专利名称：一种公路交通流模型仿真装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及道路交通流研究领域，尤其涉及一种公路交通流模型仿 真装置。
背景技术：
随着我国经济的发展和城市化水平的提高，汽车保有量不断增加，路网 通行能力越来越不能满足交通量增长的需要，由此引发的交通拥堵、交通事 故、环境污染以及能源浪费情况日趋严重，严重制约着城市的发展。
交通流仿真技术为解决这些问题提供了有效的帮助。通过交通流仿真， 可以在不改变现有交通基础设施的情况下，对各类交通系统的运行情况进行 模拟和分析，并对相应的交通规划方案进行合理的预测和评估，从而达到改 善交通状况、节省成本的目的。
目前世界上对于交通流的仿真特别是微观仿真主要是基于计算机系统仿 真技术和虚拟现实技术进行的软件仿真。但是目前这些仿真软件模拟存在一 定局限性，例如，现有的交通流仿真软件在进行交通流仿真时，普遍对驾驶 员行为影响交通流的考虑不足，基于车辆本身参数的设置也很有限，而且不
够准确和全面，无法对车辆性能做出有效的模拟；其次，对现实道路条件， 如道路材质，路面摩擦系数，坡度等影响交通特性的因素也没有给予充分考 虑。同时，基于仿真软件建立的车流仿真模型需要用户进行大量的数据输入 并需要对输入数据进行标定。而且，对于某些实际问题，例如行驶车辆的跟 车灵敏度、滞后时间、以及跟车视距等这些数据很难获取。发明内容
本实用新型的目的在于提供一种公路交通流模型仿真装置。它能够利用 车模模拟现实道路上的车流来进行实物仿真，考虑到了车辆本身性能对于交 通流特性的影响，同时可以减少软件仿真中建立仿真模型时复杂的参数标定， 能够更加真实可靠的反映出道路网中交通流状态的变化情况。
为了达到上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的， 一种公 路交通流模型仿真装置，包括模拟道路、无线摄像头、模型车和上位计算机， 所述无线摄像头设置在模型车上，所述模型车具有遥控接收模块和遥控发射 模块，所述遥控发射模块与上位计算机相连，所述上位计算机通过无线摄像 头采集图像，进行数据处理，并无线遥控模型车在模拟道路上行驶。
所述模型车选用1: 24的广东奥迪玩具实业有限公司迪奥雷速登遥控车。
所述无线摄像头选用武汉通达电子有限公司的TD-A256型无线数码摄 像头。
本实用新型的优点(1)由于本实用新型采用现实模型仿真，可以针对 某一特定仿真道路的交通流特征完全进行人工的模型模拟，这样，结合实际 道路情况建立的交通流微观模型较之计算机虚拟出来的仿真能够更加直观 真实的反映出现实路段的交通流特征，反映直观，针对性强。(2)在现实模 型仿真过程中，1: 24模型车不仅是对现实车辆的比例縮小，它还能够反映 出现实车辆的动力学特性，包括加减速特性、转向特性、在长下坡或立交桥 行驶时车辆重心对车流的影响等重要因素，并能够通过上位计算机对驾驶员 行为进行较为真实的模拟，因此仿真结果可信度高。(3)基于现实模型的交通流微观仿真可以与计算机仿真相结合，通过仿真可以充分的验证和评估计 算机仿真的结果，并以此对计算机仿真的模型参数进行校验和修正，同时为 交通规划方案提供更有价值的参考依据。此外，本实用新型还能够广泛应用 于教学、科普领域，直观地演示和表现交通流的特点。 图例说明
图l是本实用新型的示意图。
图2是模型车示意图。
图3是双向二车道交叉口模拟道路示意图，其中L1、 L2、 L3、 L4为四 条车道；Dl、 D2、 D3、 D4为交通信号灯。
具体实施方式
参照图l，无线摄像头包括图象采集模块3、图像发射模块2和图像接 收模块6。模型车包括车身1、遥控发射模块7和遥控接收模块4。模型车的 车身l前上方安装有无线摄像头的图像采集模块3，底部装有无线摄像头的 图像发射模块2和模型车的遥控接收模块4。上位计算机5分别与无线摄像 头的图像接收模块6、模型车的遥控发射模块7以USB2.0方式串行通信。 无线摄像头的图像采集模块3与图像发射模块2通过视频通信电缆连接，该 图像发射模块2与图像接收模块6之间以频率为2GHz进行无线通信。模型 车的遥控发射模块7与遥控接收模块之间通信频率为40MHz或27MHz。
上位计算机5还用于道路的交通流量模拟，各类路面评价指标的仿真计 算和交通事故的再现。上位计算机5中安装有图像采集与处理软件模块、模 型车控制软件模块以及交通流评估软件模块。图像采集与处理软件模块可以 同时加载多个模型车的图像信息，并能够同时对多幅图像信息进行独立的分析处理，计算出车距并能识别前方交通信号灯的状态。模型车控制软件模块 根据图像采集与处理软件模块的处理结果，结合驾驶员行为理论制定相应的 控制算法，决策车辆的行驶方案，并通过模型车的遥控发射模块将控制信息 无线传输至模型车的遥控接收模块，控制模型车的行驶。当车道发生堵车时， 后续车辆能够判断前方车况，实现停车、等待或自主寻迹超越前车继续前进;
穿越交叉口时，车辆能够根据红绿灯显示状态等待或启动，并能够根据交通 灯实现前进、左转或右转。交通流评估软件模块对每辆车的运行情况进行跟 踪记录，得到路网的各种评价指标，将这些评价指标进行交通评估与分析。 参照图2，模型车的车身前上方安装有无线摄像头的图像采集模块3，
该图像采集模块3的高度和角度可进行调节，能够模拟驾驶员的纵向和横向 视野。模型车选用1:24的广东奥迪玩具实业有限公司雷速登遥控车竞技212 系列，该系列车由直流电机驱动(电源4.8V)，舵机控制转向，能够实现前 进，后退，左转，右转等动作，釆用专业数字分段遥控模式，前进后退7段 速度可调，左右转16档调节转弯弧度，可实现精确操控，遥控距离15 20 米。无线摄像头采用武汉通达电子有限公司生产的TD-A256型无线数码摄 像头，该型摄像头的图像检测频率为30帧/s,传输距离可达1000米，抗干 扰能力强，能够满足仿真需要。TD-A256型摄像头通过加装在模型车上的 12V电源模块供电。
模型车在图3所示的模拟道路上行驶，在前进的过程中首先通过无线摄 像头对前方图像(包括前方车辆信息、车道信息、交通信号灯状况等)进行 采集，传输到上位计算机，图像采集与处理软件模块对接收图像进行处理， 图像处理结果传递到模型车控制软件模块，该模块的控制程序决策车辆的行驶方案，并通过模型车的遥控发射模块将控制信息无线传输至遥控接收模 块，由该遥控接收模块控制模型车的加速、减速、停车、等待、超车等动作。 最后，交通流评估软件模块对每辆车的运行情况进行跟踪记录，得到路网的 各种评价指标，将这些评价指标进行交通评估与分析。
模拟道路完全按照模型车比例微縮，可设计为封闭环道以便车辆循环行 驶进行多次仿真。模拟道路周围环境基于现实也完全按照模型车比例縮小， 可以在模拟道路上设置交叉口、高速路收费站、立交桥、隧道等。根据仿真 的需要，可以在不同时段启动多个模型车参与仿真，车型可以是轿车、货车、 公交车等不同种类，模拟不同的输入流量。模拟道路的路面材质采用沥青等 道路材料，能够真实反映实际路面情况。
权利要求1、一种公路交通流模型仿真装置，包括模拟道路、无线摄像头、模型车和上位计算机，所述无线摄像头设置在模型车上，所述模型车具有遥控接收模块和遥控发射模块，所述遥控发射模块与上位计算机相连，所述上位计算机通过无线摄像头采集图像，进行数据处理，并无线遥控模型车在模拟道路上行驶。
2、 根据权利要求1所述的一种公路交通流模型仿真装置，其特征在于，所述模型车选用1: 24的广东奥迪玩具实业有限公司雷速登遥控车。
3、 根据权利要求1所述的一种公路交通流模型仿真装置，其特征在于， 所述无线摄像头选用武汉通达电子有限公司的TD-A256型无线数码摄像 头。
专利摘要本实用新型涉及道路交通流研究领域，公开了一种公路交通流模型仿真装置，其模拟道路、无线摄像头、模型车和上位计算机，所述无线摄像头设置在模型车上，所述模型车具有遥控接收模块和遥控发射模块，所述遥控发射模块与上位计算机相连，所述上位计算机通过无线摄像头采集图像，进行数据处理，并无线遥控模型车在模拟道路上行驶。本实用新型能够为交通规划方案提供更有价值的交通流参考依据，也可广泛应用于教学、科普领域，直观地演示和表现交通流的特点。
文档编号G09B25/00GK201142163SQ20082002804
公开日2008年10月29日 申请日期2008年1月8日 优先权日2008年1月8日
发明者天 杨, 毅 韩 申请人:长安大学