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淮阴工学院平面交叉口智能信号控制虚拟仿真实验

实验简介
实验的必要性

党的二十大报告强调:加快建设交通强国,构建数字交通。《数字交通“十四五”发展规划》明确提出智慧交通要全方位向“数”融合。随着我国对智慧交通建设投入力度不断加大,城市交叉口智能信号控制呈现出快速发展的良好态势,我校与常州市公安局交警大队进行科教融合合作,共同开发《平面交叉口智能信号控制虚拟仿真实验》,该实验为交通管理部门和行业培养高层次应用型人才。

1)智能交通对虚拟技术应用需求日益增长的必然。传统的交通管理模式难以满足复杂的交通需求,必须引进虚拟技术科学管理交通。将真实道路交叉口和虚拟环境进行融合,构建动态虚拟智能交通信号控制场景,有效预测交叉口交通状态,能优化交通资源配置,为交通管理和控制提供决策依据,提高城市道路通行效率。

2)再现高危险、高成本、不可逆实验的必然。交叉口是城市路网的瓶颈,也是交通矛盾集中的焦点。交通量在交叉口的空间、时间范围通行权的优化设置会导致不同的通行效率和安全水平。然而现实的交叉口不允许试错式的信号控制优化模式,严重制约了教学目标的达成,具体原因:一是高危险实验不可重复。在真实的道路交叉口进行信号控制优化实验需要承担巨大的风险,因为错误的信号控制方案可能导致车辆延误、交通冲突,甚至人员伤亡。二是高成本消耗大。搭建真实实验场景需要道路、通讯设备、信号控制设备、车辆等设施,投资巨大,成本极高。三是不可逆交通状态。交通状态千变万化,受到交叉口特性、天气、机非混行、以及交通控制措施等诸多因素的共同影响,而这些因素又大多是随机的,因此无法利用真实实验重现某个交通状态。该实验具有不受物理场地、仪器设备及台套数限制等特点,可以不限时间和空间的影响,达到最大化利用教学资源的教学目标。

3)推进定制式人才培养与个性化学习的必然。应用型人才培养过程中,日趋重视实践教学培养模式的改进,逐渐形成以增强学生工程实践能力与激发学生创新潜能为主的实践教学模式,由教学导向型学习需求导向型转变。该实验为定制式人才培养与个性化学习提供了充足的资源与便利的方式,有效满足了学生多样化发展的需要。该实验逼真的仿真环境、交互式和容错式的实验方式、便捷的操作流程、机动的学习选择等,大大激发了学生对枯燥实践教学内容的学习兴趣,很好满足了学生自主学习的需要。