随着我国经济社会的持续、快速发展，以及交通基础设施不断的完善，交通运输在国民经济和社会发展中的作用越来越重要，同时交通安全、交通拥挤等交通问题在城市交通中也越来越明显，严重地制约了城市的发展。信息技术的迅猛发展，交通科技日新月异，新技术的应用已成为了人们解决城市交通问题的有力手段，不仅出现了大量的智能交通产品，也针对城市交通的“顽疾”提出了很多的城市交通的优化方案和策略。

智慧信号灯仿真平台基于VISSIM交通仿真软件，利用VISSIM COM Server接口技术，将交通仿真软件与道路交通信号控制系统无缝对接，为研究先进的智能交通技术提供新的方法，使得智能控制算法的研究分析更加高效和实用。

二、智慧信号灯仿真平台

（一）系统概述

VISSIM交通仿真软件是用于模拟和分析各种交通条件下（车道设置、交通构成、交通信号等）交通运行状况，是评价交通工程设计和交通规划方案的有效工具，通过对路口以及路网的调查，将模拟显示交通现状并通过图形动画实现，VISSIM也同时提供了COM接口。

通过对VISSIM交通仿真软件的二次开发，运用数据推送接口，对车流量的信息（车辆进入离开，交叉口排队长度，交叉口排队车辆数，车辆速度等信息）进行实时共享，并通过控制方案和控制策略实时控制模拟环境的信号方案。利用VISSIM交通仿真软件的图形动画的直观优势，让仿真软件能够与信号系统完美的结合，充分的发挥仿真软件的特点，为信号系统及相关智能交通产品带来实际的效益。

（二）设计目标

1.为方案决策提供依据

   根据现实路口搭建虚拟场景，使路网的渠化、车流状态、交通控制逻辑等可视化的展示，更加直观地体现各种方案的优劣，以及为各种方案提供排队长度、延误等交通评价指标的数据评比，使决策与方案更具备客观性和科学性。

2.为研发提供全方位的数据

   不同产品的研发需要不同的数据和环境，针对研发的需求，搭建虚拟场景，提供研发所需要的交通数据，实现数据实时共享，直观的展现功能算法的效果，同时能及时发现产品的问题，提高研发工作的效率。

3.为测试提供全面的场景

   新的产品需要经过全面的测试才能安全的投入市场，智能交通的产品对于产品的安全性尤为重视。智能交通的产品需要在各种环境，各种场景下进行全面的测试，测试不仅限制于设备、场所等硬件条件，同时需要提供大量的人力物力。仿真平台系统为后续的测试阶段提供各种虚拟应用场景，将测试效果通过图形动画实现，更加直观的展现测试效果，保证产品质量。

4.为人员培训提供平台

   为了公司的快速发展，公司需要不断对新老员工进行技术培训，让新员工尽快的融入工作，让老员工快速的了解新的产品、新的功能，智慧信号灯仿真平台可以提供各种虚拟应用场景，实现硬件在环无缝对接，更加直观的展现产品的功能和效果。

（三）总体架构

1.系统拓扑

   虚拟环境的控制逻辑由信号系统实时提供与控制，同时信号系统的相关数据均由虚拟环境实时提供。图1是智慧信号灯仿真平台的系统拓扑图，从系统拓扑图中，我们可以清晰地看出各个环节之间的数据信息的传输和共享，VISSIM交通仿真软件根据路口实地调查，搭建虚拟应用场景，提供人、车、路等交通因素，准确的再现交通供给、交通需求和交通环境等特征，再通过中转系统实现与信号系统进行数据传输，信号系统则将策略、方案以及控制通过中转系统实时控制虚拟场景。充分考虑智慧信号灯仿真平台的真实性和可靠性，系统与硬件产品之间的数据以及灯色控制实时共享，数据的准确性与真实性也要求较高，两者之间相辅相成。

 

图1 系统拓扑图

 

2.应用流程描述

   图2为智慧信号灯应用流程图，通过图2可以清晰地看到各环节之间的作用与联系，通过对交叉口的实地调查，得到路口的渠化和交通组织，以及其交通流量、通行能力、排队长度等交通数据。根据调查的数据，利用VISSIM交通仿真软件进行仿真建模，再现路口渠化状况，充分利用仿真软件的图形动画，将路网的交通流运行规律和交通控制可视化的展示，信号系统则实时的将控制策略、控制方案推送并控制虚拟交叉口。仿真软件实时的将交通数据推送给信号系统，同时以动画的形式展示控制策略、控制方案的效果，并提供交通评价所需的评价指标，通过对多个方案的效果对比以及评价指标的对比，快速、有效地评比出最“优”的策略和方案。降低由于方案决策的失误而带来的不必要的麻烦和损失，使得方案的效果更加的直观明了，使方案的决策更加的客观性、科学性。

 

图2 应用流程图

三、应用案例

（一）“左转借道”方案仿真测试

   图3是对一个路口进行信号优化工作而建立的仿真模型，对现场交通调查，提出“左转借道”的优化方案策略，通过对原方案与优化方案效果进行对比，实施优化方案后的交叉口左转排队减少，交叉口通行效率大大的提高，效果显著，通过现场的方案的实施，验证了优化方案的科学性。

 

图3“左转借道”方案建模场景

 

（二）公交优先系统仿真测试

信号系统公交信号优先控制功能测试中，智慧信号灯仿真平台向信号系统实时提供公交车数据，如公交车的车牌，速度，位置等信息，信号系统通过所提供的公交车数据，实施交通信号主动优先控制，测试人员通过观测图形动画，来测试信号系统公交优先功能的效果，同时对效果进行评估。图4是正在对信号系统的公交优先的功能进行测试的虚拟场景， 图5则是智慧信号灯仿真平台实时为信号系统推送控制所需要的公交车辆信息，信号系统通过提供的信息控制交叉口实施公交优先，经过测试公交车可以迅速通过交叉口。

在衢州城市大脑项目中，公交优先控制功能效果显著。在现有交通信号控制系统的基础上，通过线路上的公交车辆GPS定位数据实时采集并上传，信号机识别出即将通过路口的车辆，通过对公交车辆的需求的判断，交通信号控制系统可以选择性地进行在系统优化状态下的公交优先控制，这种公交车辆识别与优先控制的模式，提高了安装了识别终端的公交车辆在路口率。

 

图4公交优先测试场景

 

 

图5智慧信号灯仿真平台推送数据

 

四、总结与展望

基于VISSIM交通仿真软件的智慧信号灯仿真平台在研发阶段、测试阶段、决策阶段都有着重要的作用，不仅大大提高研发与测试的效率，也提高产品的质量；不仅减少大量人力物力的投入，也提高决策的科学性和客观性。航天大为基于智慧信号灯仿真平台的应用上战绩显著，在交通信号配时优化方面，为多地拥堵路口路段进行“医治”，效果显著。

VISSIM是以单个车辆为单元的微观交通仿真，无论是宏观、中观还是微观，任何交通仿真是不可能100%与实际吻合的。但这并不影响仿真在智能交通领域的应用，航天大为会继续努力，通过优化流程、改进建模、保证质量等手段提升仿真效果，增添复杂应用场景，为更多的交通信号控制算法提供评价和保障。

 （作者：江苏航天大为科技股份有限公司   此文章由中国智慧交通网独家发布，转载需注明来源“中国智慧交通网”）