第四章 路网生成（三）：用XML定义复杂交叉口

上一章我们聊了怎么用netedit画路网，说实话，画个简单的十字路口确实挺快的。但真实项目里，交叉口往往复杂得多——多相位信号灯、让行规则、甚至还有环岛。这时候纯靠鼠标点，效率就太低了。

我个人习惯是：用XML手写交叉口定义。你想想看，一段几百行的XML，就能精确控制每个车道的转向、每组信号灯的时序、每条支路的优先级。而且可复用、可版本管理，这才是工程化的做法。

4.1 交叉口的核心结构

在SUMO里，交叉口其实就是一个junction节点。但真正决定交叉口行为的，是它连接的edge和lane，以及我们附加的trafficLight和rightOfWay规则。

先看一个最简单的四路交叉口XML骨架：

<junction id="J1" x="1000" y="1000" type="traffic_light">
  <request index="0" response="0001" foes="0001" cont="0"/>
  <request index="1" response="0010" foes="0010" cont="0"/>
  <request index="2" response="0100" foes="0100" cont="0"/>
  <request index="3" response="1000" foes="1000" cont="0"/>
</junction>

这里type="traffic_light"告诉SUMO：这个交叉口由信号灯控制。而request元素定义了每个进口道的冲突关系。嗯，这里要注意——response和foes的值是二进制掩码，每一位代表一个流向是否冲突。我第一次看这个的时候也懵了，后来发现其实有规律：0001表示只有第0个流向是冲突的。

4.2 信号灯交叉口定义

信号灯交叉口，说白了就是给交叉口配一套红绿灯方案。SUMO里用tlLogic元素来定义。

我曾经在做一个城市主干道项目时，需要模拟一个五相位信号灯。当时用netedit配了半天，总是对不齐相位时间。后来直接写XML，十分钟搞定。

<tlLogic id="J1" type="static" programID="default" offset="0">
  <phase duration="30" state="GGGgrrrrrGGGgrrrrr"/>
  <phase duration="3"  state="yyygrrrrryyygrrrrr"/>
  <phase duration="2"  state="rrrgrrrrrrrrgrrrrr"/>
  <phase duration="30" state="rrrrGGGgrrrrGGGg"/>
  <phase duration="3"  state="rrrryyygrrrrryyyg"/>
  <phase duration="2"  state="rrrrrrrgrrrrrrrrg"/>
</tlLogic>

这里state字符串的每个字符代表一个信号灯组：

字符	含义
G	绿灯（直行或右转）
g	绿灯（仅左转）
y	黄灯
r	红灯

你想想看，这个字符串的顺序必须和交叉口连接的车道顺序一致。我刚开始做的时候，顺序搞反了，结果左转绿灯亮的时候直行也在走，差点出事故——当然，仿真里的事故就是数据异常。

4.3 优先规则（让行/停让）

不是所有交叉口都有信号灯。很多次干路交叉口用的是让行规则。SUMO里用rightOfWay和priority来控制。

举个例子，一个T型路口，支路需要让行主路：

<junction id="J2" x="2000" y="1500" type="priority">
  <request index="0" response="0011" foes="0011" cont="0"/>
  <request index="1" response="0011" foes="0011" cont="0"/>
  <request index="2" response="1100" foes="1100" cont="0"/>
  <request index="3" response="1100" foes="1100" cont="0"/>
</junction>

这里type="priority"表示优先规则控制。注意看response的值：主路方向（index 0和1）的response是0011，表示它们不需要让行支路（因为支路的掩码位是1和0？不对，这里要仔细看）。

其实SUMO的优先规则逻辑是这样的：

• response：当前流向需要让行的其他流向掩码
• foes：与当前流向冲突的所有流向掩码

如果response全为0，表示这个流向是主路，不需要让任何人。如果response非0，表示它需要让那些掩码对应的流向。

4.4 复杂交叉口实战案例

好了，理论说完了，我们来看一个真实项目中的案例。这是一个五岔路口，包含信号灯和让行规则的混合控制。

先画个结构图：

对应的XML定义如下：

<!-- 五岔路口定义 -->
<junction id="J1" x="3000" y="2000" type="traffic_light">
  <!-- 北向和南向是信号灯控制的主路 -->
  <request index="0" response="0000" foes="1110" cont="0"/>
  <request index="1" response="0000" foes="1101" cont="0"/>
  
  <!-- 东向和西向是让行支路 -->
  <request index="2" response="0011" foes="1011" cont="0"/>
  <request index="3" response="0011" foes="0111" cont="0"/>
  
  <!-- 西北向是停让支路 -->
  <request index="4" response="1111" foes="1111" cont="0"/>
</junction>

<!-- 信号灯方案 -->
<tlLogic id="J1" type="static" programID="phase1" offset="0">
  <phase duration="40" state="GGGgrrrrrrrrrrr"/>
  <phase duration="3"  state="yyygrrrrrrrrrrr"/>
  <phase duration="2"  state="rrrrrrrrrrrrrrr"/>
  <phase duration="40" state="rrrrGGGgrrrrrrr"/>
  <phase duration="3"  state="rrrryyygrrrrrrr"/>
  <phase duration="2"  state="rrrrrrrrrrrrrrr"/>
</tlLogic>

这里要注意：信号灯只控制北向和南向（前两个流向）。东向和西向虽然也经过交叉口，但它们受让行规则控制，信号灯state里对应的字符是r（红灯）——实际上它们不看信号灯，只看让行标志。

4.5 验证与调试

写完了XML，怎么验证对不对？我一般用三步：

1. 语法检查：用sumo -c your.sumocfg --save-configuration看有没有报错
2. 可视化检查：用sumo-gui打开，观察车辆是否按预期走
3. 数据检查：看tripinfo.xml里的等待时间、停车次数是否合理

我曾经遇到一个情况：车辆在交叉口内全部堵死，怎么调参数都没用。后来用--junction-output选项导出交叉口状态，才发现有一个request的foes写错了，导致两个流向互相死锁。

4.6 性能优化建议

当路网规模变大，交叉口数量上千时，XML文件的解析效率就成了问题。我个人建议：

• 使用<include>标签拆分文件，比如信号灯方案单独放一个文件
• 避免在request中使用过于复杂的掩码，能用简单规则就用简单规则
• 对于规则相同的交叉口，使用<type>模板复用

嗯，说到模板复用，SUMO支持定义交叉口类型：

<type id="standard_cross" priority="1" numLanes="2" speed="13.89"/>

<junction id="J10" x="5000" y="3000" type="standard_cross"/>
<junction id="J11" x="5100" y="3000" type="standard_cross"/>

这样当你要修改所有标准交叉口的参数时，只需要改一处。我在做城市级路网时，这个特性帮我省了不少时间。

好了，关于用XML定义复杂交叉口，核心就是这些。记住：信号灯管时序，让行管优先级，request管冲突。这三样搞明白了，再复杂的交叉口你也能用XML写出来。