本發(fā)明涉及交通工程中的交通仿真領(lǐng)域，具體是一種面向交通道路的交通流在線仿真方法。

背景技術(shù)：

1、隨著城市化進(jìn)程的加快和機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量的迅速增長(zhǎng)，交通擁堵問(wèn)題日益嚴(yán)重，給城市管理和居民生活帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。為了解決交通擁堵問(wèn)題，提高交通效率，交通仿真技術(shù)作為一種有效工具在交通工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

2、交通仿真技術(shù)通過(guò)構(gòu)建虛擬的交通環(huán)境，模擬實(shí)際交通流動(dòng)情況，能夠?yàn)榻煌ㄒ?guī)劃、管理和控制提供有力支持。早期的交通仿真技術(shù)主要集中于離線仿真，即通過(guò)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬分析，這種方法雖然能提供一定的參考價(jià)值，但難以應(yīng)對(duì)實(shí)時(shí)變化的交通狀況。并且缺乏時(shí)效性，難以為交通管理者提供及時(shí)的決策依據(jù)。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理能力的不斷提升，實(shí)時(shí)交通仿真技術(shù)逐漸成為研究熱點(diǎn)。

3、隨著交通網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜化，傳統(tǒng)的交通流仿真方法已難以滿足實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的要求。當(dāng)前交通管理和控制系統(tǒng)需要一種能夠?qū)崟r(shí)仿真交通流，并對(duì)交通狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估的技術(shù)。為此，本發(fā)明提出了一種面向交通道路的交通流在線仿真技術(shù)，通過(guò)高效的數(shù)據(jù)處理和仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通流的實(shí)時(shí)仿真和預(yù)測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服上述背景技術(shù)中的不足，提供一種面向交通道路的交通流在線仿真方法，該方法應(yīng)能實(shí)時(shí)仿真和預(yù)測(cè)交通流，并具有處理高效、仿真準(zhǔn)確的特點(diǎn)。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種面向交通道路的交通流在線仿真方法，包括以下步驟：

4、s1：依據(jù)公路路網(wǎng)數(shù)據(jù)搭建仿真場(chǎng)景；

5、s2：實(shí)時(shí)采集并上傳數(shù)據(jù)；

6、s3：提取交通流特征進(jìn)行od預(yù)測(cè)；

7、s4：根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)仿真交通道路。

8、所述步驟s1包括：下載區(qū)域路網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)，導(dǎo)入仿真軟件進(jìn)行路網(wǎng)仿真，在仿真路網(wǎng)中設(shè)置檢測(cè)站。

9、所述步驟s2包括：檢測(cè)器實(shí)時(shí)采集車(chē)輛數(shù)據(jù)并發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求；web服務(wù)器通過(guò)消息隊(duì)列暫存和分發(fā)車(chē)輛數(shù)據(jù)；車(chē)輛數(shù)據(jù)寫(xiě)入redis數(shù)據(jù)庫(kù)。

10、所述步驟s3包括：

11、s3.1：提取清洗數(shù)據(jù)

12、以固定步長(zhǎng)讀取redis數(shù)據(jù)庫(kù)的車(chē)輛數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗；

13、s3.2：提取車(chē)輛交通流數(shù)據(jù)

14、將同一固定步長(zhǎng)內(nèi)經(jīng)過(guò)od檢測(cè)區(qū)間的車(chē)輛數(shù)據(jù)匯總為車(chē)輛交通流數(shù)據(jù)；

15、s3.3：提取od流量數(shù)據(jù)

16、將同一固定步長(zhǎng)內(nèi)經(jīng)過(guò)od檢測(cè)區(qū)間的所有車(chē)輛交通流數(shù)據(jù)匯總為一條od流量數(shù)據(jù)；

17、s3.4：od預(yù)測(cè)

18、將od流量數(shù)據(jù)與車(chē)輛交通流數(shù)據(jù)輸入baselstm模型，得到預(yù)測(cè)結(jié)果，將預(yù)測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換為csv文件。

19、所述檢測(cè)器包括收費(fèi)站、門(mén)架；所述車(chē)輛數(shù)據(jù)包括檢測(cè)器、車(chē)牌、時(shí)間；所述車(chē)輛交通流數(shù)據(jù)包括車(chē)牌、類型、駛?cè)霑r(shí)間、駛離時(shí)間、起點(diǎn)、終點(diǎn)；所述od流量數(shù)據(jù)包括檢測(cè)區(qū)間、時(shí)間、序號(hào)、車(chē)流量。

20、所述步驟s4包括：csv文件輸入仿真軟件，在仿真路網(wǎng)中生成車(chē)流，實(shí)現(xiàn)交通道路的在線仿真。

21、所述baselstm模型包括：od流量數(shù)據(jù)作為lstm層的輸入，lstm層的輸出作為第一全連接層的輸入，第一全連接層的輸出與車(chē)輛交通流數(shù)據(jù)作為第二全連接層的輸入，第二全連接層輸出預(yù)測(cè)結(jié)果。

22、所述baselstm模型的訓(xùn)練過(guò)程使用pytorch提供的優(yōu)化器和損失函數(shù)，學(xué)習(xí)率為1e-4，訓(xùn)練輪數(shù)為100，批次大小64，隱藏層大小為64，層數(shù)為2。

23、本發(fā)明的有益效果是：

24、1.實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性：由于交通狀況往往在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生顯著變化，需要迅速響應(yīng)和調(diào)整，實(shí)時(shí)性對(duì)于交通管理和規(guī)劃至關(guān)重要；本方法通過(guò)實(shí)時(shí)傳輸檢測(cè)器數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)，并以固定步長(zhǎng)提取車(chē)輛信息，保證了交通流數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新和準(zhǔn)確性；

25、2.精細(xì)化仿真：精細(xì)化仿真可以幫助決策者更好地理解交通流動(dòng)模式，識(shí)別潛在問(wèn)題，并做出更準(zhǔn)確的決策；本方法通過(guò)提取交通流特征訓(xùn)練模型進(jìn)行od|預(yù)測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)更為精細(xì)化的交通流仿真；

26、3.決策支持：本方法可以為交通管理和規(guī)劃提供有力的決策支持，通過(guò)模擬不同場(chǎng)景下的交通流狀況，決策者可以評(píng)估不同策略的效果，選擇最優(yōu)方案，從而優(yōu)化交通流、減少擁堵、提高道路利用率。

27、4.適應(yīng)性：本方法基于公路路網(wǎng)數(shù)據(jù)搭建仿真場(chǎng)景，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性；隨著城市發(fā)展和道路網(wǎng)絡(luò)的變化，本方法可以方便地更新路網(wǎng)數(shù)據(jù)，重新搭建仿真場(chǎng)景，以適應(yīng)新的交通環(huán)境；

28、5.降低實(shí)驗(yàn)成本：相比傳統(tǒng)的實(shí)地交通實(shí)驗(yàn)，本方法通過(guò)在線仿真模擬交通流狀況，大大降低了實(shí)驗(yàn)成本和時(shí)間成本；同時(shí)，由于仿真實(shí)驗(yàn)可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行，不會(huì)對(duì)實(shí)際交通造成干擾和影響。

29、6.提升安全性和效率：本方法通過(guò)在線仿真技術(shù)，可以在不實(shí)際影響交通運(yùn)行的情況下，測(cè)試和評(píng)估各種交通管理策略和交通設(shè)施的效果，有助于提升交通管理的安全性和效率，減少因策略不當(dāng)或設(shè)施設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的交通事故和擁堵問(wèn)題；

30、7.促進(jìn)交通科學(xué)研究：本方法為交通科學(xué)研究提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具，有助于研究人員更深入地理解交通流動(dòng)規(guī)律、車(chē)輛行駛行為以及交通系統(tǒng)的復(fù)雜性。這有助于推動(dòng)交通科學(xué)的發(fā)展和創(chuàng)新。

技術(shù)特征：

1.一種面向交通道路的交通流在線仿真方法，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向交通道路的交通流在線仿真方法，其特征在于：所述步驟s1包括：下載區(qū)域路網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)，導(dǎo)入仿真軟件進(jìn)行路網(wǎng)仿真，在仿真路網(wǎng)中設(shè)置檢測(cè)站。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種面向交通道路的交通流在線仿真方法，其特征在于：所述步驟s2包括：檢測(cè)器實(shí)時(shí)采集車(chē)輛數(shù)據(jù)并發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求；web服務(wù)器通過(guò)消息隊(duì)列暫存和分發(fā)車(chē)輛數(shù)據(jù)；車(chē)輛數(shù)據(jù)寫(xiě)入redis數(shù)據(jù)庫(kù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種面向交通道路的交通流在線仿真方法，其特征在于：所述步驟s3包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種面向交通道路的交通流在線仿真方法，其特征在于：所述檢測(cè)器包括收費(fèi)站、門(mén)架；所述車(chē)輛數(shù)據(jù)包括檢測(cè)器、車(chē)牌、時(shí)間；所述車(chē)輛交通流數(shù)據(jù)包括車(chē)牌、類型、駛?cè)霑r(shí)間、駛離時(shí)間、起點(diǎn)、終點(diǎn)；所述od流量數(shù)據(jù)包括檢測(cè)區(qū)間、時(shí)間、序號(hào)、車(chē)流量。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種面向交通道路的交通流在線仿真方法，其特征在于：所述步驟s4包括：csv文件輸入仿真軟件，在仿真路網(wǎng)中生成車(chē)流，實(shí)現(xiàn)交通道路的在線仿真。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種面向交通道路的交通流在線仿真方法，其特征在于：所述baselstm模型包括：od流量數(shù)據(jù)作為lstm層的輸入，lstm層的輸出作為第一全連接層的輸入，第一全連接層的輸出與車(chē)輛交通流數(shù)據(jù)作為第二全連接層的輸入，第二全連接層輸出預(yù)測(cè)結(jié)果。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種面向交通道路的交通流在線仿真方法，其特征在于：所述baselstm模型的訓(xùn)練過(guò)程使用pytorch提供的優(yōu)化器和損失函數(shù)，學(xué)習(xí)率為1e-4，訓(xùn)練輪數(shù)為100，批次大小64，隱藏層大小為64，層數(shù)為2。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及交通工程中的交通仿真領(lǐng)域，具體是一種面向交通道路的交通流在線仿真方法，該方法應(yīng)能實(shí)時(shí)仿真和預(yù)測(cè)交通流，并具有處理高效、仿真準(zhǔn)確的特點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種面向交通道路的交通流在線仿真方法，包括以下步驟：S1：依據(jù)公路路網(wǎng)數(shù)據(jù)搭建仿真場(chǎng)景；S2：實(shí)時(shí)采集并上傳數(shù)據(jù)；S3：提取交通流特征進(jìn)行OD預(yù)測(cè)；S4：根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)仿真交通道路。

技術(shù)研發(fā)人員：劉少韋華,周鵬,金忠富,馮時(shí),張子恒,張玉杰,羅曦,黃凱,劉志遠(yuǎn)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江省交通投資集團(tuán)有限公司智慧交通研究分公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19