專利名稱：一種虛實(shí)互動(dòng)的交通疏散控制方案的優(yōu)化方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于城市交通控制與管理領(lǐng)域，具體涉及虛擬交通系統(tǒng)和實(shí)際交通系統(tǒng)虛實(shí)互動(dòng)的交通疏散輔助決策支持系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
城市交通是ー個(gè)典型的復(fù)雜系統(tǒng)，覆蓋范圍廣，包含內(nèi)容多，其管理與控制具有很大難度，交通疏散控制方案的優(yōu)化是其中具有代表性的難題之一。交通疏散一般發(fā)生在大型活動(dòng)舉辦或突發(fā)事件發(fā)生期間，在有限的時(shí)間和空間內(nèi)聚積了大量的車輛和行人，交通壓カ很大，交通事故等異常事件都會(huì)對(duì)疏散過程產(chǎn)生嚴(yán)重影響，疏散過程能否順利完成對(duì)活動(dòng)進(jìn)行具有決定性的影響作用。一般來說，交通疏散方案的制定與優(yōu)化要考慮兩個(gè)步驟。首先，需要分析疏散過程中的交通需求，以保證交通疏散方案能滿足交通需求，在此基礎(chǔ)上，要考慮天氣環(huán)境等外界因素的影響作用，并生成相應(yīng)的處理預(yù)案。發(fā)明專利申請(qǐng)“ー種大型活動(dòng)中未知交通方式來源客流推測(cè)方法”(申請(qǐng)?zhí)朇N201110080984. 5)能結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)大型活動(dòng)期間即將達(dá)到活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)客流的短時(shí)間預(yù)測(cè)，其本質(zhì)相當(dāng)于交通流數(shù)據(jù)的時(shí)間序列分析方法?，F(xiàn)有的交通疏散控制方案優(yōu)化一般建立在數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，這些方法很難完整描述實(shí)際的交通場(chǎng)景，尤其是對(duì)干天氣環(huán)境等外界影響缺乏有效的建模手段，難以保證優(yōu)化結(jié)果的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決交通疏散場(chǎng)景復(fù)雜，疏散控制方案難以優(yōu)化的問題而提出了ー種虛擬交通系統(tǒng)和實(shí)際交通系統(tǒng)互動(dòng)的交通疏散控制方案優(yōu)化系統(tǒng)與方法，通過虛擬系統(tǒng)和實(shí)際系統(tǒng)之間的交互，為交通疏散過程提供決策支持。本發(fā)明公開了ー種虛實(shí)互動(dòng)的交通疏散控制方案優(yōu)化系統(tǒng)，其包括實(shí)際交通系統(tǒng)、虛擬交通系統(tǒng)和決策支持平臺(tái)，其中實(shí)際交通系統(tǒng)，采集現(xiàn)場(chǎng)的交通信息，井根據(jù)最優(yōu)的交通疏散控制方案通過向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)布交通控制與管理命令，實(shí)現(xiàn)交通疏散過程；虛擬交通系統(tǒng)，模擬決策支持平臺(tái)發(fā)送的交通疏散場(chǎng)景，并在模擬的交通疏散場(chǎng)景下執(zhí)行決策支持平臺(tái)發(fā)送的各個(gè)交通疏散控制方案，并采集不同交通疏散控制方案下的交通信息；決策支持平臺(tái)，包含疏散場(chǎng)景生成模塊、疏散方案生成模塊和疏散結(jié)果評(píng)價(jià)模塊；其中，疏散場(chǎng)景生成模塊根據(jù)實(shí)際交通系統(tǒng)所采集的現(xiàn)場(chǎng)交通信息構(gòu)建交通疏散場(chǎng)景，并發(fā)送該交通疏散場(chǎng)景至虛擬交通系統(tǒng)；疏散方案生成模塊根據(jù)所構(gòu)建的交通疏散場(chǎng)景生成不同的交通疏散控制方案，并發(fā)送至虛擬交通系統(tǒng)；疏散結(jié)果評(píng)價(jià)模塊根據(jù)虛擬交通系統(tǒng)所采集的交通信息評(píng)價(jià)各個(gè)不同的交通疏散控制方案，最終給出最優(yōu)的交通疏散控制方案。本發(fā)明還公開了ー種虛實(shí)互動(dòng)的交通疏散控制方案優(yōu)化方法，其包括步驟101.根據(jù)從實(shí)際交通系統(tǒng)中所采集的交通信息構(gòu)建交通疏散場(chǎng)景，并由虛擬交通系統(tǒng)模擬執(zhí)行所述交通疏散場(chǎng)景；步驟102.在所構(gòu)建的交通疏散場(chǎng)景下，生成不同的交通疏散控制方案，并由虛擬交通系統(tǒng)在所述交通疏散場(chǎng)景下模擬執(zhí)行所述交通疏散控制方案；步驟103.采集模擬執(zhí)行所述不同的交通疏散控制方案的過程中的交通信息，并根據(jù)所采集的交通信息對(duì)各個(gè)不同的交通疏散控制方案進(jìn)行評(píng)價(jià)；步驟104.根據(jù)所述評(píng)價(jià)得到的結(jié)果獲得最優(yōu)的交通疏散控制方案，并由實(shí)際交通系統(tǒng)執(zhí)行所述最優(yōu)的交通疏散控制方案。所述方法還包括，在異常天氣情況下，根據(jù)異常天氣狀況調(diào)整所構(gòu)建的交通疏散控制方案。本發(fā)明通過實(shí)際系統(tǒng)與虛擬系統(tǒng)之間的虛實(shí)交互，為解決交通疏散方案的優(yōu)化提供了新的思路，在提高可實(shí)施性的同時(shí)，能夠更加完整地描述實(shí)際交通場(chǎng)景，以提供合理、可靠的優(yōu)化和評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)保障疏散期間交通系統(tǒng)安全、可靠、高效、有序運(yùn)行具有重要作用。


圖1是本發(fā)明提出的一種虛實(shí)互動(dòng)的疏散控制方案優(yōu)化系統(tǒng)的框圖。圖2是本發(fā)明提出的一種虛實(shí)互動(dòng)的疏散控制方案優(yōu)化方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步詳細(xì)說明。本發(fā)明提出的一種虛實(shí)互動(dòng)的交通疏散控制方案優(yōu)化系統(tǒng)PS，包括數(shù)據(jù)庫DB、模型庫MD、實(shí)際交通系統(tǒng)RE、虛擬交通系統(tǒng)AE、決策支持平臺(tái)CP和疏散方案庫H)。數(shù)據(jù)庫模塊DB中存放交通系統(tǒng)建模所需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括城市路網(wǎng)、場(chǎng)所分布、人口分布、規(guī)章制度和檢測(cè)數(shù)據(jù)。模型庫模塊MD中存放交通系統(tǒng)建模所需要的基礎(chǔ)模型，包括活動(dòng)計(jì)劃模型、活動(dòng)地點(diǎn)選擇模型、出行路線選擇模型、心理活動(dòng)模型和駕駛行為模型。數(shù)據(jù)庫和模型庫模塊分別表示了城市交通系統(tǒng)的靜態(tài)特征和動(dòng)態(tài)特征，它們都來源于實(shí)際交通系統(tǒng)，具有開放接ロ，能接入人口調(diào)查、出行調(diào)查等數(shù)據(jù)信息，也能由用戶手工輸入。實(shí)際交通系統(tǒng)RE是由人、車、路和交通疏散控制系統(tǒng)等構(gòu)成的實(shí)際交通系統(tǒng)，受交通疏散方案的控制，根據(jù)交通疏散方案通過向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)布交通控制與管理命令，實(shí)現(xiàn)實(shí)際交通疏散過程。實(shí)際交通系統(tǒng)RE還包括交通流參數(shù)采集設(shè)備，采集疏散場(chǎng)所周邊的交通流參數(shù)。虛擬交通系統(tǒng)AE模擬實(shí)際的交通疏散場(chǎng)景，與實(shí)際交通系統(tǒng)一起構(gòu)成虛實(shí)互動(dòng)的平行系統(tǒng)。在虛擬交通系統(tǒng)AE中配置虛擬的交通信息采集設(shè)備，采集虛擬環(huán)境中的交通流參數(shù)。虛擬交通系統(tǒng)AE中的城市路網(wǎng)、場(chǎng)所分布、人口分布、規(guī)章制度等數(shù)據(jù)來源于實(shí)際交通系統(tǒng)，并和實(shí)際交通系統(tǒng)保持一致。虛擬交通系統(tǒng)的每個(gè)虛擬人具有自己的活動(dòng)計(jì)劃，當(dāng)虛擬人準(zhǔn)備進(jìn)行下一個(gè)活動(dòng)計(jì)劃時(shí)，采用模型庫中的活動(dòng)地點(diǎn)選擇模型Ml計(jì)算每個(gè)場(chǎng)所作為活動(dòng)場(chǎng)所的概率，根據(jù)場(chǎng)所的概率采用Monte Carlo方法選擇ー個(gè)場(chǎng)所作為活動(dòng)場(chǎng)所。活動(dòng)場(chǎng)所確定后，虛擬人采用模塊庫中的出行路線選擇模型M2選擇從當(dāng)前位置到活動(dòng)場(chǎng)所的路線作為出行路線。這里的Ml和M2可以是任意合理的隨機(jī)選擇模型，例如，虛擬人(記為i)的某個(gè)活動(dòng)(記為j)選擇某活動(dòng)地點(diǎn)(記為k)的活動(dòng)地點(diǎn)選擇概率模型Ml可以表示為
權(quán)利要求
1.一種虛實(shí)互動(dòng)的交通疏散控制方案優(yōu)化系統(tǒng)，其包括實(shí)際交通系統(tǒng)、虛擬交通系統(tǒng)和決策支持平臺(tái)，其中 實(shí)際交通系統(tǒng)，采集現(xiàn)場(chǎng)的交通信息，井根據(jù)最優(yōu)的交通疏散控制方案通過向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)布交通控制與管理命令，實(shí)現(xiàn)交通疏散過程； 虛擬交通系統(tǒng)，模擬決策支持平臺(tái)發(fā)送的交通疏散場(chǎng)景，并在模擬的交通疏散場(chǎng)景下執(zhí)行決策支持平臺(tái)發(fā)送的各個(gè)交通疏散控制方案，并采集不同交通疏散控制方案下的交通信息； 決策支持平臺(tái)，包含疏散場(chǎng)景生成模塊、疏散方案生成模塊和疏散結(jié)果評(píng)價(jià)模塊； 其中，疏散場(chǎng)景生成模塊根據(jù)實(shí)際交通系統(tǒng)所采集的現(xiàn)場(chǎng)交通信息構(gòu)建交通疏散場(chǎng)景，并發(fā)送該交通疏散場(chǎng)景至虛擬交通系統(tǒng)；疏散方案生成模塊根據(jù)所構(gòu)建的交通疏散場(chǎng)景生成不同的交通疏散控制方案，并發(fā)送至虛擬交通系統(tǒng)；疏散結(jié)果評(píng)價(jià)模塊根據(jù)虛擬交通系統(tǒng)所采集的交通信息評(píng)價(jià)各個(gè)不同的交通疏散控制方案，最終給出最優(yōu)的交通疏散控制方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，決策支持平臺(tái)還包括天氣場(chǎng)景生成模塊，其用于在天氣異常時(shí)，根據(jù)異常天氣情況調(diào)整所述疏散場(chǎng)景生成模塊所構(gòu)建的交通疏散場(chǎng)景，并將調(diào)整后的交通疏散場(chǎng)景發(fā)送至虛擬交通系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬交通系統(tǒng)在運(yùn)行過程中調(diào)整自身運(yùn)行參數(shù)，使得虛擬交通系統(tǒng)與實(shí)際交通系統(tǒng)同步運(yùn)行，所述自身運(yùn)行參數(shù)包括虛擬人在道路周邊活動(dòng)場(chǎng)所上開展活動(dòng)的概率、虛擬人選擇該條道路出行的概率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬交通系統(tǒng)和實(shí)際交通系統(tǒng)之間是否同步根據(jù)以下條件是否同時(shí)成立來判斷 1)實(shí)際交通系統(tǒng)與虛擬交通系統(tǒng)中所檢測(cè)的交通數(shù)據(jù)的差異是否在閾值范圍內(nèi)； 2)實(shí)際交通系統(tǒng)與虛擬交通系統(tǒng)之間所檢測(cè)的交通數(shù)據(jù)的波動(dòng)差異是否在閾值范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過地感線圈檢測(cè)器和視頻檢測(cè)器檢測(cè)實(shí)際交通系統(tǒng)中的交通數(shù)據(jù)，其中所述交通數(shù)據(jù)包括行人和車輛的速度、數(shù)量和密度分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，決策支持平臺(tái)中的疏散場(chǎng)景生成模塊，根據(jù)實(shí)際交通系統(tǒng)中的交通疏散需求，在虛擬交通系統(tǒng)中構(gòu)建交通疏散場(chǎng)景，疏散場(chǎng)景的內(nèi)容包括 1)場(chǎng)所分布情況，包括居住區(qū)、辦公區(qū)、學(xué)校、商業(yè)區(qū)、休閑娛樂區(qū)分布位置、面積和容納人數(shù)信息； 2)活動(dòng)計(jì)劃模型參數(shù)，包括虛擬人一天中要開展的活動(dòng)類型、活動(dòng)時(shí)間、活動(dòng)場(chǎng)所； 3)出行計(jì)劃模塊參數(shù)，包括出行時(shí)間、出行路線、出行方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述疏散方案生成模塊根據(jù)交通疏散場(chǎng)景內(nèi)需要疏散的人和車的數(shù)量及其在疏散區(qū)域內(nèi)的分布情況和疏散時(shí)間要求生成不同的交通疏散控制方案。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述疏散結(jié)果評(píng)價(jià)模塊從道路交通流參數(shù)、疏散時(shí)間、公共交通運(yùn)カ負(fù)荷、運(yùn)輸企業(yè)成本四個(gè)方面評(píng)價(jià)疏散控制方案。
9.一種虛實(shí)互動(dòng)的交通疏散控制方案優(yōu)化方法，其包括步驟101.根據(jù)從實(shí)際交通系統(tǒng)中所采集的交通信息構(gòu)建交通疏散場(chǎng)景，并由虛擬交通系統(tǒng)模擬執(zhí)行所述交通疏散場(chǎng)景； 步驟102.在所構(gòu)建的交通疏散場(chǎng)景下，生成不同的交通疏散控制方案，并由虛擬交通系統(tǒng)在所述交通疏散場(chǎng)景下模擬執(zhí)行所述交通疏散控制方案； 步驟103.采集模擬執(zhí)行所述不同的交通疏散控制方案的過程中的交通信息，并根據(jù)所采集的交通信息對(duì)各個(gè)不同的交通疏散控制方案進(jìn)行評(píng)價(jià)； 步驟104.根據(jù)所述評(píng)價(jià)得到的結(jié)果獲得最優(yōu)的交通疏散控制方案，并由實(shí)際交通系統(tǒng)執(zhí)行所述最優(yōu)的交通疏散控制方案。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，在異常天氣情況下，根據(jù)異常天氣狀況調(diào)整所構(gòu)建的交通疏散控制方案。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種虛實(shí)互動(dòng)的交通疏散控制方案優(yōu)化系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)庫、模型庫、實(shí)際交通系統(tǒng)、虛擬交通系統(tǒng)、決策支持平臺(tái)和疏散方案庫。虛擬交通系統(tǒng)與實(shí)際交通系統(tǒng)進(jìn)行交互同步，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通疏散環(huán)境的“平行”描述，決策支持平臺(tái)包括疏散場(chǎng)景生成、天氣場(chǎng)景生成、疏散方案生成和疏散結(jié)果評(píng)價(jià)四個(gè)模塊，完成大型活動(dòng)期間的交通疏散實(shí)驗(yàn)功能，生成正常和異常天氣條件下的交通疏散場(chǎng)景，并對(duì)疏散方案效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。該優(yōu)化系統(tǒng)通過虛擬系統(tǒng)和實(shí)際系統(tǒng)之間的交互，為交通疏散過程提供決策支持。
文檔編號(hào)G06Q50/26GK103065208SQ20131003728
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者朱鳳華, 劉勝, 王飛躍, 呂宜生, 葉佩軍, 熊剛, 董西松 申請(qǐng)人:東莞中國(guó)科學(xué)院云計(jì)算產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與育成中心, 中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所