專利名稱：基于可變區(qū)域劃分的分布式交通仿真系統(tǒng)及仿真方法
技術領域：
本發(fā)明涉及信息技術行業(yè)模擬與仿真技術領域，尤其涉及一種基于可變區(qū)域劃分的分布式交通仿真系統(tǒng)及仿真方法。
背景技術：
基于交通仿真的優(yōu)化調(diào)度和控制被認為是優(yōu)化車輛調(diào)度和信號控制方案、緩解交通擁堵的有效方法。大城市存在路網(wǎng)規(guī)模大、人車數(shù)量多的特點，因此通常將大區(qū)域劃分為多個小區(qū)域在多臺計算機上分布式并行仿真，以達到提高仿真運行速度的目的。
目前所有的分布式交通仿真的實現(xiàn)技術主要有面向服務的架構(Service Oriented Architecture,簡稱 S0A)和高層體系架構(High Level Architecture,簡稱HLA) 兩種，在區(qū)域劃分上均采用固定的區(qū)域劃分方式。由于大城市的潮汐交通的特點，人口在不同區(qū)域間流動，特定區(qū)域內(nèi)人口數(shù)量隨時間變化，特定區(qū)域交通仿真的速度隨著該區(qū)域人口數(shù)量變化。
分布式仿真的實時速度取決于實時速度最慢的仿真服務器，采用固定區(qū)域劃分的分布式交通仿真方法由于不能根據(jù)區(qū)域人口變化動態(tài)調(diào)整仿真區(qū)域劃分，使得計算負載無法均衡，計算資源無法充分利用，仿真速度提高有限。發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術問題
為解決上述的一個或多個問題，本發(fā)明提供了一種分布式交通仿真系統(tǒng)及仿真方法，以均衡各仿真服務器的負載，充分利用其計算資源，提高整體仿真速度。
( 二 )技術方案
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種分布式交通仿真系統(tǒng)，該分布式交通仿真系統(tǒng)包括區(qū)域劃分服務器，用于提供路網(wǎng)文件及對應N個時間段的區(qū)域劃分方案；區(qū)域協(xié)調(diào)服務器，與所述區(qū)域劃分服務器相連接，用于根據(jù)所述路網(wǎng)文件生成全路網(wǎng)模型，對所述 N個時間段中的每一個時間段，將所述全路網(wǎng)模型由該時間段對應的區(qū)域劃分方案進行分解，生成M個區(qū)域路網(wǎng)模型，并將該區(qū)域路網(wǎng)模型分發(fā)至相應的區(qū)域仿真服務器；區(qū)域仿真服務器群，由M臺區(qū)域仿真服務器組成臺仿真服務器中的每一臺仿真服務器均與所述區(qū)域協(xié)調(diào)服務器相連接，用于在所述N個時間段中的每一個時間段，根據(jù)該時間段的所轄區(qū)域的區(qū)域路網(wǎng)模型進行交通仿真。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種分布式交通仿真方法。該分布式仿真方法包括步驟A，區(qū)域劃分服務器生成對應不同時間段的區(qū)域劃分方案序列，存儲該區(qū)域劃分方案序列及路網(wǎng)文件；步驟B，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器根據(jù)所述路網(wǎng)文件生成全路網(wǎng)模型，對所述 N個時間段中的每一個時間段，將所述全路網(wǎng)模型由該時間段對應的區(qū)域劃分方案進行分解，生成M個區(qū)域路網(wǎng)模型，并將該區(qū)域路網(wǎng)模型分發(fā)至相應的區(qū)域仿真服務器；步驟C， 區(qū)域仿真服務器群中的第m臺仿真服務器，對于所述N個時間段中的第n個時間段，根據(jù)該時間段的所轄區(qū)域的區(qū)域路網(wǎng)模型進行交通仿真，所述m = 1,2,……，M，所述n = 1， 2，......，N。
(三)有益效果
綜上所述，本發(fā)明基于可變區(qū)域劃分的分布式交通仿真系統(tǒng)及仿真方法具有以下有益效果
(I)相對于現(xiàn)有方法，采用可變區(qū)域劃分方法，讓區(qū)域劃分適應人口潮汐流動而變動，避免了人口潮汐流動造成的仿真服務器負載不平衡問題，提高了分布式仿真運行速度；
(2)提高了仿真速度之后，將使得基于仿真的大城市交通優(yōu)化調(diào)度與控制成為可倉泛。


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圖域分解圖。I為本發(fā)明實施例分布式交通仿真系統(tǒng)的架構示意圖 2為本發(fā)明實施例分布式交通仿真方法的實現(xiàn)流程圖 3為本發(fā)明實施例分布式交通仿真方法的數(shù)據(jù)流程圖 4為對本發(fā)明實施例分布式交通仿真方法進行驗證試驗時采用的路網(wǎng)圖；5為對本發(fā)明實施例分布式交通仿真方法進行驗證試驗時對路網(wǎng)按時段的區(qū)具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應了解，參數(shù)無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內(nèi)近似于所述值。
本發(fā)明中，按照將一個長的時間段劃分為多個連續(xù)的短時間段，在短時間段內(nèi)人車在路網(wǎng)上分布的變化比總的時間段內(nèi)人車分布變化小得多。在每個短時間段內(nèi)，依據(jù)人車分布規(guī)律采用一種區(qū)域劃分方案，減小區(qū)域間人車數(shù)在時間段上的變化，達到平衡各仿真服務器負載的目的。
在本發(fā)明的一個示例性實施例中，提供了一種基于可變區(qū)域劃分的分布式交通仿真系統(tǒng)。圖I為本發(fā)明實施例分布式交通仿真系統(tǒng)架構示意圖。如圖I所示，本實施例基于可變區(qū)域劃分的分布式交通仿真系統(tǒng)分為三大部分區(qū)域劃分服務器I、區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2和區(qū)域仿真服務器群3 ;其中區(qū)域劃分服務器I含有路網(wǎng)文件庫101、動態(tài)區(qū)域劃分方案管理模塊102和區(qū)域劃分方案庫103 ;區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2包括服務器通信配置模塊201、 路網(wǎng)和區(qū)域劃分方案加載模塊202、仿真控制模塊203、區(qū)域人口進出協(xié)調(diào)模塊204、區(qū)域模型切換協(xié)調(diào)模塊205以及仿真結果統(tǒng)計模塊206 ;區(qū)域仿真服務器群層3由多臺區(qū)域仿真服務器301組成，每臺區(qū)域仿真服務器301包含區(qū)域路網(wǎng)信息加載模塊30101、區(qū)域仿真模塊30102、區(qū)域切換模塊30103和區(qū)域人車進出管理模塊30104。
結合圖1，基于可變區(qū)域路網(wǎng)的分布式交通仿真系統(tǒng)各模塊實現(xiàn)細節(jié)及模塊間關系如下
區(qū)域劃分服務器I中的路網(wǎng)文件庫101存儲路網(wǎng)文件。7
區(qū)域劃分服務器I中的區(qū)域劃分方案庫103存儲大規(guī)模路網(wǎng)的區(qū)域劃分方案序列 (包含多個連續(xù)時間段信息和對應的區(qū)域劃分方案信息)。
區(qū)域劃分服務器I中的動態(tài)區(qū)域劃分方案管理模塊102負責加載路網(wǎng)文件，依據(jù)路網(wǎng)文件和時間段生成區(qū)域劃分方案序列。對于全天交通仿真，按照早高峰起點、早高峰中點、早高峰中點、晚高峰起點、晚高峰中點、晚高峰重點將全天劃分為6個時間段，每個時間段采用一種區(qū)域劃分方案。
區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2中的路網(wǎng)和區(qū)域劃分方案加載模塊202負責①從路網(wǎng)文件庫 101和區(qū)域劃分方案庫103讀取路網(wǎng)和區(qū)域劃分文件；②生成區(qū)域劃分方案序列，由在時間段上連續(xù)的區(qū)域劃分方案構成；每一個區(qū)域劃分方案由時間段信息和構成完整路網(wǎng)的多個區(qū)域模型組成為每一個區(qū)域劃分方案生成所有區(qū)域的虛擬口岸，描述區(qū)域間連接信息； 每一個虛擬口岸含有連接的區(qū)域和道路信息，人車在虛擬口岸實現(xiàn)區(qū)域跨越；④針對每一次區(qū)域切換，為每一臺仿真服務器生成新增子區(qū)域和新減子區(qū)域，以備區(qū)域切換協(xié)調(diào)使用。
區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2中的區(qū)域人口進出協(xié)調(diào)模塊204負責①接收各仿真服務器 301發(fā)送的離開仿真區(qū)域的人車數(shù)據(jù)；②按人車即將進入?yún)^(qū)域整理接收到的人車數(shù)據(jù)向各仿真服務器301發(fā)送進入相應仿真區(qū)域的人車數(shù)據(jù)。
區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2中的區(qū)域模型切換協(xié)調(diào)模塊205負責在區(qū)域切換時，①接收各仿真服務器301發(fā)送的其即將去除的子區(qū)域的路網(wǎng)人車數(shù)據(jù)；②按各仿真服務器301即將新增子區(qū)域整理接收到的路網(wǎng)人車數(shù)據(jù)；③向各仿真服務器301發(fā)送相應新增子區(qū)域的路網(wǎng)人車數(shù)據(jù)。
區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2中的服務器通信配置模塊201配置區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2和各仿真服務器301的名稱、編號、IP地址、端口等信息，以備區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2與仿真服務器301之間的通信時使用。
區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2中的仿真控制模塊203負責①仿真準備；②啟動仿真；③暫停仿真；④終止仿真。
區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2中的仿真結果統(tǒng)計模塊206負責①統(tǒng)計仿真結果，計算指標； ②以表格、圖形等形式向用戶展現(xiàn)仿真結果。
區(qū)域仿真服務器301中的區(qū)域路網(wǎng)信息加載模塊30101負責①從區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2接收本服務器區(qū)域路網(wǎng)模型序列；由多個連續(xù)的時間段和時間段對應的區(qū)域路網(wǎng)模型構成；②從區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2接收本服務器負責的每個仿真區(qū)域的虛擬口岸信息；③從區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2接收本服務器的每一次區(qū)域切換的新增子區(qū)域和新減子區(qū)域。
區(qū)域仿真服務器301中的區(qū)域仿真模塊30102負責①仿真區(qū)域交通模型并實時統(tǒng)計仿真結果；②將區(qū)域仿真結果發(fā)送到區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2。
區(qū)域仿真服務器301中的區(qū)域切換模塊30103負責在區(qū)域切換時，①向區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2發(fā)送其即將去除的子區(qū)域的路網(wǎng)人車數(shù)據(jù)接收區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2發(fā)送的本服務器即將新增子區(qū)域的路網(wǎng)人車數(shù)據(jù)。
區(qū)域仿真服務器301中的區(qū)域人車進出管理模塊30104負責①向區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2發(fā)送即將通過虛擬口岸離開本區(qū)域的人車數(shù)據(jù)接收區(qū)域協(xié)調(diào)服務器2發(fā)送的通過虛擬口岸進入本區(qū)域的人車數(shù)據(jù)。
圖2為本發(fā)明實施例分布式交通仿真方法的實現(xiàn)流程圖；圖3為本發(fā)明實施例分布式交通仿真方法的數(shù)據(jù)流程圖。如圖2和圖3所示，基于可變區(qū)域劃分的分布式交通仿真方法包括以下步驟
步驟I、區(qū)域劃分服務器(圖I中的I)從路網(wǎng)文件庫(圖I中的101)讀取大規(guī)模路網(wǎng)文件；
步驟2、區(qū)域劃分服務器(圖I中的I)生成人車數(shù)據(jù)和OD矩陣；
交通起止點調(diào)查又稱為OD交通量調(diào)查，OD交通量就是指起、終點間的交通出行量,“0”來源于英文Origin, “D”來源于英文Destination。OD交通量調(diào)查的結果用一二維表來表不，成為OD矩陣。
步驟3、區(qū)域劃分服務器(圖I中的I)生成區(qū)域劃分方案序列。包括步驟3_1、步驟3_2和步驟3_3。
步驟3_1、在時間段上取早高峰起點、早高峰中點、早高峰終點、晚高峰起點、晚高峰中點、晚高峰終點共6個時間節(jié)點；每兩個相鄰時間點構成一個時間段，一共構成6個時間段；
步驟3_2、每個時間段段采用一種區(qū)域劃分方案；預估這6個時間段的人車在路網(wǎng)的分布，依據(jù)人車分布給出6種區(qū)域劃分方案；
步驟3_3、將時間段和對應區(qū)域劃分方案組成大規(guī)模路網(wǎng)的區(qū)域劃分方案序列，并保存到區(qū)域劃分方案庫(圖I中的103)；
步驟4、用戶從區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)讀取區(qū)域劃分服務器(圖I中的I) 上路網(wǎng)文件庫(圖I中的101)和區(qū)域劃分方案庫(圖I中的103)的路網(wǎng)文件和相應的區(qū)域劃分方案序列文件，生成路網(wǎng)模型和區(qū)域劃分方案序列模型；假設區(qū)域劃分方案序列模型包含N個時間段，每個時間段內(nèi)路網(wǎng)被分為M個區(qū)域；包含步驟4_1、步驟4_2、步驟4_3、 步驟4_4 ；
步驟4_1、根據(jù)路網(wǎng)文件生成包含所有區(qū)域的大規(guī)模路網(wǎng)模型；
步驟4_2、按照時間順序為區(qū)域劃分方案序列中的時間段編號，順序為I，2，......，N;針對時間段n(n = 1,2,......，N)，依據(jù)其區(qū)域劃分方案，從步驟4. I生成的大規(guī)模路網(wǎng)模型中復制出所有的區(qū)域路網(wǎng)模型，并按照復制順序為它們編號，順序為1， 2，......,M ；
步驟4_3、為時間段n(n = 1,2,3,......,N)內(nèi)的第m個區(qū)域(I, 2,......,M)生成虛擬口岸，虛擬口岸指的是相鄰區(qū)域間人車跨區(qū)域所經(jīng)過的虛擬路網(wǎng)節(jié)點；
步驟5、將各仿真服務器(圖I中的301)編號為1，2，......，M(仿真服務器數(shù)量和路網(wǎng)分解區(qū)域數(shù)量相同)；區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)和各仿真服務器(圖I中的 301)進行仿真準備，該步驟分為步驟5_1、步驟5_2、步驟5_3、步驟5_4、步驟5_5 ；
步驟5_1、對比時間段n (n = 2, 3,......, N)內(nèi)的區(qū)域路網(wǎng)模型m(m = I,2，......，M)與時間段n-1內(nèi)的區(qū)域路網(wǎng)模型m的差異，生成時間段n內(nèi)的區(qū)域路網(wǎng)模型m的新增子區(qū)域模型和新減子區(qū)域模型，將新增子區(qū)域模型和新減子區(qū)域模型編號為m ；
步驟5_2、仿真服務器m(m= 1,2,......，M)(圖I中的301)從區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)按照編號順序讀取時間段n(n = 1,2,......，N)內(nèi)的區(qū)域路網(wǎng)模型m ；
步驟5_3、仿真服務器m(m= 1,2,......，M)(圖I中的301)從區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)按照編號順序讀取時間段n(n = 2，......，N)內(nèi)的新增子區(qū)域模型m和新CN 102542106 A減子區(qū)域模型m;
步驟5_4、仿真服務器m(m= 1,2,......，M)(圖I中的301)從區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)按照編號順序讀取時間段n(n = 1,2,......，N)內(nèi)的區(qū)域路網(wǎng)模型m的虛擬口岸信息；
步驟5_5、區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)和仿真服務器m(m = 1,2,......，M)(圖I中的301)將當前時間段設為時間段I ;仿真服務器m(m = 1,2,......，M)(圖I中的2)加載時間段I內(nèi)區(qū)域路網(wǎng)模型m ；
步驟6、區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)向各仿真服務器(圖I中的301)發(fā)出啟動仿真信號；
步驟7、各仿真服務器(圖I中的301)同時向前完成單周期仿真運算。包括步驟 7_1、步驟7_2和步驟7_3 ；
步驟7_1、各仿真服務器(圖I中的301)仿真向前推進一個時鐘周期。一般一個仿真周期對應實際交通中的I秒；
步驟7_2、各仿真服務器(圖I中的301)仿真結果實時統(tǒng)計。各仿真服務器在自身仿真向前推進一個時鐘周期后，進行仿真數(shù)據(jù)的實時統(tǒng)計，避免集中統(tǒng)計造成的內(nèi)存占用過大的問題；
步驟7_3、各仿真服務器(圖I中的301)向區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)發(fā)送人車的邊界跨越數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包括當前區(qū)域和道路、跨越的虛擬口岸；
步驟8、區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)向各仿真服務器(圖I中的301)分發(fā)跨越到該服務器所仿真區(qū)域的人車數(shù)據(jù)。
步驟9、各仿真服務器(圖I中的301)依據(jù)接收到的人車跨越數(shù)據(jù)更新仿真區(qū)域；
步驟10、區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)判斷是否到達區(qū)域切換時間點。如果沒有達到區(qū)域切換時間點，則跳轉到步驟12 ；
步驟11、進行區(qū)域切換協(xié)調(diào)；該步驟分為11_1、步驟11_2、步驟11_3、步驟11_4、 步驟11_5 ；
步驟11_1、設當前時間段為時間段n，仿真服務器m(m= 1,2,......，M)(圖I中的301)向區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)發(fā)送時間段n+1的新減子區(qū)域模型m內(nèi)的人車信肩、O
步驟11_2、設當前時間段為時間段n，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)按照時間段n+1的新增子區(qū)域模型m(m= 1,2,......,M)分類整理接收到的新減子區(qū)域模型m(m = I,2，......，M)內(nèi)的人車信息。
步驟11_3、設當前時間段為時間段n，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)向仿真服務器m(m= 1，2，......，M)(圖I中的301)發(fā)送時間段n+1的新增子區(qū)域模型m的人車信肩、O
步驟11_4、設當前時間段為時間段n,仿真服務器m(m = 1,2,......, M)(圖I中的301)利用時間段n+1的區(qū)域仿真模型m替換時間段n的區(qū)域仿真模型m，根據(jù)接收到的新增子區(qū)域模型m的人車信息更新區(qū)域仿真模型m ；
步驟11_5、設當前時間段為時間段n，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)和仿真服務器m(m= 1，2，......，M)(圖I中的301)將當前時間段設為時間段n+1 ;跳轉至步驟7 ;
步驟12、區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)判斷是否達到仿真結束條件。如果沒有達到仿真結束條件，則跳轉到步驟7，進行下一個時鐘周期的仿真；
步驟13、各仿真服務器(圖I中的301)向區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)發(fā)送區(qū)域仿真結果，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器(圖I中的2)統(tǒng)計仿真結果，顯示輸出；
步驟14、退出本次交通仿真。
為了驗證給予工作流技術的分布式交通仿真的可行性，發(fā)明人采用了圖4所示的建立仿真路網(wǎng)(道路總長570千米)，時間段設置為當日19:00到次日19:00。
仿真過程中的區(qū)域劃分方案如圖5所示。通過對仿真區(qū)域的人車分布和出行方案數(shù)據(jù)進行分析，仿真過程分為六個時間段，分別是當日19:00-次日6:00、6:00-7:00、 7:00-8:00,8:00-9:00,9:00-17:00、17:00-18:00 和 18:00-19:00。在不同的時段，人口活動有不同的活動需求，其所在地點和需要的出行也會隨之發(fā)生變化。圖5(a)-圖5(f)分別是這六個時段的區(qū)域劃分結果，圖中的虛線是區(qū)域劃分的邊界。從圖5中可以看出，不同時段的區(qū)域劃分有明顯的不同，通過區(qū)域劃分的調(diào)整，系統(tǒng)將仿真任務均衡地進行劃分，提高仿真服務器的利用率。
在驗證過程中，采用現(xiàn)有的固定區(qū)域劃分方法時，總耗時達到6. 4小時，采用本發(fā)明的可變區(qū)域劃分方法后，時間縮短為3. 7小時，仿真時間顯著縮短，滿足了交通方案評價的需求。
綜上所述，本發(fā)明基于可變區(qū)域劃分的分布式交通仿真系統(tǒng)及仿真方法具有以下有益效果
(I)相對于現(xiàn)有方法，采用可變區(qū)域劃分方法，讓區(qū)域劃分適應人口潮汐流動而變動，避免了人口潮汐流動造成的仿真服務器負載不平衡問題，提高了分布式仿真運行速度；
(2)提高了仿真速度之后，將使得基于仿真的大城市交通優(yōu)化調(diào)度與控制成為可倉泛。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種分布式交通仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括區(qū)域劃分服務器，用于提供路網(wǎng)文件及對應N個時間段的區(qū)域劃分方案； 區(qū)域協(xié)調(diào)服務器，與所述區(qū)域劃分服務器相連接，用于根據(jù)所述路網(wǎng)文件生成全路網(wǎng)模型，對所述N個時間段中的每一個時間段，將所述全路網(wǎng)模型由該時間段對應的區(qū)域劃分方案進行分解，生成M個區(qū)域路網(wǎng)模型，并將該區(qū)域路網(wǎng)模型分發(fā)至相應的區(qū)域仿真服務器；區(qū)域仿真服務器群，由M臺區(qū)域仿真服務器組成；該M臺仿真服務器中的每一臺仿真服務器均與所述區(qū)域協(xié)調(diào)服務器相連接，用于在所述N個時間段中的每一個時間段，根據(jù)該時間段的所轄區(qū)域的區(qū)域路網(wǎng)模型進行交通仿真。
2.根據(jù)權利要求1所述的分布式交通仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述區(qū)域劃分服務器包括路網(wǎng)文件庫，用于存儲路網(wǎng)文件；動態(tài)區(qū)域劃分方案管理模塊，用于加載路網(wǎng)文件，依據(jù)路網(wǎng)文件和時間段生成相應的所述區(qū)域劃分方案；區(qū)域劃分方案庫，用于存儲由多個區(qū)域劃分方案構成的區(qū)域劃分方案序列。
3.根據(jù)權利要求2所述的分布式交通仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述N個時間段包括早高峰起點至早高峰中點的時間段；早高峰中點至早高峰終點的時間段；早高峰終點至晚高峰起點的時間段；晚高峰起點至晚高峰中點的時間段；以及晚高峰中點至晚高峰終點的時間段。
4.根據(jù)權利要求1所述的分布式交通仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述區(qū)域協(xié)調(diào)服務器包括路網(wǎng)和區(qū)域劃分方案加載模塊，用于①從路網(wǎng)文件庫加載路網(wǎng)文件，根據(jù)該路網(wǎng)文件生成包含全部區(qū)域的全區(qū)域路網(wǎng)模型；②從區(qū)域劃分文件庫加載區(qū)域劃分方案序列，依據(jù)區(qū)域劃分方案，從所述全區(qū)域路網(wǎng)模型中復制出全部的區(qū)域路網(wǎng)模型；③為第η個時間段內(nèi)的第m個區(qū)域生成用于描述區(qū)域間連接關系的虛擬口岸；④針對每一次區(qū)域切換，為每一臺仿真服務器生成新增子區(qū)域和新減子區(qū)域；區(qū)域人口進出協(xié)調(diào)模塊，用于①接收各仿真服務器發(fā)送的離開仿真區(qū)域的第一路網(wǎng)人車數(shù)據(jù)；②按人車即將進入?yún)^(qū)域整理接收到的所述第一路網(wǎng)人車數(shù)據(jù)；③向各仿真服務器發(fā)送整理后的進入相應仿真區(qū)域的所述第一路網(wǎng)人車數(shù)據(jù)；區(qū)域模型切換協(xié)調(diào)模塊，用于在區(qū)域切換時，①接收各仿真服務器發(fā)送的其即將去除子區(qū)域，即新減子區(qū)域的第二路網(wǎng)人車數(shù)據(jù)；②按各仿真服務器即將新增子區(qū)域整理接收到的所述第二路網(wǎng)人車數(shù)據(jù)；③向各仿真服務器發(fā)送相應新增子區(qū)域的第二路網(wǎng)人車數(shù)據(jù)；仿真結果統(tǒng)計模塊，用于①從各區(qū)域仿真服務器獲得仿真數(shù)據(jù)，統(tǒng)計仿真結果；②向用戶展現(xiàn)仿真結果。
5.根據(jù)權利要求5所述的分布式交通仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述區(qū)域協(xié)調(diào)服務器還包括仿真控制模塊，用于執(zhí)行①仿真準備；②啟動仿真；③暫停仿真；④終止仿真； 服務器通信配置模塊，用于配置區(qū)域協(xié)調(diào)服務器和各仿真服務器的名稱、編號、IP地址、端口信息。
6.根據(jù)權利要求I所述的分布式交通仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述區(qū)域仿真服務器包括區(qū)域路網(wǎng)信息加載模塊，用于①從區(qū)域協(xié)調(diào)服務器接收本服務器所轄區(qū)域的區(qū)域路網(wǎng)模型序列；②從區(qū)域協(xié)調(diào)服務器接收本服務器所轄區(qū)域的虛擬口岸信息；③從區(qū)域協(xié)調(diào)服務器接收本服務器的每一次區(qū)域切換的新增子區(qū)域和新減子區(qū)域；區(qū)域仿真模塊，用于①對所述區(qū)域路網(wǎng)模型序列進行仿真并實時統(tǒng)計仿真結果將區(qū)域仿真結果發(fā)送到區(qū)域協(xié)調(diào)服務器；區(qū)域切換模塊，用于在區(qū)域切換時，①向區(qū)域協(xié)調(diào)服務器發(fā)送其即將去除的子區(qū)域， 即新減子區(qū)域的路網(wǎng)人車數(shù)據(jù)接收區(qū)域協(xié)調(diào)服務器發(fā)送的本服務器即將新增子區(qū)域的路網(wǎng)人車數(shù)據(jù)；區(qū)域人車進出管理模塊，用于①向區(qū)域協(xié)調(diào)服務器發(fā)送即將通過虛擬口岸離開本區(qū)域的人車數(shù)據(jù)；②接收區(qū)域協(xié)調(diào)服務器發(fā)送的通過虛擬口岸進入本區(qū)域的人車數(shù)據(jù)。
7.一種分布式交通仿真方法，其特征在于，包括步驟A，區(qū)域劃分服務器依據(jù)時間段和存儲的路網(wǎng)文件生成對應不同時間段的區(qū)域劃分方案序列；步驟B，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器根據(jù)所述路網(wǎng)文件生成全路網(wǎng)模型，對所述N個時間段中的每一個時間段，將所述全路網(wǎng)模型由該時間段對應的區(qū)域劃分方案進行分解，生成M個區(qū)域路網(wǎng)模型，并將該區(qū)域路網(wǎng)模型分發(fā)至相應的區(qū)域仿真服務器；步驟C，區(qū)域仿真服務器群中的第m臺仿真服務器，對于所述N個時間段中的第n個時間段，根據(jù)該時間段的所轄區(qū)域的區(qū)域路網(wǎng)模型進行交通仿真，所述m= 1,2,……，M，所述 n = 1,2,......,N。
8.根據(jù)權利要求7所述的分布式交通仿真方法，其特征在于，所述步驟A包括步驟Al，區(qū)域劃分服務器讀取路網(wǎng)文件；步驟A2，區(qū)域劃分服務器生成人車數(shù)據(jù)和OD矩陣；步驟A3，將整個時間段劃分為N個時間段，預估這N個時間段的人車在路網(wǎng)的分布，依據(jù)人車分布和出行方案給出N種區(qū)域劃分方案，并由多個區(qū)域劃分方案構成區(qū)域劃分方案序列。
9.根據(jù)權利要求8所述的分布式交通仿真方法，其特征在于，所述步驟A3中，所述N個時間段包括早高峰起點至早高峰中點的時間段；早高峰中點至早高峰終點的時間段；早高峰終點至晚高峰起點的時間段；晚高峰起點至晚高峰中點的時間段；以及晚高峰中點至晚高峰終點的時間段。
10.根據(jù)權利要求7所述的分布式交通仿真方法，其特征在于，所述步驟B包括步驟BI，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器讀取區(qū)域劃分服務器上路網(wǎng)文件庫和區(qū)域劃分方案庫的路網(wǎng)文件和相應的區(qū)域劃分方案序列；步驟B2，根據(jù)所述路網(wǎng)文件和區(qū)域劃分方案序列生成區(qū)域劃分方案序列模型，并將該區(qū)域路網(wǎng)模型分發(fā)至相應的區(qū)域仿真服務器。
11.根據(jù)權利要求8所述的分布式交通仿真方法，其特征在于，所述步驟C包括步驟CO，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器和第m臺仿真服務器進行仿真準備；步驟Cl，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器向各仿真服務器發(fā)出啟動仿真信號；步驟C2，各仿真服務器同時向前完成單周期仿真運算；步驟C3，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器向第m個仿真服務器，分發(fā)跨越到該服務器所仿真區(qū)域的人車數(shù)據(jù)和出行方案；步驟C4，第m個仿真服務器依據(jù)接收到的人車跨越數(shù)據(jù)更新區(qū)域仿真模型m ；步驟C5，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器判斷是否到達區(qū)域切換時間點，如果沒有達到區(qū)域切換時間點，則跳轉到步驟C7 ；步驟C6，進行區(qū)域切換協(xié)調(diào)，跳轉至步驟C2 ；步驟C7，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器判斷是否達到仿真結束條件，如果沒有達到仿真結束條件，則跳轉到步驟C2，進行下一個時鐘周期的仿真；步驟CS，統(tǒng)計仿真結果，顯示輸出，交通仿真結束。
12.根據(jù)權利要求11所述的分布式交通仿真方法，其特征在于，所述步驟CO包括 步驟COa，對比第n個時間段內(nèi)的第m個區(qū)域路網(wǎng)模型與第n-1個時間段內(nèi)的區(qū)域路網(wǎng)模型m的差異，生成第n個時間段內(nèi)的第m個區(qū)域路網(wǎng)模型的新增子區(qū)域模型和新減子區(qū)域模型，將新增子區(qū)域模型和新減子區(qū)域模型編號為m ；步驟COb，第m個仿真服務器從區(qū)域協(xié)調(diào)服務器按照編號順序讀取第n個時間段內(nèi)的第 m個區(qū)域路網(wǎng)模型；步驟COc，第m個仿真服務器從區(qū)域協(xié)調(diào)服務器按照編號順序讀取第n個時間段內(nèi)的第 m個新增子區(qū)域模型和第m個新減子區(qū)域模型；步驟COd，第m個仿真服務器從區(qū)域協(xié)調(diào)服務器按照編號順序讀取第n個時間段內(nèi)的第 m個區(qū)域路網(wǎng)模型的虛擬口岸信息；步驟COe，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器和第m個仿真服務器將當前時間段設為時間段I ;第m個仿真服務器加載時間段I內(nèi)第m個區(qū)域路網(wǎng)模型。
13.根據(jù)權利要求8所述的分布式交通仿真方法，其特征在于，所述步驟C2包括步驟C2a，各仿真服務器仿真向前推進一個時鐘周期；步驟C2b，各仿真服務器仿真結果實時統(tǒng)計；步驟C2c，第m個仿真服務器向區(qū)域協(xié)調(diào)服務器發(fā)送人車的邊界跨越數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括當前區(qū)域和道路、跨越的虛擬口岸。
14.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述步驟C6包括步驟C6a，設當前時間段為第n個時間段，仿真服務器m向區(qū)域協(xié)調(diào)服務器發(fā)送第n+1 個時間段的新減子區(qū)域模型m內(nèi)的人車信息；步驟C6b，設當前時間段為第n個時間段，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器按照第n+1個時間段的新增子區(qū)域模型m分類整理接收到的新減子區(qū)域模型m內(nèi)的人車信息；步驟C6c，設當前時間段為第n個時間段，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器向仿真服務器m發(fā)送第n+1 個時間段的新增子區(qū)域模型m的人車信息；步驟C6d，設當前時間段為第n個時間段，仿真服務器m利用第n+1個時間段的第m個區(qū)域仿真模型替換第n個時間段的區(qū)域仿真模型m，根據(jù)接收到的第m個新增子區(qū)域模型的人車信息更新區(qū)域仿真模型m ；CN 102542106 A步驟C6e，設當前時間段為第n個時間段，區(qū)域協(xié)調(diào)服務器和仿真服務器m將當前時間段設為第n+1個時間段；跳轉至步驟C2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于可變區(qū)域劃分的分布式交通仿真系統(tǒng)及仿真方法。本發(fā)明按照將一個長的時間段劃分為多個連續(xù)的短時間段，在短時間段內(nèi)人車在路網(wǎng)上分布的變化比總的時間段內(nèi)人車分布變化小得多。在每個短時間段內(nèi)，依據(jù)人車分布規(guī)律采用一種區(qū)域劃分方案，減小區(qū)域間人車數(shù)在時間段上的變化，達到平衡各仿真服務器負載的目的。
文檔編號G08G1/00GK102542106SQ20111044349
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權日2011年12月27日
發(fā)明者劉勝, 朱鳳華, 熊剛, 王飛躍 申請人:中國科學院自動化研究所