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：

1. 第一行：流量数量 n
2. 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。

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：

1. 驾驶模块（Driving Module）： 控制车辆的驾驶行为。
2. 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。