4. 环形交叉口（环岛）车辆通行仿真

任务目标

在SUMO中构建一个环形交叉口（环岛）路网，为四个入口设置车辆流量，运行仿真并观察车辆在环岛内的让行行为与通行效率。通过本案例掌握SUMO环岛建模方法、让行规则配置及流量参数调整。

环境依赖

需要SUMO 1.8.0及以上版本（含netedit图形化建网工具），Python 3.6+（用于生成随机流量）。确认命令行中sumo、netedit、python可用。

路网构建（netedit操作）

使用netedit新建路网，按以下步骤操作：

创建中心环岛：选择Edge模式，沿圆周依次点击生成8条弧段（近似圆形），每条弧段用2个中间节点平滑弯曲；
创建四条入口道路：从环岛边缘节点向外延伸直路，长度200m，方向为正东、正西、正北、正南；
设置环岛优先权：选中环岛所有路段，在Edge属性中将Priority设为-1（环内车辆优先）；入口道路优先级保持默认-1；
设置让行规则：在环岛每个入口与环内道路交汇处，使用Connection模式添加Yield连接（入口车辆需让行环内车辆）；
保存为ring_road.net.xml。

若希望快速获得路网文件，可直接使用下方Python脚本调用sumolib生成等价路网（需安装sumolib，随SUMO附带）。

完整实现代码

以下Python脚本生成路网、流量文件并启动仿真，保存为run_roundabout.py：

import os, subprocess, random
import sumolib
from sumolib import net

# 1. 生成路网（若已有ring_road.net.xml则跳过）
if not os.path.exists("ring_road.net.xml"):
    netedit_cmd = ["netedit", "-s", "ring_road.net.xml", "--new"]
    # 此处用netedit交互创建，或使用XML模板（见下方注释）
    # 为简化，直接写入最小环岛路网XML
    with open("ring_road.net.xml", "w") as f:
        f.write('''<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<net version="1.8">
    <location netOffset="0.00,0.00" convBoundary="0.00,0.00,200.00,200.00" origBoundary="0.00,0.00,200.00,200.00"/>
    <edge id="E0" from="0" to="1" priority="-1" numLanes="1" speed="13.89"/>
    <edge id="E1" from="1" to="2" priority="-1" numLanes="1" speed="13.89"/>
    <edge id="E2" from="2" to="3" priority="-1" numLanes="1" speed="13.89"/>
    <edge id="E3" from="3" to="0" priority="-1" numLanes="1" speed="13.89"/>
    <edge id="N0" from="4" to="0" priority="-1" numLanes="1" speed="13.89"/>
    <edge id="N1" from="0" to="5" priority="-1" numLanes="1" speed="13.89"/>
    <edge id="S0" from="6" to="2" priority="-1" numLanes="1" speed="13.89"/>
    <edge id="S1" from="2" to="7" priority="-1" numLanes="1" speed="13.89"/>
    <edge id="W0" from="8" to="1" priority="-1" numLanes="1" speed="13.89"/>
    <edge id="W1" from="1" to="9" priority="-1" numLanes="1" speed="13.89"/>
    <edge id="E4" from="10" to="3" priority="-1" numLanes="1" speed="13.89"/>
    <edge id="E5" from="3" to="11" priority="-1" numLanes="1" speed="13.89"/>
    <junction id="0" x="100" y="100" type="priority"/>
    <junction id="1" x="120" y="100" type="priority"/>
    <junction id="2" x="100" y="120" type="priority"/>
    <junction id="3" x="80" y="100" type="priority"/>
    <junction id="4" x="100" y="50" type="dead_end"/>
    <junction id="5" x="100" y="150" type="dead_end"/>
    <junction id="6" x="50" y="120" type="dead_end"/>
    <junction id="7" x="150" y="120" type="dead_end"/>
    <junction id="8" x="50" y="100" type="dead_end"/>
    <junction id="9" x="150" y="100" type="dead_end"/>
    <junction id="10" x="80" y="150" type="dead_end"/>
    <junction id="11" x="120" y="150" type="dead_end"/>
    <connection from="N0" to="E0" fromLane="0" toLane="0" yield="1"/>
    <connection from="W0" to="E1" fromLane="0" toLane="0" yield="1"/>
    <connection from="S0" to="E2" fromLane="0" toLane="0" yield="1"/>
    <connection from="E4" to="E3" fromLane="0" toLane="0" yield="1"/>
</net>''')
    print("路网已生成：ring_road.net.xml")

# 2. 生成随机流量（每入口120辆/小时）
random.seed(42)
with open("flow.rou.xml", "w") as f:
    f.write('<routes>\n')
    for i in range(120):
        depart = round(random.uniform(0, 3600), 2)
        entry = random.choice(["N0", "W0", "S0", "E4"])
        exit_edge = random.choice(["N1", "W1", "S1", "E5"])
        f.write(f'    <vehicle id="v{i}" depart="{depart}">\n')
        f.write(f'        <route edges="{entry} {exit_edge}"/>\n')
        f.write('    </vehicle>\n')
    f.write('</routes>\n')
print("流量文件已生成：flow.rou.xml")

# 3. 运行仿真（GUI模式便于观察）
sumo_cmd = ["sumo-gui", "-n", "ring_road.net.xml", "-r", "flow.rou.xml", "--start", "--quit-on-end"]
subprocess.run(sumo_cmd)

运行方式

python run_roundabout.py

仿真启动后GUI窗口弹出，可实时观察车辆行为。仿真时长3600秒（1小时），结束后自动关闭。

验证方法与判定标准

让行规则验证：观察环岛入口处，当环内有车辆接近时，入口车辆应减速或停车等待；环内无车时入口车辆正常汇入。若所有入口车辆均未减速直接冲入，说明让行连接未生效，需检查yield="1"属性。
通行效率量化：仿真结束后，在SUMO GUI中打开窗口→车辆统计，记录平均旅行时间（预计约30-60秒/辆）。若平均旅行时间超过120秒，说明环岛容量不足或让行规则过于保守，可适当提高环岛限速或增加车道。
无死锁检查：仿真过程中不应出现车辆长时间（>60秒）完全停止不动的现象。若出现，检查是否有车辆在环岛内逆向行驶或路线冲突。
流量完成率：仿真结束时，所有120辆车应全部到达出口。若部分车辆未完成，查看消息窗口中的错误日志，通常为路线不连通导致。

常见问题

车辆在入口处永久等待：多为环岛内车辆持续不断导致入口让行无法汇入。可降低入口流量至60辆/小时测试，或增加环岛车道数。
路网无法加载：检查ring_road.net.xml中节点坐标是否合理，所有路段必须连接至有效节点。
路线不连通：确认每条入口道路（如N0）都能通过环岛到达任意出口（如N1、W1等）。本案例中环岛为单向逆时针，需保证连接方向正确。

上图展示了本案例的环岛路网结构：四条入口道路均设有让行标记，环岛内车辆具有优先通行权。仿真中可通过调整flow.rou.xml中的车辆总数或depart时间分布来测试不同流量下的通行效率。

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