时空笔记:CBEngine(微观交通模拟引擎)
- CBEngine 是一个微观交通模拟引擎,可以支持城市规模的道路网络交通模拟。
- CBEngine 能够快速模拟拥有数千个交叉路口和数十万辆车辆的道路网络交通。
以下内容基本翻译自CBEngine — CBLab 1.0.0 documentation
1 模拟演示
1.0 模拟演示结构
config.cfg
定义了roadnet.txt
和flow.txt
的路径,并包含了一些 CBEngine 的设置。roadnet.txt
和flow.txt
为模拟数据。utils.py
包含Dataloader
工具类,用于数据加载。main.py
为运行模拟的脚本。
1.1 启动演示
在安装了 CBEngine 的环境中运行以下命令
python main.py
1.2 理解演示代码
1.2.1 定义模拟参数
roadnet_file = './data/roadnet.txt'
flow_file = './data/flow.txt'
cfg_file = './cfgs/config.cfg'
dataloader = Dataloader(roadnet_file, flow_file, cfg_file)
1.2.2 创建模拟器实例
running_step = 300 # 模拟时长
phase_time = 30 # 交通信号周期时长
engine = cbengine.Engine(cfg_file, 12) # 创建模拟器实例
1.2.3 启动模拟器
engine.next_step()
用于模拟器迭代一个时间步长(默认为 1 秒)。- 在循环中,我们可以操作交通元素并观测模拟情况:
print('Simulation starts ...')
start_time = time.time()
for step in range(running_step):for intersection in dataloader.intersections.keys(): # 遍历每个交通信号engine.set_ttl_phase(intersection, (int(engine.get_current_time()) // phase_time) % 4 + 1) # 修改交通信号相位engine.next_step() # 模拟器前进一步print(" time step: {}, number of vehicles: {}".format(step, engine.get_vehicle_count()))
# 打印当前车辆数
end_time = time.time()
print('Simulation finishes. Runtime: ', end_time - start_time)
相位错位的解释:
2 数据格式
2.1 配置文件格式(config.cfg
)
# 模拟器的配置文件# 时间参数
start_time_epoch = 0 # 模拟开始时间
max_time_epoch = 3600 # 模拟最大结束时间# 数据路径
road_file_addr : ./data/roadnet.txt # 路网数据文件路径
vehicle_file_addr : ./data/flow.txt # 交通流数据文件路径# 日志
report_log_mode : normal
report_log_addr : ./log/
report_log_rate = 10
warning_stop_time_log = 100
2.2 路网文件格式(roadnet.txt
)
包括以下三部分
2.2.1 交叉口数据
包括经纬度、交叉口 ID 及信号灯安装信息。
92344 // 交叉口总数
30.2795476000 120.1653304000 25926073 1 // 纬度,经度,交叉口ID,是否有信号灯
2.2.2 道路数据
包括道路长度、限速、车道数及通行方向。
每条道路有两个方向(如果只有一个则是单行道)
2105 // 道路段总数
28571560 4353988632 93.2000000000 20 3 3 1 2
//起始交叉口id 终止交叉口id 路段长度 路段限速 起->止车道数 止->起车道数
//起->止车道ID 止->起车道ID
1 0 0 0 1 0 0 1 1 // 起->止车道的通行权限
1 0 0 0 1 0 0 1 1 // 止->起车道的通行权限
//通行权限每三个一组,所以上面的三个车道是(左、直行、直行加右转)
2.2.3 交通信号数据
描述交叉口与道路的连接性
107 // 有信号灯的交叉口总数
1317137908 724 700 611 609
// 交叉口ID及四个方向道路段ID(北、东、南、西)
2.3 流量文件格式(flow.txt
)
流量文件定义了模拟中的车辆流量配置。每个流量(flow)由一个元组表示:(start_time, end_time, vehicle_interval, route)
- start_time: 流量开始时间。
- end_time: 流量结束时间。
- vehicle_interval: 每辆车之间的间隔时间(单位:秒)。
- route: 流量的行驶路线(由道路段IDs组成,而非交叉口IDs)。
流量文件包含以下部分:
- 第一行:流量数量 n
- 后续的 3 行:每个流量的3行配置:
- 第一行:
start_time, end_time, vehicle_interval
。 - 第二行:路线包含的道路段数 k。
- 第三行:路线详细,包含 k个道路段ID。
- 第一行:
12 // 流量数量 n = 12
0 100 5 // 流量1的开始时间、结束时间和车辆间隔
2 // 流量1的路线包含2段道路
2 3 // 流量1的道路段ID//0~100s内 每5s一辆车,路线是2->3
3 其他的api
4 其他
CBEngine允许用户定制以下两大模块:
- 驾驶模块(Driving Module): 控制车辆的驾驶行为。
- 路径规划模块(Routing Module): 根据交通条件动态调整车辆路线。
模块定制需用C++实现,通过覆盖 src/modules/driving.cc 和 src/modules/routing.cc 中的默认实现来实现自定义逻辑。
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