1.项目概况

高速公路网综合监控与应急处置虚拟仿真实验平台是在长安大学与多省市交通管理部门及企业长期科研合作的基础之上建立起来的。我校与陕西、湖北等地的交通部门对高速公路网综合监控系统进行了持续的研究开发和工程实施，在此基础之上，利用综合监控系统良好的运行实践，进一步开发和建设了高速公路网综合监控虚拟仿真系统，可实现常态下的交通管理和控制仿真。我校在2012年承担了交通部的鄂、赣、皖三省应急演练项目的软件系统开发工作，利用该演练系统的应急处置模拟功能，进行了更深层的开发，形成了高速公路网应急处置虚拟仿真系统，可实现异常情况下的高速公路网应急处置的虚拟仿真实验。集成以上两部分的内容，整合形成高速公路网综合监控与应急处置仿真实验平台。

2.系统功能

高速公路网综合监控与应急处置仿真实验平台包括：高速公路网运行环境仿真系统、交通信息处理系统、高速公路网交通流运行仿真系统、高速公路网交通控制系统、交通事件管理系统、高速公路网应急处置系统、高速公路网交通数据挖掘仿真系统七个子系统，可以完成交通流、交通管理者与交通环境三者之间交互过程的视景生成与同步显示虚拟仿真实验。

高速公路运行环境仿真系统通过虚拟的高速公路基础设施模型，了解高速公路基本外在结构及基本构造物，并可进行道路运行中的环境变化模拟仿真。交通信息处理仿真系统通过虚拟方式进行交通流数据的采集、分析和处理。高速公路交通流仿真系统通过设定不同的交通参数，可分段仿真不同路段上的交通流状态。

图1 交通气象环境仿真实验

图2 交通信息采集仿真实验

图3 高速公路微观（左）、宏观（右）交通流仿真

高速公路网交通控制仿真系统通过仿真研究高速公路网诱导及控制管理效果，研究高速公路网管理中的优化控制问题。

图4 高速公路网控制仿真实验

高速公路网交通事件管理仿真系统包括对路网中交通事件的跟踪检测，交通时间的影响分析以及交通事件的模型管理。交通事件影响分析仿真系统通过分析事件对路网的影响后，可以清楚事件对哪些路段有影响，影响程度，影响时间等问题，给管理人员提供决策支持信息。高速公路网应急处置仿真系统包括应急预案管理、应急资源调度与管理和处置过程仿真三部分。应急预案管理仿真实验，应急预案指面对突发事件如自然灾害、重特大事故、环境公害及人为破坏的应急管理、指挥、救援计划等。

高速公路网交通数据挖掘仿真系统以收费数据为基础，通过对原始数据格式、内容的分析，确定数据处理流程，在此基础上研究交通流量时空分布规律方法和OD分布、车型比例分布等指标获取方法。

图9 高速公路网交通数据挖掘仿真

3.效果与特色

高速公路网综合监控与应急处置虚拟仿真实验平台构建了一个针对高速公路网交通信息化管理与诱导的虚拟仿真教学实验平台。可帮助学生了解高速公路网的基本运行环境，掌握交通信息处理及发布的基本手段和方法；通过交通流的仿真实验，验证各种交通流模型的特点的适用性；通过交通控制仿真实验，理解基本的交通控制理论和方法；通过交通事件仿真模型，掌握交通事件的管理方法，以及理解时间的演化机理，掌握事件的影响分析方法；通过应急处置仿真实验，模拟调动各种应急处置资源的配置，处理突发事件；通过交通数据挖掘仿真系统，研究交通流量时空分布规律方法。