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型建模方法，其特征在于，步驟4.4)中所述車(chē)輛運(yùn)行生成與湮滅模塊的構(gòu)建方法:(a)根據(jù)動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路模型、動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)干預(yù)模型、動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)運(yùn)行模型的約束條件，采集全面的車(chē)輛運(yùn)行參數(shù)，生成車(chē)輛滿(mǎn)足條件的所有行駛軌跡； (b)與控制中心模型交互指令，根據(jù)新的約束條件，重新規(guī)劃路徑，生成新的優(yōu)化行駛軌跡； (C)將所有約束和生成數(shù)據(jù)提取、打包并裝訂到動(dòng)態(tài)運(yùn)行庫(kù)中，按模型要求的時(shí)間段從起點(diǎn)自動(dòng)生成車(chē)輛并運(yùn)行，到達(dá)目的地注冊(cè)后自動(dòng)湮滅。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)交通路網(wǎng)城市道路要素模型建模方法，其特征在于，還包括構(gòu)建動(dòng)態(tài)交通生成模型的步驟，根據(jù)各要素模型和生成的可編程GIS城市交通數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行庫(kù)，啟動(dòng)監(jiān)控調(diào)度中心模型，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)城市交通的模擬、運(yùn)行和管理；所述生成模型有啟動(dòng)，暫停和退出三個(gè)操作狀態(tài)，只有在暫停和退出狀態(tài)下，可以修改各要素模型參數(shù)，控制中心模型的日志模塊會(huì)記·錄生成周期內(nèi)的所有操作。
【文檔編號(hào)】G08G1/00GK103531024SQ201310518458
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】徐正全, 王爭(zhēng)鳴, 王濤 申請(qǐng)人:武漢旭云科技有限公司