基于SUMO的城市交叉口仿真平台搭建

来源:用户上传      作者:李千千，王筱涵，朱强，何宇矗，杨艳艳

　　摘 要： 对城市交叉口进行交通仿真模拟具有较大意义。基于SUMO[7]这一交通仿真软件，搭建三车道、两相邻交叉口的仿真环境，以智能驾驶模型为对象，测试智能驾驶模型的交通参数。实验证明，创建的交叉口仿真系统具有与真实道路交通流相似的交通参数及特征。
　　关键词： SUMO; Traci; 城市交叉口; 交通流; 交通仿真
　　中图分类号：TP311.13 文献标识码：A 文章编号：1006-8228（2022）06-138-04
　　Construction of a simulation platform for urban intersections based on SUMO
　　Li Qianqian， Wang Xiaohan， Zhu Qiang， He Yuchu， Yang Yanyan
　　（College of Information Science and Technology， Zhengzhou Normal University， Zhengzhou， Henan 450044， China）
　　Abstract： It is of great significance to carry out traffic simulation for urban intersections. In this paper， based on the traffic simulation software SUMO[7]， a simulation environment with three lanes and two adjacent intersections is built. Taking the intelligent driving model as the object， its traffic parameters are tested. The experimental results show that the simulation system has similar traffic parameters and characteristics with the real road traffic flow.
　　Key words： SUMO; Traci; urban intersections; traffic flow; traffic simulation
　　0 引言
　　缓解我国一、二线城市的出行高峰期道路拥堵是一个重要课题[3]。目前，针对交通工程的研究方法主要有现场测试和交通仿真，现场测试对实验的硬件设施要求较高，且设备的使用和维护需要大量成本，费时费力，有些现场测试工作还存在某些不确定因素和一定的危险性;交通仿真技术是计算机仿真技术在交通工程方面领域的应用，是研究道路交通流发展和变化规律的一种有效手段。相比之下，采用交通仿真技术研究城市交叉口变得愈发重要，此类研究也会对城市交通管理等方面产生积极的影响。
　　本文拟从以下五个步骤进行展开：路网配置、车流配置、信号灯配置、使用Traci的Python接口获取数据、进行仿真实验。在车联网的环境下，利用SUMO这一开源交通仿真软件，通过创建仿真环境并进行交通流模拟，有利于揭示城市交叉口的拥堵形成的机理和演化规律，为解决城市交叉口拥堵问题提供了新的思路，具有一定的研究价值。
　　1 相关工作
　　1.1 城市交叉口存在的问题
　　我国机动车的数量持续上升，城市交通堵塞等问题日益严重[4]。交叉口是行人、车流大量汇集的地方，是城市交通的枢纽及道路交通管理的关键所在。在整个路网中，交叉口无疑是交通冲突的集中点，也是交通安全问题关注的重心。因此，通过仿真模拟研究交叉口处的车流行驶参数等信息@得格外重要。
　　1.2 交通仿真发展现状
　　在计算机技术发展起来之前，人们主要采用“简单暴力”的拓宽路宽方式来缓解交通堵塞等问题，如占用人行道、拆迁住户房屋、建立立交桥等[2]。目前，城市交叉口交通管理、建筑设计等都逐渐趋于成熟，采用传统的方法来缓解交通问题是不现实的，也是不经济的。对于目前改善城市交叉口的交通压力，是有较为可行的实施办法的，如通过改善路网交叉口的交通流来提高交叉口处的通行效率。交通仿真技术是计算机仿真技术在交通工程方面领域的应用，它打破了传统分析方法的局限性，来研究道路交通流发展和变化规律，能够更准确、有效地反映各种交通现象[5]。但目前所使用的交通仿真系统不能很好地适应复杂的交通情况[6]。因此，我国现在的智能交通仿真应当注重与复杂的交通情况的结合，二传统的仿真算法思想与仿真模型大多比较陈旧，无法适应目前的交通环境，还需要进一步的创新。
　　1.3 基于SUMO的交通仿真
　　本文以降低车辆的行车风险、提高通行效率为研究目的，利用交通仿真软件，创建了三车道、两个相邻交叉口的仿真环境，并在该仿真环境上使用智能驾驶模型进行交通流模拟。目前比较常见的几种交通仿真软件为：Paramis、Sim Traffic、AIMSUM、VISSIM、SUMO等[3]。
　　SUMO（Simulation of Urban Mobility）是由德国航空航天中心交通运输研究所研发的具有微观、多模态的交通模拟，是一种开源交通仿真软件，适合研究交通仿真的学者使用，由于在SUMO中能够直观地研究一辆车或车流的变化规律，因此它极大地受到众多学者的青睐。SUMO的特点主要有以下几点。
　　⑴ 能够进行微观仿真，对车辆和车流进行精确的建模。
　　⑵ 能够在车辆与车辆、车辆与行人等之间进行多模态并行的交通仿真。

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