发明内容

本发明的目的是在于提供了一种利用高速公路常用的数据快速建立Vissim仿真路网的方法，方法易行，操作简便，可在高速公路设计的成果上直接转换得到能进行仿真的仿真路网。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种利用公路数据快速建立Vissim仿真路网的方法，其步骤是：

S1、加载道路设计软件的SDB项目文件项目文件，解析路线平纵、设计速度、横断面、分流区、合流区、平交范围、线位承接关系；读取的数据来自于JSL-路线专家系统所用的SDB项目文件，如果所用路线数据为纬地道路或EICAD集成交互式道路与立交设计软件等其他路线设计软件使用的项目文件则可在路线专家中转换为路线专家使用的SDB项目文件，所述的软件是：JSL-路线专家系统由中交第二公路勘察设计研究院有限公司出品的路线与互通立交CAD设计软件(现有软件)。

S2、根据路幅情况、分合流、平交口将路段拆分为一般路段和特殊路段两大类，其中一般路段指同一条设计线上，只包含一股车流的路段，特殊路段指包含多股车流如分合流部及平交口或只包含一股车流但包含多条设计线的道路段落如两条设计线顺接部分。图2中以一个单喇叭落地互通进行为例，展示了拆分结果，图中灰色部分为一般路段，黄色部分为特殊路段。最后保存一般路段和特殊路段之间的连接关系，另外读取线位承接关系作为顺接纳入特殊路段考虑。

S3、进行路段解析和转换，包括行车道结构解析及行车道数据解析两个部分，行车道结构解析指在路段内部分情况转换成符合Vissim路段及连接器组合而成的数据结构。行车道数据解析指读取设计速度、横断面等信息，解析出行车道中心线及车道组成，为路段及连接器赋值。同时，不同类型的路段需要按照不同的转换方法进行转换。对于一般路段，需要进一步判断是否含有变宽并分别进行解析转换。对于特殊路段，又需要分分流部、合流部、T字型平交、十字型平交及顺接分别考虑。对于分流部及合流部，需要进一步判断辅助车道和渐变段情况；对于T字型平交和十字型平交需要判断车道数并按规则进行连接；对于顺接则判断两侧车道数，以设计线内侧车道进行连接。

S4、将转换完成的一般路段和特殊路段输出成可扩展标记语言(XML)，结合模板生成Vissim能直接使用的项目文件。在本步骤中，并没有使用Vissim的串行通讯端口(COM)接口，而是直接以可扩展标记语言(XML)的形式进行生成，除车道组成的信息及车道坐标集信息外根据高速公路特点，其他信息依照下表赋值：

另外还有设计速度属性值为路线设计速度，序号属性分路段与连接器，路段由0开始按照生成顺序依次赋值，连接器则由10000开始按照生成顺序依次赋值。

所述的步骤S2一种路段和特殊路段的拆分，拆分包含以下步骤：

A、读取设计线及对应横断面，判断一条设计线是否存在路幅不同的段落，若存在则按段落进行拆分。

B、判断拆分完的路段是否是两幅车道，如果是两幅车道则进一步进行拆分为左幅路段及右幅路段。

C、判断路段内是否含有分合流和平交口，若有则拆分出特殊路段，其余部分作为一般路段。

D、查找线位连接关系，将直接相连的渐变路段作为顺接关系纳入特殊路段。

在步骤S3中分情况进行的解析和转换按以下步骤进行：

所述的步骤S3中的一般路段，需要判断是否含有变宽段落，如果没有则直接转换为单个Vissim路段，如果有则将非渐变段转换为两个Vissim路段，渐变段中，通过两个连接器进行连接，一个连接器连接两个Vissim路段的内侧车道，另一个连接器则用于连接设计线最外侧车道与加宽车道。在确定Vissim路段与连接器组成后，还需要确定具体参数，主要有行车道坐标点集及车道组成两个方面。对于路段的行车道组成，需要读取设计速度，并按照规范标准查询对应的单个车道宽，用行车道宽除以单个车道宽取整作为车道数，若有余数说明存在加宽的情况，按照设计习惯加到设计线最外侧车道上作为车道加宽。对于路段的行车道中心坐标集，可先计算行车道中心到设计线的偏距，再按照一定步长计算行车道中心坐标集。对于连接器，需要计算其中点分别对应的行车道偏距，按照线型渐变计算坐标集

所述的步骤S3中的分流部，由两个连接器组成，一个用于连接驶入方向主线与驶出方向主线，车道数取两条路段车道数较小值，从设计线内侧连接，另一个用于连接驶入方向主线和匝道，车道数取匝道车道数，从设计线外侧连接。驶入方向主线与驶出方向主线的连接器需要计算对应车道的中心偏距，按照步长计算中心点集。而驶入方向主线与匝道的连接器中心点集的确定需要考虑是否含有渐变段及辅助车道，对于不含渐变段的情况，需要计算连接器起终点的坐标到驶出方向主线设计线的偏距，按照步长线型渐变计算坐标集；对于含渐变段不含辅助车道的情况，需要分渐变段及减速车道段两段分别计算起终点至驶入方向主线与驶出方向主线的距离，按照步长线型渐变分别计算坐标集；对于含渐变段和辅助车道的情况，则需要分渐变段、辅助车道段及减速车道段三段进行计算起终点至驶入方向主线与驶出方向主线的距离，按照步长线型渐变分别计算坐标集。

所述的步骤S3中的合流部，同样由两个连接器组成，驶入方向主线与驶出方向主线的连接与分流部一致，不再赘述，匝道与驶入方向主线与驶出方向主线的连接器车道的组成也与分流部一致。匝道与驶入方向主线与驶出方向主线的连接器中心点集的确定同样需要考虑是否含有渐变段及辅助车道。对于不含渐变段的情况，需要计算连接器起终点的坐标到驶入方向主线与驶出方向主线设计线的偏距，按照步长线型渐变计算坐标集；对于含渐变段不含辅助车道的情况，需要分加速车道起点到匝道设计线终点、匝道设计线终点至加速车道终点、渐变段三段进行计算起终点至驶入方向主线与驶出方向主线的距离，按照步长线型渐变分别计算坐标集；对于含渐变段和辅助车道的情况需要分加速车道起点到匝道设计线终点、匝道设计线终点至加速车道终点、辅助车道、渐变段四段进行计算起终点至驶入方向主线与驶出方向主线的距离，按照步长线型渐变分别计算坐标集。

所述的步骤S3中的T字型平交，需要分成3×2＝6组连接器，对于单组连接器，需要比较衔接的两个路段车道数，如果相同则该组连接器只包含一个连接器，车道与两个路段直接对应。对于两个路段车道数不一样的情况，则按数量较少车道确定第一个连接器，从设计线内侧车道进行连接。第二个连接器用于连接多出的车道与外部车道。对于坐标点集，需要计算起终点的切线圆弧，按照步长计算圆弧上的具体坐标形成坐标集，如果计算得到半径为无限大则用直线取代圆弧。

所述的步骤S3中的十字型平交，需要分成4×3＝12组连接器，对于单组连接器，与T字型平交一致。

所述的通常取设计速度的1/12。

对本发明中有关设计线、横断面、一般路段、特殊路段、Vissim路段、Vissim连接器(本申请涉及的术语)等作如下说明：

设计线：道路路幅中心线的立体形状，由平面设计线和纵断面设计线组成。

横断面：中线上任意一点的法向切面，包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护设施等。

一般路段：同一条设计线上，同时只包含一股车流的路段。

特殊路段：包含多股车流如分合流部及平交口或只包含一股车流但包含多条设计线的道路段落如两条设计线顺接部分。

Vissim路段：Vissim路网的基本单位，包含至少1个宽度大于0的等宽车道；

Vissim连接器：Vissim路网的基本单位，用于连接两个Vissim路段中的车道，包含起终点对应Vissim路段中车道的序号，起终点车道数必须一致。

应该指出，在本实施例中详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

最关键的是S2及S3两个步骤。通过将高速公路进行拆分并根据拆分的对象按类型分情况逐一建立对应关系，并进行转换。通过该发明保证了设计人员可直接利用设计成果快速而精确的得到能用于交通仿真的路网模型。相较于之前手描的方式建立仿真路网模型不仅大大提高了效率，同时提高了路网模型的精确性，保证的仿真的真实性。另外，由于采用了直接输出XML的方式输出路网模型，因此可在未安装仿真软件的设备上进行转换。

为保证本发明的正常实施，按照以上所述步骤编写了示例程序并分别选用了某落地互通、某掉头车道及某枢纽互通进行实验验证，验证程序界面如图3所示程序逻辑与前文描述一致，通过分别导入测试项目文件，需要说明的是工程坐标系统采用六至八位数的坐标，不利于直接在仿真软件中进行操作，因此建议输入一定偏置值保证生成路网处于坐标原点附近方便后续工作。点击导出路网得到如图4所示XML文件。最终成果如图5、图6、图7所示，上半部分为设计图纸，下半部分为转换之后的路网，从图5、图6、图7中可见，三种测试的高速公路均很好地转换成了对应的仿真路网，且所需时间均在5秒之内。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

对于符合行业标准的高速公路设计，得到Vissim路网所需的人工工作量很小，尤其对于使用JSL-路线专家系统进行的设计只需导入对应项目文件即可，节省了大量人力，方法易行，操作简便，可在高速公路设计的成果上直接转换得到能进行仿真的仿真路网，生成路网速度很快，即使对于大型枢纽，也能保证在秒级之内。不依赖于仿真软件，即使在没有仿真软件授权的设备上，同样可进行生成路网操作。