专利名称：一种虚实互动的交通疏散控制方案的优化方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明属于城市交通控制与管理领域，具体涉及虚拟交通系统和实际交通系统虚实互动的交通疏散辅助决策支持系统。
背景技术：
城市交通是ー个典型的复杂系统，覆盖范围广，包含内容多，其管理与控制具有很大难度，交通疏散控制方案的优化是其中具有代表性的难题之一。交通疏散一般发生在大型活动举办或突发事件发生期间，在有限的时间和空间内聚积了大量的车辆和行人，交通压カ很大，交通事故等异常事件都会对疏散过程产生严重影响，疏散过程能否顺利完成对活动进行具有决定性的影响作用。一般来说，交通疏散方案的制定与优化要考虑两个步骤。首先，需要分析疏散过程中的交通需求，以保证交通疏散方案能满足交通需求，在此基础上，要考虑天气环境等外界因素的影响作用，并生成相应的处理预案。发明专利申请“ー种大型活动中未知交通方式来源客流推測方法”(申请号CN201110080984. 5)能结合历史数据和现场采集数据预测大型活动期间即将达到活动现场客流的短时间预测，其本质相当于交通流数据的时间序列分析方法。现有的交通疏散控制方案优化一般建立在数学模型基础上，这些方法很难完整描述实际的交通场景，尤其是对干天气环境等外界影响缺乏有效的建模手段，难以保证优化结果的可靠性。
发明内容
本发明为解决交通疏散场景复杂，疏散控制方案难以优化的问题而提出了ー种虚拟交通系统和实际交通系统互动的交通疏散控制方案优化系统与方法，通过虚拟系统和实际系统之间的交互，为交通疏散过程提供决策支持。本发明公开了ー种虚实互动的交通疏散控制方案优化系统，其包括实际交通系统、虚拟交通系统和决策支持平台，其中实际交通系统，采集现场的交通信息，井根据最优的交通疏散控制方案通过向现场发布交通控制与管理命令，实现交通疏散过程；虚拟交通系统，模拟决策支持平台发送的交通疏散场景，并在模拟的交通疏散场景下执行决策支持平台发送的各个交通疏散控制方案，并采集不同交通疏散控制方案下的交通信息；决策支持平台，包含疏散场景生成模块、疏散方案生成模块和疏散结果评价模块；其中，疏散场景生成模块根据实际交通系统所采集的现场交通信息构建交通疏散场景，并发送该交通疏散场景至虚拟交通系统；疏散方案生成模块根据所构建的交通疏散场景生成不同的交通疏散控制方案，并发送至虚拟交通系统；疏散结果评价模块根据虚拟交通系统所采集的交通信息评价各个不同的交通疏散控制方案，最终给出最优的交通疏散控制方案。本发明还公开了ー种虚实互动的交通疏散控制方案优化方法，其包括步骤101.根据从实际交通系统中所采集的交通信息构建交通疏散场景，并由虚拟交通系统模拟执行所述交通疏散场景；步骤102.在所构建的交通疏散场景下，生成不同的交通疏散控制方案，并由虚拟交通系统在所述交通疏散场景下模拟执行所述交通疏散控制方案；步骤103.采集模拟执行所述不同的交通疏散控制方案的过程中的交通信息，并根据所采集的交通信息对各个不同的交通疏散控制方案进行评价；步骤104.根据所述评价得到的结果获得最优的交通疏散控制方案，并由实际交通系统执行所述最优的交通疏散控制方案。所述方法还包括，在异常天气情况下，根据异常天气状况调整所构建的交通疏散控制方案。本发明通过实际系统与虚拟系统之间的虚实交互，为解决交通疏散方案的优化提供了新的思路，在提高可实施性的同时，能够更加完整地描述实际交通场景，以提供合理、可靠的优化和评价结果，对保障疏散期间交通系统安全、可靠、高效、有序运行具有重要作用。
图1是本发明提出的一种虚实互动的疏散控制方案优化系统的框图。图2是本发明提出的一种虚实互动的疏散控制方案优化方法的流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并參照附图，对本发明进ー步详细说明。本发明提出的一种虚实互动的交通疏散控制方案优化系统PS，包括数据库DB、模型库MD、实际交通系统RE、虚拟交通系统AE、决策支持平台CP和疏散方案库H)。数据库模块DB中存放交通系统建模所需要的基础数据，包括城市路网、场所分布、人口分布、规章制度和检测数据。模型库模块MD中存放交通系统建模所需要的基础模型，包括活动计划模型、活动地点选择模型、出行路线选择模型、心理活动模型和驾驶行为模型。数据库和模型库模块分别表示了城市交通系统的静态特征和动态特征，它们都来源于实际交通系统，具有开放接ロ，能接入人口调查、出行调查等数据信息，也能由用户手工输入。实际交通系统RE是由人、车、路和交通疏散控制系统等构成的实际交通系统，受交通疏散方案的控制，根据交通疏散方案通过向现场发布交通控制与管理命令，实现实际交通疏散过程。实际交通系统RE还包括交通流參数采集设备，采集疏散场所周边的交通流參数。虚拟交通系统AE模拟实际的交通疏散场景，与实际交通系统一起构成虚实互动的平行系统。在虚拟交通系统AE中配置虚拟的交通信息采集设备，采集虚拟环境中的交通流參数。虚拟交通系统AE中的城市路网、场所分布、人口分布、规章制度等数据来源于实际交通系统，并和实际交通系统保持一致。虚拟交通系统的每个虚拟人具有自己的活动计划，当虚拟人准备进行下一个活动计划时，采用模型库中的活动地点选择模型Ml计算每个场所作为活动场所的概率，根据场所的概率采用Monte Carlo方法选择ー个场所作为活动场所。活动场所确定后，虚拟人采用模块库中的出行路线选择模型M2选择从当前位置到活动场所的路线作为出行路线。这里的Ml和M2可以是任意合理的随机选择模型，例如，虚拟人(记为i)的某个活动(记为j)选择某活动地点(记为k)的活动地点选择概率模型Ml可以表示为
权利要求
1.一种虚实互动的交通疏散控制方案优化系统，其包括实际交通系统、虚拟交通系统和决策支持平台，其中 实际交通系统，采集现场的交通信息，井根据最优的交通疏散控制方案通过向现场发布交通控制与管理命令，实现交通疏散过程； 虚拟交通系统，模拟决策支持平台发送的交通疏散场景，并在模拟的交通疏散场景下执行决策支持平台发送的各个交通疏散控制方案，并采集不同交通疏散控制方案下的交通信息； 决策支持平台，包含疏散场景生成模块、疏散方案生成模块和疏散结果评价模块； 其中，疏散场景生成模块根据实际交通系统所采集的现场交通信息构建交通疏散场景，并发送该交通疏散场景至虚拟交通系统；疏散方案生成模块根据所构建的交通疏散场景生成不同的交通疏散控制方案，并发送至虚拟交通系统；疏散结果评价模块根据虚拟交通系统所采集的交通信息评价各个不同的交通疏散控制方案，最终给出最优的交通疏散控制方案。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，决策支持平台还包括天气场景生成模块，其用于在天气异常时，根据异常天气情况调整所述疏散场景生成模块所构建的交通疏散场景，并将调整后的交通疏散场景发送至虚拟交通系统。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述虚拟交通系统在运行过程中调整自身运行參数，使得虚拟交通系统与实际交通系统同步运行，所述自身运行參数包括虚拟人在道路周边活动场所上开展活动的概率、虚拟人选择该条道路出行的概率。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述虚拟交通系统和实际交通系统之间是否同步根据以下条件是否同时成立来判断 1)实际交通系统与虚拟交通系统中所检测的交通数据的差异是否在阈值范围内； 2)实际交通系统与虚拟交通系统之间所检测的交通数据的波动差异是否在阈值范围内。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，通过地感线圈检测器和视频检测器检测实际交通系统中的交通数据，其中所述交通数据包括行人和车辆的速度、数量和密度分布。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，决策支持平台中的疏散场景生成模块，根据实际交通系统中的交通疏散需求，在虚拟交通系统中构建交通疏散场景，疏散场景的内容包括 1)场所分布情况，包括居住区、办公区、学校、商业区、休闲娱乐区分布位置、面积和容纳人数信息； 2)活动计划模型參数，包括虚拟人一天中要开展的活动类型、活动时间、活动场所； 3)出行计划模块參数，包括出行时间、出行路线、出行方式。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述疏散方案生成模块根据交通疏散场景内需要疏散的人和车的数量及其在疏散区域内的分布情况和疏散时间要求生成不同的交通疏散控制方案。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述疏散结果评价模块从道路交通流參数、疏散时间、公共交通运カ负荷、运输企业成本四个方面评价疏散控制方案。
9.一种虚实互动的交通疏散控制方案优化方法，其包括步骤101.根据从实际交通系统中所采集的交通信息构建交通疏散场景，并由虚拟交通系统模拟执行所述交通疏散场景； 步骤102.在所构建的交通疏散场景下，生成不同的交通疏散控制方案，并由虚拟交通系统在所述交通疏散场景下模拟执行所述交通疏散控制方案； 步骤103.采集模拟执行所述不同的交通疏散控制方案的过程中的交通信息，并根据所采集的交通信息对各个不同的交通疏散控制方案进行评价； 步骤104.根据所述评价得到的结果获得最优的交通疏散控制方案，并由实际交通系统执行所述最优的交通疏散控制方案。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，在异常天气情况下，根据异常天气状况调整所构建的交通疏散控制方案。
全文摘要
本发明提出的一种虚实互动的交通疏散控制方案优化系统，包括数据库、模型库、实际交通系统、虚拟交通系统、决策支持平台和疏散方案库。虚拟交通系统与实际交通系统进行交互同步，实现对交通疏散环境的“平行”描述，决策支持平台包括疏散场景生成、天气场景生成、疏散方案生成和疏散结果评价四个模块，完成大型活动期间的交通疏散实验功能，生成正常和异常天气条件下的交通疏散场景，并对疏散方案效果进行评价。该优化系统通过虚拟系统和实际系统之间的交互，为交通疏散过程提供决策支持。
文档编号G06Q50/26GK103065208SQ20131003728
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者朱凤华, 刘胜, 王飞跃, 吕宜生, 叶佩军, 熊刚, 董西松 申请人:东莞中国科学院云计算产业技术创新与育成中心, 中国科学院自动化研究所