1.项目概况

公路隧道交通控制与三维视景模拟虚拟仿真实验平台是在“西汉高速公路（隧道）交通控制诱导策略”、“郑尧高速公路交通控制策略与紧急预案”、“紫阳隧道交通控制诱导及仿真训练平台”等项目成果支持下，自主研发的面向公路隧道交通控制仿真实验与三维视景模拟实验的虚拟仿真实验平台。

平台由高速公路隧道交通诱导虚拟仿真系统和高速公路隧道视景仿真系统组成，解决了公路隧道交通控制策略及突发事件应急处置预案演练阻塞交通、成本高、危险性大等问题，为公路隧道交通控制策略编制及应急预案评估提供了运行成本低、可靠性高的实验手段。

隧道模型控制软件功能模块结构及上位机控制软件界面如图1和图2所示。隧道模型上位机控制软件包括交通控制、交通预案、通风控制、照明控制、信息发布和通信六个功能模块。隧道模型机电控制系统的开发主要采用模块化设计思路和分布式控制方案。模块化设计根据隧道机电系统的空间分布特点将隧道划分为不同的控制区域。隧道模型机电系统的分布式控制结构及硬件电路如图3和图4所示。

图1 软件功能模块结构图

图2上位机控制软件界面

图3 隧道模型机电控制系统结构图

图4 隧道交通控制系统硬件实物

高速公路隧道视景仿真系统基于计算机虚拟仿真技术，构造一个与高速公路隧道相同的虚拟隧道，全方位、多视点地展现高速公路隧道及其设备设施的全景。

图5 高速公路隧道视景仿真软件启动

图6 隧道视景仿真软件

2.系统功能

高速公路隧道交通诱导虚拟仿真系统能够通过手动设置隧道交通事件位置及严重程度，模拟各种工况下的交通控制策略，包括交通信号灯、车道指示器、横洞电机、通风及照明控制等。

高速公路隧道视景仿真实验平台建立了一个应急仿真演练系统，通过对各类灾害数值模拟和人员行为数值模拟的仿真，在虚拟空间中仿真灾害发生、发展的过程，以及人们在灾害环境中可能做出的各种反应，开展应急演练，并在此基础上，制定相关的数字化应急预案，对于发现应急处置过程中存在的问题，检验和评估应急预案的可操作性和实用性，提高应急能力有着积极的现实意义和重要的应用价值。

公路隧道交通控制与三维视景模拟虚拟仿真实验平台开设3项虚拟仿真实验：公路隧道应急处置仿真实验、公路隧道交通控制仿真实验、公路隧道三维视景模拟实验。

3.效果与特色

公路隧道交通控制与三维视景模拟虚拟仿真实验平台建立在电子技术基础虚拟仿真实验基础上，融合隧道机电系统运行原理与隧道交通控制策略，从二维及三维两个角度开展隧道虚拟仿真实验教学，如图7-8所示。在该平台上，学生能够通过模拟隧道突发事件，形成突发事件后隧道交通流的演变过程，实施应急处置措施，以及应急资源调度、管理及资源配置模拟仿真，可对资源配置方案和处置措施的合理性和事件处理的效率进行评价；通过各种工况下的公路隧道交通控制诱导策略模拟，学习隧道交通控制方式及诱导方案，掌握隧道交通分流条件及计算方法；通过在虚拟隧道中对各类灾害数值模拟和人员行为数值模拟的仿真，检验和评估应急预案的可操作性和实用性，如图9-10所示。

图7 隧道模型机电系统硬件设计电路

图8 隧道交通控制仿真实例

图9 视景仿真软件隧道事故仿真

图10 视景仿真软件车辆绕行