基于TransModeler交通仿真和GIS-T的動態智能交通指揮系統

        雖然目前國內很多城市在道路上都安裝了許多攝像機、傳感器和車載移動GPS系統，它們能將大量實時交通影像及數據傳回交通監控指揮中心，但對交通管理與指揮部門來說看到實時路況容易，而要據此做出交通流量預測卻很難實現?；赥ransModeler交通仿真和GIS-T的動態智能交通指揮系統是北京數字空間公司專門為城市交通管理、指揮部門開發的一套直觀的動態仿真、預測道路運行狀況的智能交通信息化輔助決策平臺。該系統應用動態交通仿真技術，實現了交通信息管理系統的動態智能化輔助決策，使交通管理信息能夠得到更高層次的利用，真正地成為了指揮決策的科學化服務工具。

       基于仿真和GIS-T的動態交通信息輔助決策指揮是一個非常復雜的系統工程，它將GIS地理信息系統技術、RS衛星遙感影像技術、GPS衛星定位技術、實時交通流量檢測技術、交通信號控制技術、城市交通規劃路網建模與微觀仿真技術、交通流仿真預測技術、計算機輔助決策系統、交通視頻監控管理系統、交通信息誘導發布系統等多個領域的知識綜合起來，來解決現代城市交通管理這一復雜問題。北京數字空間科技有限公司在TransModeler交通仿真動態預測子系統、交通流量數據采集處理子系統、智能交通監控指揮管理地理信息子系統3個子系統的基礎上，建立了一整套匯集電子監控、車輛監管、信息收集、數據應用、交通仿真、交通預測和輔助決策管理于一體的動態智能交通管理信息化綜合指揮系統平臺。

一、TransModeler交通仿真動態預測子系統

       該仿真系統以中微觀結合的國際主流交通仿真系統TransModeler為核心，是功能先進的交通仿真、交通流分析預測系統。系統可以詳細、逼真地模擬市區路網、城間路網，預測多種出行方式的交通流,顯示復雜交通系統的交通行為和因果關系：

• 基于GIS-T交通地理信息系統的交通仿真軟件(4D-GIS ),支持GIS-T道路數據直接轉換為仿真路網；
• 支持大區域仿真，在1個仿真場景中，能同時支持微觀、中觀和宏觀三種不同解析度的混合仿真模型；
• 支持各類交通控制及智能交通系統的仿真；
• 輸入和輸出與出行需求模型接口；
• 強大的路網編輯功能 ；
• 靈活的交通需求描述方法 ；
• 先進的駕駛行為和路徑選擇模型；
• 自帶動態交通分配（DTA）模型；
• 開放的參數設置系統；
• GISDK全面支持二次開發。

       TransModeler仿真系統功能強大，在廣泛支持各類交通設施的同時，還注重細節的仿真。對各類交通行為的精確仿真、以及對路網和交通設施的詳細幾何地理信息描述，使TransModeler交通仿真動態預測系統成為了目前業界功能最強的交通仿真應用平臺。系統支持對多種智能交通系統（ITS）和交通控制與管理解決方案的評估。系統解決方案包括“實時”行車時間信息、匝道信號、車道控制信號、可變限速標志、限定車道使用的信息標志、封路信息標志、以及高乘載或收費（HOT）車道價格信息等動態信息標志（DMS）。這些解決方案并融合了最新的現代交通模型技術：

• 用于管理城市擁堵收費車道（HOT）的基于出行和基于區域的動態價格模型；
• 早晚高峰分別逆向借用的潮汐車道；
• 雙向單車道公路的借道超車；
• 摩托車和自行車仿真；
• 支持和外部應用程序實時交互的編程接口（TsmAPI）。

       長久以來，由于技術困難，成本昂貴，在大范圍進行微觀交通仿真一直難以實現。TransModeler仿真系統可以充分利用64位CPU架構和海量內存，進一步完善交通仿真的算法和實施，以負擔得起的計算資源達到前所未有的效果。TransModeler仿真系統采用了基于多線程的仿真模擬，其在微觀交通仿真和基于仿真的動態交通分配（DTA）方法的超凡運行速度，奠定了行業的新標準。將以前無法想象的超過1500平方公里的全城市大范圍微觀交通仿真，已經在基于TransModeler的交通仿真系統上已成為現實。

北京西南三環公交專用車道效果仿真研究

北京市五環路內市區主干路仿真研究

美國鳳凰城交通仿真動態預測系統

二、交通流量數據采集處理子系統

       該子系統以不同方式采集各種路網動態的交通流數據進行初步處理，并提供給TransModeler交通仿真動態預測子系統。采用微波、激光掃描技術檢測等多種方式，對道路交通流參數和交通流狀態等多種交通信息進行采集，并充分利用現有的道路視頻檢測數據，為仿真系統提供必要的數據輸入，以完成系統校核與驗證的工作，提高仿真的準確度，以滿足仿真應用實時性、準確性需求。

交通流量數據采集處理子系統與TransModeler交通仿真動態預測子系統之間的數據結構框架圖

1）路段的車型數據采集

       在本子系統中，優先選用采用激光掃描技術的環保分型交通分析路邊站。其采用軸距分型方法，符合環保分型方案，可檢測交通流量、車速、車型等交通參數，非接觸式，路邊安裝，同時可檢測多達5條車道，安裝無需破壞路面，可安裝在隔離帶內或路肩外側，如下圖。非接觸式技術不需要在路上鋪設傳感器，從而減少了道路維護工作?？刹捎脽o線傳輸數據和太陽能供電，非常適用于無人值守和無法獲取供電和通信通道的地方。

路段的車型數據采集方案示意圖

2）路口的轉向比例數據采集

       在本子系統中，優先選用擁有專利技術的智慧雷達傳感器——路口轉向交通流分析傳感器。采用的是最新一代的24GHz雷達傳感器（超級雷達），它向道路發射一束低功耗的微波，并跟蹤它所覆蓋范圍內的所有目標。其雷達原理能夠同時并實時的測量所有反射目標的位置、速度、和角度參數，并對每個物體進行跟蹤檢測，每秒檢測并可輸出20次數據。因此，在檢測區域內的所有目標將被可靠的檢測，并輸出精確的數據，尤其在做路口轉向數據時，此傳感器具有得天獨厚的優勢。

   

路口的轉向比例數據采集方案示意圖

三、智能交通監控指揮管理地理信息子系統

       該子系統作為一個集成展現和管理平臺，負責實現靜態的地理信息、交通設施信息以及動態的交通流檢測信息的數字化、對象化展現和管理。通過交通地理信息系統(GIS-T)技術，采集車道級的道路信息及道路兩旁的基礎設施,并綜合電子地圖及高清衛星影像數據，對道路的全面情況進行多元信息化展示的平臺下進行操作控制。該系統全面匯集了視頻監控、闖紅燈監測、治安卡口監測、110/122接處警、GPS車輛定位、交通信號控制、交通應急管理、交通信息誘導發布、交通預測短信通知發布、指揮調度管理、輔助決策等多種交通管理技術應用。智能交通指揮管理地理信息系統為交通管理者提供了一個以交通地理信息系統（GIS-T）為基礎的交通管理可視化的環境。

智能交通監控指揮管理地理信息子系統的建設示意圖

智能交通監控指揮管理地理信息子系統的組織結構示意圖