CN113377092B

CN113377092B - 信号优先算法仿真测试方法及测试设备、存储介质

Info

Publication number: CN113377092B
Application number: CN202110922584.8A
Authority: CN
Inventors: 田锋; 周勇; 王晋云; 罗佳晨; 张阳刚; 周子益; 刘星; 阚倩
Original assignee: Shenzhen Urban Transport Planning Center Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Urban Transport Planning Center Co Ltd
Priority date: 2021-08-12
Filing date: 2021-08-12
Publication date: 2022-01-07
Anticipated expiration: 2041-08-12
Also published as: CN113377092A

Abstract

本发明是信号优先算法仿真测试方法及系统、测试设备、存储介质，属于车路协同仿真领域，为解决目前现有技术中存在的对信号倒计时情况考虑不足，评价指标不够全面，信号控制依赖vap模块不灵活问题；首先根据测试算法输入及输出，设计以信号交叉口视角对仿真数据封装组织；其次，将包括路网、车道与信号关系、信号配时与控制等数据组织为信号交叉口动静态数据和信号交叉口信号配时及控制；再次，通过设计仿真场景和倒计时保护变量对比算法改变信号配时的结果；最后，通过指标来评判算法效率，实现信号优先的仿真测试方法；该方法便于将算法应用于车同协同的实践中，加快了算法验证落地，迅速且准确地完成仿真数据封装和测试。

Description

信号优先算法仿真测试方法及测试设备、存储介质

技术领域

本发明是一种信号优先算法仿真测试方法及系统，尤其涉及一种信号优先算法仿真测试方法及系统、测试设备、存储介质，属于车路协同仿真领域。

背景技术

文献1：成卫，别一鸣，刘志远。基于机动车延误的Hook-turn 交叉口信号控制方案优化方法。中国公路学报，2015，28(03):94-101，成卫等人以优化机动车延误为目标，对Hook-turn交叉口的交通信号控制进行优化，通过VISSIM仿真表明Hook-turn方法交叉口整体机动车平均延误可有效减少。

文献2：顾佳磊，韩印，姚佼。基于 Synchro 与 VISSIM 混合仿真的单点交叉口信号配时优化方法研究[J].森林工程，2014，30(04):94-97，顾佳磊等人采用Synchro优化交叉口信号配时，弥补VISSIM不能优化交叉口信号配时的不足。

张桐在城市公交优先信号控制方案设计与仿真研究中，针对微观仿真实验中评价指标选取了取车辆平均行程时间、平均延误、平均停车次数三个指标作为方案比选的评价指标，采用基于 VAP（Vehicle Actuated Programming模块为VISSIM车辆感应控制模块）模块的交叉口感应控制设计。该测试方法缺实际考虑信号倒计时情况，评价指标不够全面，信号控制依赖vap模块不够灵活。

发明内容

为解决目前现有技术中存在的对信号倒计时情况考虑不足，评价指标不够全面，信号控制依赖vap模块不灵活问题，本发明提出了信号优先算法仿真测试方法及系统、测试设备、存储介质，本发明的技术方案如下：

方案一：一种信号优先算法仿真测试方法，首先根据测试算法输入及输出，设计以信号交叉口视角对仿真数据封装组织；其次，将包括路网、车道与信号关系、信号配时与控制数据组织为信号交叉口动静态数据和信号交叉口信号配时及控制；再次，通过设计仿真场景和倒计时保护变量对比算法改变信号配时的结果；最后，通过指标来评判算法效率，实现一种信号优先的仿真测试方法。

进一步地，该方法具体步骤如下：

步骤一，初始化数据模型；

步骤二，根据每个仿真秒更新路网信息；

步骤三，更新受控信号控制机，根据相位控制灯组，之后判断制定的信号控制周期是否结束，结束后执行步骤四；

步骤四，判断是否满足算法调用条件，若是执行步骤五，若否返回步骤二重新更新路网信息；

步骤五，执行信号优先算法调用；

步骤六，结合信号优先算法的计算结果，执行信号机控制；

步骤七，结束利用信号优先算法的仿真测试过程。

进一步地，在步骤二中，路网信息更新原则为：每5秒计算路网中所有受控交叉口数据、每5秒更新所有进口道排队长度以及每15秒更新所有进口道流速。

进一步地，在步骤三中，判断制定的信号控制周期是否结束的方法如下：

显示0：表示不需要恢复；

显示1：表示周期没有改变，但相位改变，直接恢复默认参数；

显示2：表示周期恢复，标志位置1。

进一步地，在步骤四中，算法调用条件如下：

首先，满足当前相位放行时间大于最小绿灯时间，默认为5秒；

其次，为倒计时保护时间设置仿真秒数；

最后，信号机所属路口是否有控制公交车距离小于设定阈值，默认为200米。

进一步地，在步骤五中，所述调用数据包括：

a.获取交叉口所有进口道车辆数据；

b.获取交叉口信号机数据；

c.获取交叉口路网数据。

进一步地，在步骤六中，结合信号优先算法的计算结果，执行信号机控制方式是：判断输入时间，如果与当前相位时间相同则不处理；

如果当前相位时间不相同，则显示1表示非最后一个相位，并修改相位绿灯时长，修改控制标志位为1；显示2代表到达最后一个相位，修改相位周期、修改相位绿灯时长，修改标志位2，更改参数值，修改周期开始时间。

方案二：通过方案一的方法步骤分成模块进行拼接，得到信号优先算法仿真测试系统，该系统包括数据模型模块、信号机控制模块、仿真场景设计模块、仿真应用模块和评估模块；数据模型模块初始化交通信息数据发送至信号机控制模块，通过信号机控制模块调用仿真场景设计模块再现仿真场景，通过仿真应用模块将待测公交车信息进行测试后，将实验数据发送至评估模块完成信号优先算法的仿真测试系统。

方案三：一种信号优先算法的仿真测试设备：包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种信号优先算法仿真测试方法的步骤。

方案四：一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的信号优先算法仿真测试方法。

本发明有益效果体现在：

提出了一种信号优先算法仿真数据封装和测试的方法，便于将算法应用于车同协同的实践中，加快了算法验证落地；

将交通信号通过本发明优先算法整合，形成的方法及系统可以使交叉口整体机动车平均延误有效减少，弥补VISSIM不能优化交叉口信号配时的不足，创新性的提出一种信号优先算法的仿真测试过程，为仿真应用提供一种整体化、集成度高以及技术方案完善的新思路。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为一种信号优先算法仿真测试方法的流程图；

图2为一种信号优先算法仿真测试系统模块构成图；

图3为仿真场景和信号优先控制的信号机示意图；

图4为信号机相位默认配时方案示意图。

具体实施方式

通过参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解各个实施方式，并且能够将技术涵盖的范围完整的传达给本领域的技术人员。

具体实施方式一：一种信号优先的仿真测试方法，具体涉及基于Vissim Com接口面向信号优先算法测试方法，是根据算法输入及输出，设计以信号交叉口视角对仿真数据封装组织，将包括路网、车道与信号关系、信号配时与控制等数据组织为信号交叉口动静态数据和信号交叉口信号配时及控制。通过设计仿真场景和倒计时保护变量（倒计时1，5，10秒保护）对比算法改变信号配时的结果，通过交叉口最大排队长度、停车次数、车均延误时间（所有）、公交车车均延误时间（780），优先调用次数等指标来评判算法效率，实现一种信号优先的仿真测试方法，该方法的仿真程序流程如图1所示，具体步骤如下：

步骤一，初始化数据模型；

步骤二，根据每个仿真秒更新路网信息，其中路网信息更新原则为：每5秒计算路网中所有受控交叉口数据、每5秒更新所有进口道排队长度以及每15秒更新所有进口道流速pcu/h；

步骤三，更新受控信号控制机，首先根据相位控制灯组（交叉口信号灯灯组），之后判断制定的信号控制周期是否结束，判断原则如下：

（1）显示0：表示不需要恢复（证明相位周期没有改变）；

（2）显示1：表示周期没有改变，但相位改变，直接恢复默认参数；

（3）显示2：表示周期恢复（由于最后一个相位周期延长或缩短过，更改第一个相位时长，恢复周期时间）将标志位置1显示1；

步骤四，判断是否满足算法调用条件，若是执行步骤五，若否返回步骤二重新更新路网信息；其中算法调用条件如下：

首先，满足当前相位放行时间大于最小绿灯时间（默认为5秒）

其次，倒计时保护时间为采取仿真时间秒（1秒/5秒/10秒）

最后，信号机所述路口是否有控制车辆（公交车）距离小于设定阈值（默认为200米）；

步骤五，执行信号优先算法调用，调用数据包括：

（a）获取交叉口所有进口道车辆数据（筛选出优先公交车辆数据）；

（b）获取交叉口信号机数据；

（c）获取交叉口路网数据；

步骤六，结合信号优先算法的计算结果，执行信号机控制，如果输入时间与当前相位时间相同则不处理，如果不相同，则显示1表示非最后一个相位，并修改相位绿灯时长，修改控制标志位为1；显示2代表到达最后一个相位，修改相位周期、修改相位绿灯时长，修改标志位2，更改参数值（用于周期恢复），修改周期开始时间（用于相位计算）；

步骤七，结束利用信号优先算法的仿真测试过程。

具体实施方式二：除根据基于Vissim Com接口面向号优先算法测试方法，本实施例还可通过围绕交叉路口的仿真场景，形成基于Vissim Com接口面向号优先算法测试系统加以实现，如图2所示，该系统包括数据模型模块、信号机控制模块、仿真场景设计模块、仿真应用模块和评估模块，则该系统具体构成如下：

1. 数据模型模块定义数据模型：

定义信号交叉口静态和动态数据模型（如所有进口道车道数据，车道id，排队长度，流密速，饱和流率），信号机配时模型（如周期，绿灯时长，相位和进口道车道关系，当前相位，信号优先标志和当前相位运行时长）；

2.信号机控制模块执行流程：

S101，初始化信号配时方案；

S102，判断信号优先标志，0-未优先 1-最后一个相位优先，周期改变 2-非最后一个相位优先，周期未变，相应修改配时方案（周期时长和信号机周期开始时间(仿真秒)）

S103，计算当前相位，控制相位所属的灯组，通过vissim com 接口控制信号灯色。

2.1 仿真场景设计模块执行流程：

仿真场景如图3所示，包含信号优先控制的信号机、公交线路、数据采集点和车辆行程时间测量点。信号配时与相位关系如图4所示。

其中M390代表公交线路，Node7表示受信号机控制的交叉口， sc1001代表对应信号控制机Id。

2.2 仿真应用模块程序执行流程：

S201，初始化，启动场景。

S202，更新，交叉口动态数据更新，信号机动态数据更新，算法调用，信号机控制。

S203，仿真结束。

2.3 评估结果模块行程测试结果：

单个交叉口的评估结果如表1所示，行程结果如表2和表3所示。

表1表示信号优先算法对交叉口122的影响，在倒计时保护1秒，5秒，10秒情况下，与固定优先时间4秒，8秒来对比，在排队长度，停车次数，车均延误时间（所有）指标变动不大。表2和表3，通过设置行程时间指标，可以看出信号优先算法相应的缩短了优先的公交车辆的行程时间，增加了优先的公交车辆通过数量。

具体实施方式三：本领域内的技术人员通过上述实施例提及的系统及方法，本实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式，模块之间也可根据计算机逻辑结构进行重新组织。而且，本实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

根据本实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图或方框图中的每一流程或方框、以及流程图或方框图中的流程或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.信号优先算法仿真测试方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：

步骤一，初始化数据模型；

步骤二，根据每个仿真秒更新路网信息；

步骤四，判断是否满足算法调用条件，若是执行步骤五，若否返回步骤二重新更新路网信息；其中，算法调用条件如下：

其次，为倒计时保护时间设置仿真时间秒；

最后，信号机所属路口是否有控制公交车距离小于设定阈值，默认为200米；

步骤五，执行信号优先算法调用；

步骤六，结合信号优先算法的计算结果，执行信号机控制；

步骤七，结束利用信号优先算法的仿真测试过程。

2.根据权利要求1所述信号优先算法仿真测试方法，其特征在于：在步骤二中，路网信息更新原则为：每5秒计算路网中所有受控交叉口数据、每5秒更新所有进口道排队长度以及每15秒更新所有进口道流速。

3.根据权利要求2所述信号优先算法仿真测试方法，其特征在于：在步骤三中，判断制定的信号控制周期是否结束的方法如下：

显示0：表示不需要恢复；

显示2：表示周期恢复，将标志位置1显示1。

4.根据权利要求3所述信号优先算法仿真测试方法，其特征在于：在步骤五中，执行信号优先算法调用，调用数据包括：

a.获取交叉口所有进口道车辆数据；

b.获取交叉口信号机数据；

c.获取交叉口路网数据。

5.根据权利要求4所述信号优先算法仿真测试方法，其特征在于：在步骤六中，结合信号优先算法的计算结果，执行信号机控制方式是：判断输入时间，如果输入时间与当前相位时间相同则不处理；

如果输入时间与当前相位时间不相同，则显示1表示非最后一个相位，并修改相位绿灯时长，修改控制标志位为1；显示2代表到达最后一个相位，修改相位周期、修改相位绿灯时长，修改标志位2，更改用于周期恢复的参数值，修改用于相位计算的周期开始时间。

6.信号优先算法仿真测试设备，其特征在于：包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5任一项所述的信号优先算法仿真测试方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至5任一项所述的信号优先算法仿真测试方法。