大规模路网+高精度仿真|用户手册|算法

近日，本公司承担了某区域中大规模路网的高精度微观交通仿真项目，实现了中大规模路网超30+路口的高精度微观交通仿真，各类指标精度均在80%以上。本项目在大规模路网的高精度仿真技术上实现了以下技术及方法突破：

实现了大规模路网快速仿真技术方法；
采用基于断面过车数据的路径重构算法以及车道级的路径优化算法，解决了大规模路网路径流量无法精准描述的长期难题；
仿真结果与现场实测数据进行了对比，各类仿真指标有了本质提升。

项目插件在TESS NG的1.3版本进行了开放试用，详情可参见用户手册，用户可下载试用新版插件。参见《用户手册》了解插件具体应用信息，点击下载 v1.3试用新版功能。

在项目过程中，基于甲方的视频过车数据，利用TESS NG软件为仿真平台，团队通过如下关键技术手段及流程：

基于视频过车数据重构区域全局路径；
区域高精度微观仿真路网模型构建与路径匹配；
宏微观一体化接口插件导入标准格式的全局路径文件；
车道级的微观路径优化；
仿真结果实测分析与评估。

实现了区域近30+路口的高精度仿真，其中路口流量精度95%以上，关键路口排队车辆数精度84%以上，关键路径行程时间精度81.5%以上。有效支撑了甲方的区域各类信号控制，诱导等其相关管控措施的仿真验证，也为项目后续中大规模路网的实时在线仿真应用打下了良好的基础。项目具体情况如下。

(1) 基于视频过车数据的区域全局路径重构

项目的基础数据源为区域具有一定覆盖率（约50%）的视频过车数据/电警卡口数据。视频过车数据信息包括脱敏的车辆ID，通行时间，通过路口的车道编号等，可以用来重构车辆通过区域路网的全局路径。其中原始的车辆过车信息具体如下。

然后通过团队的相关的算法处理，采用基于行程时间及车道功能约束的粒子滤波算法补充车辆的缺失路径，即可处理得到每辆车辆在区域路网运行的全局路径（包括路中出入口的处理等），具体示意如下所示。

将区域路网所有车辆路径进行集计，即可得到区域车辆的所有路径信息，具体如下所示。图中的第一列为路径编号，第二列为路径的车辆数，第三列开始依次为车辆通过的路段信息（采用一定的编码方式编码来记录车辆的路径，如路网边缘的出入口及路段中的出入口采用不同的编码方式，具体编码解析方式可参见V1.3版本用户手册）。

一般而言，视频检测设备覆盖率在30%以上，车辆捕获率在70%以上的区域，即可以达到较好的路径重构效果。

(2) 区域高精度微观仿真路网模型构建与路径匹配

利用TESS NG微观交通仿真软件，构建高精度的微观仿真路网文件。建模过程中，需要将路网按照基本特征进行拆分，将仿真中的路网路径与实际TESS NG的路网结构进行匹配，匹配过程可采用算法匹配与人工匹配相结合的方式。最终将原始生成的路网路径文件转化为TESS NG可读入的txt文本格式，具体如下图所示。

图中的第一列为路径编号，第二列为路径的车辆数，第三列开始依次为车辆通过的微观交通路网的基本段link及连接段connector的编号。

(3) 宏微观一体化接口插件导入标准格式的全局路径文件

通过TESS NG的接口，将txt路径文件导入至原始路网（空文件），具体如下所示。导入后，TESS NG首先会整合所有发车点相同的路径生成发车点，其次，会在发车点所在路段生成决策点，以及所有经过此决策点的路径，即将全局路径读入到路网中，本项目中高峰期30个路口共计约有1550条路径。导入的具体示意如下所示（可在临时路网界面执行操作）。

导入完成后，用户可以打开路网，调出接口功能界面，点击重置决策点，此功能是为了调整决策点的位置，一般使决策点向上游发车点偏移，使车辆有足够的空间进行变道。导入完成后，用户即可点击任意决策点，查看通过此决策点的所有路径。

(4) 车道级的微观路径优化

车道级的微观路径优化是准确实现微观仿真的另一核心。一般在区域路网干道，车辆在路口转向时，均会提前识别距终点车道的距离，从而逐级在转向路口变道至目标的转向车道，从而避免在路口进口道展宽段的变道而产生拥堵（实际上展宽段在实际中也不允许变道）。此功能均是通过接口的“重新计算车道连接”按钮实现。在重置前后，一般转向的行车路径的对比效果如下所示。