基于VISSIM和Python的二次开发基础

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基于VISSIM和Python的二次开发基础

2024-07-09 06:34| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录

前言

1. COM接口功能与定位

2. COM框架搭建

2.1 导入COM模块

2.2 程序头部格式

2.3 实现功能

总结

前言

VISSIM软件是一种微观的、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具，用以城市交通和公共交通运行的交通建模，比如复现道路微观交通组织运行状态、控制交通系统信号灯、管理停车、管理与运营公共交通等功能。

COM接口是VISSIM的附加功能，可以获取VISSIM的对象、方法和特征属性，并支持VB、Java、C#、C++、Python等软件进行二次开发、实现自定义场景下的自定义功能。本文旨在介绍采用Python对VISSIM软件进行二次开发时的一些基本教程。

1. COM接口功能与定位

VISSIM软件虽然复现了某些场景下的交通运行状态，但是难以直接调用自定义的控制模型。比如以下几种功能，难以直接在VISSIM软件中实现，而采用COM接口对VISSIM文件进行二次开发可以实现此类自定义的控制功能。

多时段信号控制：根据仿真运行时间，调用不同时间段下的信号配时方案背景流量分析：通过频繁修改道路上的机动车流量，评估交通场景运行效益的变化情况信号方案优化：通过获取路网中的交通信息，调控信号灯的灯态，评估控制效益快速路匝道控制：通过感知主次路交通流运行状态，调控进出匝道的信号方案，评估控制效益单车运行控制：通过获取交通流运行信息，优化出单个车辆在满足某种跟车模型、换道模型时的最佳轨迹与速度方案并反馈给该车，评估控制效益公交运营分析：通过修改公交线路的发车间隔、停靠时长等特征参数，评估公交运行效率…… 2. COM框架搭建

以基于单点定时控制路口场景的多时段信号控制功能为例，在不同时间区间执行不同的配时方案。本文采取早上06:00-10:00这一区间，在VISSIM路网的信号控制机中预设三种信号配时方案：在06:00-07:00执行平峰方案1、在07:00-09:00执行高峰方案1、在09:00-10:00执行平峰方案2，具体方案如下表，其中黄灯、全红分别是3s、2s，在VISSIM路网文件中分别按照时间顺序将平峰方案1 、高峰方案1 和平峰方案2分别记录为1、2和3。

方案

相位1（主路直行）

相位2（主路左转）

相位3（次路放行）

周期

平峰方案1

高峰方案1

110

平峰方案2

2.1 导入COM模块

在python环境下安装COM接口相关的安装包，本文以集成开发环境Pycharm为例。首先在当前项目场景中安装pywin32包并导入。

import win32com.client as com 2.2 程序头部格式

基于VISSIM和Python二次开发的信号控制程序，其头部格式主要包含四个部分：路网、信号控制机、仿真相关参数、评价相关参数。下面依次进行介绍。

1）读取路网接口

首先，通过COM接口引入VISSIM软件；其次，分别加载inpx和layx两个路网文件，然后记录路网接口。

Vissim_com = com.Dispatch('Vissim.Vissim-32.700') Vissim_road_path = '仿真文件' Vissim_com.LoadNet(vissim_road_path + '\\主支.inpx') Vissim_com.LoadNet(vissim_road_path + '\\主支.layx') S_net = Vissim_com.net

2）读取信号控制机接口

根据inpx文件中控制路口处的信号控制机编号，读取并记录该路口信号控制机接口。当存在多个路口时，建议使用列表等数据形式记录。

SC_number = 1 # 单个路口 SC = S_net.SignalControllers.ItemByKey(SC_number) # SC_number = {'路口1': 1, '路口2': 2} # 多个路口 # SC = [S_net.SignalControllers.ItemByKey(SC_number[sc_i]) for sc_i in SC_number.keys()]

3）标定仿真相关参数

设置仿真开始与结束时间、随机种子、仿真精度、仿真速度、快速仿真模式等参数。

Sim = Vissim_com.Simulation Sim.SetAttValue('SimPeriod', 1000) # 仿真时长 Sim.SetAttValue("RandSeed", 42) # 随机种子 Sim.SetAttValue("SimRes", 1) # 设置仿真精度 Sim.SetAttValue("SimSpeed", 5) # 设置仿真速度 Vissim_com.Graphics.CurrentNetworkWindow.SetAttValue('QuickMode', True) # 开启快速模式

4）开启评价按钮接口

在程序控制过程中如果需要使用实时交通评价数据，则需要开启评价接口；如果只采用事后评价衡量控制效果，则可以忽略此接口，直接在仿真运行结束后输出数据评价结果即可。

Eval = vissim_com.Evaluation Eval.SetAttValue('DATACOLLECTION', True) # 打开离线评价按钮 DC_eval = Eval.DataCollectionEvaluation # 打开具体的数据采集接口 2.3 实现功能

仿真路网的运行可分为连续仿真和单步仿真两种，可使用单步仿真控制方式在不同时段实施调用不同的信号控制方案，并在到达仿真时长时停止仿真。

SC.SetAttValue("ProgNo", 1) # 选取编号为1的信号方案 for i_step in range(Sim_sta, Sim_end): Sim.RunSingleStep() Sim.Stop()

最终，完整的控制程序如下：

import win32com.client as com def Simulator(path, sc_number, sim_end, sim_res): # 加载本地的vissim，请注意版本 Vissim_com = com.Dispatch('Vissim.Vissim-32.700') # 读取路网接口 Vissim_com.LoadNet(path[0]) Vissim_com.LoadNet(path[1]) S_net = Vissim_com.net # 读取信号控制机接口 SC = S_net.SignalControllers.ItemByKey(sc_number) # 标定仿真相关参数 Sim = Vissim_com.Simulation Sim.SetAttValue('SimPeriod', sim_end) Sim.SetAttValue('RandSeed', 42) Sim.SetAttValue('SimRes', sim_res) Sim.SetAttValue('SimSpeed', 5) Vissim_com.Graphics.CurrentNetworkWindow.SetAttValue('QuickMode', True) # 开启评价按钮接口 Eval = Vissim_com.Evaluation Eval.SetAttValue('DATACOLLECTION', True) return Vissim_com, S_net, SC, Sim Path = ['主支.inpx', '主支.layx'] SC_number = 1 Sim_sta, Sim_res = 1, 1 Scheme_time = [[Sim_sta, Sim_sta + 1 * 3600], # 平峰方案1的开启与关闭时间 [Sim_sta + 1 * 3600, Sim_sta + 3 * 3600], # 高峰方案1 [Sim_sta + 3 * 3600, Sim_sta + 4 * 3600]] # 平峰方案2 Sim_end = Scheme_time[-1][-1] Vissim_com, S_net, SC, Sim = Simulator(Path, SC_number,Sim_end, Sim_res) for i_step in range(Sim_sta * Sim_re, Sim_end * Sim_res + 1): if i_step == Sim_end * Sim_res: break if i_step == Scheme_time[0][0] * Sim_res: SC.SetAttValue("ProgNo", 1) elif i_step == Scheme_time[1][0] * Sim_res: SC.SetAttValue("ProgNo", 2) elif i_step == Scheme_time[2][0] * Sim_res: SC.SetAttValue("ProgNo", 3) Sim.RunSingleStep() Sim.Stop() 总结

本文主要介绍VISSIM和Python软件的二次开发环境搭建、以及COM接口的调用，并以多时段信号控制功能为例编辑了具体的Python程序。

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