城市弹性交通 信息物理系统仿真平台 总体框架

T/ITS0277-XXXX 城市弹性交通信息物理系统仿真平台总体框架 Urbanresilienttransportation-cyber-physicalsystemssimulationplatform-Generalframework （征求意见稿） 本稿完成日期：2024年08月25日在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。 中国智能交通产业联盟发布 目次 前言............................................................................II引言...........................................................................III1范围.................................................................................12规范性引用文件.......................................................................13术语和定义、缩略语...................................................................14仿真平台总体功能架构.................................................................35交通数据层要求.......................................................................46仿真建模层要求.......................................................................57仿真控制层要求.......................................................................68仿真结果评估层要求...................................................................89接口层要求...........................................................................910安全性要求.........................................................................10 前言 本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国智能交通产业联盟（C-ITS）提出并归口。 本文件起草单位：长安大学、同济大学、北京航空航天大学、东南大学、西南交通大学、上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司、霹图卫软件科技上海有限公司。 本文件主要起草人员：安毅生、杜豫川、慕晨、刘树美、王建、陈希、张绍阳、肖京晶、马晓磊、郑芳芳、曹静、李颖、李婷、吴若乾、陈茹梦、张欣、谭二龙、鲍震天。 引言 本文件旨在以服务城市弹性交通信息物理系统仿真平台建设为目标，梳理现有和潜在的弹性交通业务应用，提出城市弹性交通信息物理系统仿真平台总体框架，细化平台基础功能要求，规范平台安全性要求，形成城市弹性交通信息物理系统仿真平台设计标准化的总体技术要求，进而指导仿真平台建设，推动弹性交通仿真信息系统与真实交通物理系统的同步闭环演化，为城市交通系统提供可伸缩、可重构、可恢复的弹性化管理、运营和服务。 城市弹性交通信息物理系统仿真平台总体框架 1范围 本文件规定了弹性交通信息物理系统仿真平台（以下简称“平台”）的总体架构设计、分层基础功能要求、安全要求等内容。 本文件适用于指导城市弹性交通信息物理系统仿真平台的研发与部署。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T22239—2019信息安全技术网络安全等级保护基本要求GB/T35273—2020信息安全技术个人信息安全规范GB/T37092—2018信息安全技术密码模块安全要求GB/T40020—2021信息物理系统参考架构GB/T40021—2021信息物理系统术语GB/T41798—2022智能网联汽车自动驾驶功能场地试验方法及要求 3术语和定义、缩略语 3.1术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 弹性resilient物理学上，弹性是指物体在外力作用下发生形变，当外力撤消后能恢复原来大小和形状的性质。 3.1.2 弹性系统resilientsystems 在本文件中，弹性系统是指规模可伸缩、网络可重构、风险可识别、隐患可自修复的应用系统。 3.1.3构件components 在弹性交通系统中，构件是指具有感知、传输、控制或决策能力的物理设施或软件系统。可分为物理构件和软件构件两种。 物理构件指的是包括车辆、道路或轨道设施、车站设施以及交通控制中心在内的各类物理基础设施；软件构建是指那些不具备实体形态，但仍然具有一定的属性和功能的构件，如运输调度软件、运行计划编制软件、信息发布软件以及信号控制软件等。 3.1.4 物理实体physicalentity 客观存在的、具有某种属性可以加以区分的、能够被感知但不依赖感知而存在的事物。 [来源:GB/T40021-2021，2.1] 3.1.5 信息虚体cyberobject 对物理实体的形态、功能、机理、运行状态等进行的数字化描述与建模。 [来源:GB/T40021-2021，2.2] 3.1.6 信息物理系统cyber-physicalsystems 通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术，构建的物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高效协同的系统。 [来源:GB/T40021-2021，2.9] 3.1.7 弹性交通物理系统resilienttransportationphysicalsystems 城市交通中包含车辆、道路、桥梁、隧道、交通信号灯等实体物理设施的交通子系统，且实体规模与数据具有可扩展性。 3.1.8 弹性交通信息系统resilienttransportationcybersystems 利用计算机技术、通信技术、网络技术等对交通数据进行收集、处理、分析和显示的系统，且系统具有可伸缩性和可编辑性。 3.1.9 弹性交通信息物理系统resilienttransportationcyber-physicalsystems 基于弹性交通物理系统与信息系统架构，以状态广泛感知、运行协同调控、服务快速恢复等弹性目标为核心的交通系统。 3.1.10 单元级信息物理系统unitlevelcyber-physicalsystems实现感知、分析、决策和执行的闭环，具备不可分割性的信息物理系统最小单元。[来源:GB/T40021-2021，2.10] 3.1.11 系统级信息物理系统systemlevelcyber-physicalsystems 多个单元级信息物理系统通过网络等实现集成、交互和协作的系统。 注：典型的系统级信息物理系统有生产线、生产车间等。[来源:GB/T40021-2021，2.11] 3.1.12 仿真实验场景simulationexperimentsscenario 车辆仿真实验过程中所处的地理环境、道路、交通状态及车辆状态和时间等要素的车辆行驶情景集合。 [来源:GB/T41798-2022，3.6，有修改] 3.2缩略语 下列缩略语使用于本文件： CPS信息物理系统（Cyber-PhysicalSystems）RT-CPS弹性交通信息物理系统（ResilientTransportationCyber-PhysicalSystems） 4仿真平台总体功能架构 4.1概述 本标准所定义的平台总体功能架构包括交通数据层、仿真建模层、仿真控制层、仿真结果评估层以及接口层。 平台的设计目的为开发可重组、可优化、可评估的城市弹性交通信息物理系统仿真平台，旨在提升城市交通系统的运行稳定性和服务水平恢复能力。 平台的应用服务基于平台基础功能中数据、建模、控制、评估和外接，并进行统一部署。对于已有各业务系统，可进行业务服务的升级迭代。 4.2功能架构 如图1所示为城市弹性交通信息物理平台功能框架。 4.3基本功能要求 平台应具备的基本功能要求如下： a)交通数据层：交通数据采集、静态交通数据存储、动态交通数据存储以及信息物理系统数据同步；b)仿真建模层：城市基础交通场景建模、典型城市弹性交通场景建模和风险隐患建模；c)仿真控制层：常规交通场景仿真事件流、扰动因素控制以及弹性交通场景仿真事件流；d)仿真结果评估层：可视化展示、弹性性能评估、事件演化与预测以及应对措施评价。 5交通数据层要求 5.1交通数据采集 平台交通数据采集应满足如下要求： a)应支持实时、非实时、全量、增量等多种采集方式；b)应具备网络中断、服务中断等异常情况的应对机制；c)应对数据采集情况进行实时监控；d)应支持socket、mq、http、ftp、数据库对接等接入方式。 5.2静态交通数据存储 平台静态交通数据存储应满足如下要求： a)应支持单独存储各类静态交通数据，包括但不限于城市基础地理信息、道路交通网络信息、交通管理信息、交通信号灯配时数据以及公交路线走向数据；b)应支持静态数据的数据修改、更迭以及恢复功能。 5.3动态交通数据存储 平台动态交通数据存储应满足如下要求： a)应支持单独存储各类动态交通数据，包括但不限于交通流、车辆轨迹、交通管制信息、地铁运营数据、公交运营数据。宜包括气象状态数据与事件检测数据；b)应支持对动态业务数据的数据修改、更迭以及恢复功能。 5.4信息物理系统数据同步 平台信息物理系统数据同步应满足如下要求： a)应保证信息模块与物理模块的网络时钟同步；b)应支持IPv4和IPv6网络地址协议；c)物理模块向信息模块的初始化同步时，宜采用全量同步策略；d)初始化后物理模块向信息模块实时同步时，宜采用增量同步策略；e)增量同步过程应支持通过表级校验、字段级校验来验证数据一致性。 6仿真建模层要求 6.1城市基础交通建模 平台城市基础交通建模应该满足如下要求： a)应支持对城市基础交通组件进行建模，包括但不限于路口、线路以及路网；b)应支持对城市基础交通模型的更新与修正；c)宜支持外部仿真平台基础交通模型的接入。 6.2典型城市弹性交通场景建模 平台应支持实现对典型弹性交通场景进行分类并建模，并能够对交通场景进行实时分类。具体典型场景与特征如表1所示。 6.3风险隐患建模 平台应支持对表2中所示的五类交通风险致因进行建模。 7仿真控制层要求 7.1常规交通场景事件流模拟 平台应支持对常规交通场景下的仿真事件流进行建模，包括但不限于交通路网、交通节点、公共交通、交通气象、路面状况、以及日常活动的态势还原和推演。可通过外接基础交通仿真模型实现。 7.2弹性交通场景事件流模拟 平台应支持对风险所引发的结果数据流进行仿真模拟，包括对拥堵、中断、延误和拥挤条件下交通态势的还原和推演。表3所示为各类风险结果的具体表现形式。 7.3扰动事件控制 平台应支持对各类扰动事件进行仿真控制。用于控制