[發明專利]一種基于數字孿生技術的城市道路在線微觀仿真方法及系統

在審

• 申請號: 202110661390.7
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113704956A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 張鹍鵬;鄭天堯;黃昌沛;黃靜;李學偉;陳曉達;陳建軍;羅玲
• 申請（專利權）人: 深圳市綜合交通設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02
• 代理公司: 湖南楚墨知識產權代理有限公司 43268
• 代理人: 王磊

1.一種基于數字孿生技術的城市道路在線微觀仿真方法及系統，其特征在于，包括以下步驟：

S1，對不確定因素的短時交通參數進行預測，利用數字孿生技術及其智能分段算法實現多個關聯交通信號下的逐段分解，同時利用小波分解方法從交通參數中提取趨勢和細節分量信息，進行趨勢線收斂性判別，并通過ARMA方法構建可能預測趨勢集；

S2，基于相關性分析交通擁堵判別與預警，構建擁堵判別指標和可應用于概率預測結果的擁堵概率判別指標，并利用趨勢和細節相關度的不同組合狀態對道路擁堵情況進行分析，將目標網路分割為多個交通狀態相對獨立的區域。

S3，通過數字孿生技術對城市道路在線緩堵誘導的動態交通進行分配建模，基于擁堵關聯區域判別方法建立的多個網絡分區，建立用于動態交通分配模型參數估計的迭代搜索算法，通過動態O-D參數的攝動逐步降低各區主要道路的仿真與實測結構誤差；

S4，對計及參數預測不確定性的城市道路交通誘導策略進行優化，建立系統最優的誘導優化目標和開環交通仿真模型，基于目標函數變化量關于誘導策略攝動量的靈敏度構建緩堵誘導措施的智能優化算法，接著在道路速度預測值區間內攝動未來路況的誘導值，并推導出道路速度的變化量；

S5，對城市交通擁堵情況進行動態仿真，構建滿足動態性、交互性、開放性和可擴展性的交通擁堵動態仿真平臺，在支撐層中進行調度、顯示、消息等基礎共性功能，并通過繼承、服務等OOT、SOA工具實現相互支撐和功能重用，解決交通應用場景多樣化產生的矛盾。

2.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生技術的城市道路在線微觀仿真方法及系統，其特征在于，所述數字孿生技術在微觀仿真中所實現的功能主要為以下幾點：

a、數據過程仿真:在數據仿真之前,就可以通過虛擬仿真的方式來模擬在不同數據、不同參數、不同外部條件下的仿真過程,實現對產能、效率以及可能出現的仿真瓶頸等問題的提前預判,加速數據仿真的過程；

b、數字化產線:將仿真階段的各種要素集成在一個緊密協作的仿真過程中,并根據既定的規則,自動的完成在不同條件組合下的操作,實現自動化的仿真過程，同時記錄仿真過程中的各類數據，為后續的分析和優化提供依據；

c、關鍵指標監控和過程能力評估:通過采集仿真過程中的各種仿真設備的實時運行數據,實現全部仿真過程的可視化監控,并且通過經驗或者機器學習建立關鍵設備參數、檢驗指標的監控策略,對出現違背策略的異常情況進行及時處理和調整,實現穩定并不斷優化的仿真過程。

3.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生技術的城市道路在線微觀仿真方法及系統，其特征在于，所述交通參數分解方法為塔式多分辨率分解與重構算法，通過用小波多尺度逼近的方式將離散信號分解為逼近分量和小波分量，對逼近分量進行迭代分解，直到滿足要求的尺度水平或者不能再分解為止，在分解的基礎上對底層細節分量進行修改，然后進行重構。

4.根據權利要求1所述的一種基于數字孿生技術的城市道路在線微觀仿真方法及系統，其特征在于，所述路段擁堵的判別方法包括基于軌跡的擁堵判別指標、擁堵概率指標及判別和數據分析三個步驟，擁堵時間占比指標如下：O_t(V)＝T_t(V)/T,針對速度軌跡V，T_t(V)表示V低于給定速度觀測值水平的時間，T表示設定的觀測窗口寬度，若在觀察窗口出現多個低于速度的波谷，則T_t(V)等于其累計時長，O_t(V)在(0,1)間內變化，其值越接近1，道路擁堵時間越長。