編程對(duì)我來說有一種獨(dú)特的吸引力，享受著用代碼將自己的想法一步步實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程，付出的代價(jià)就是犧牲掉不少空閑時(shí)間。當(dāng)其他人吃著火鍋唱著歌的時(shí)候，我可能正默默的對(duì)著電腦屏幕發(fā)呆或敲著一行行代碼。
本科和研究生階段的研究方向都是交通信息與控制，閑來無事的時(shí)候喜歡搗鼓搗鼓軟件，先后接觸了vissim、synchro、sidra、visum、TC等。這些軟件功能涉及面廣，在行業(yè)各領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。但是在應(yīng)用過程中，驚覺大多微觀交通軟件的開發(fā)是以國(guó)外的交通情況為背景，針對(duì)國(guó)內(nèi)實(shí)際交通情況應(yīng)用并不能完全協(xié)同。但若對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行校正則可以在國(guó)內(nèi)交通情境中較好地應(yīng)用，上述軟件在國(guó)內(nèi)有較高的占有率也說明了這一點(diǎn)。不過國(guó)內(nèi)實(shí)際交通情況及其復(fù)雜，用戶的操作習(xí)慣也存在差異，這些軟件還是有一些不太適應(yīng)的地方，某些情境下無法解決用戶的實(shí)際痛點(diǎn)。以常用的synchro和sidra兩款交叉口軟件為例，總結(jié)起來主要有以下幾方面：
圖一、左側(cè)為synchro、右側(cè)為sidra渠化示意圖
上圖為兩款軟件的渠化示意圖：其箭頭標(biāo)志大小、類型，人行橫道線，整體的渠化示意圖風(fēng)格與國(guó)標(biāo)《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線（GB5768-2009）》存在較大的差異。除此之外，上述兩款軟件渠化示意圖也無法對(duì)實(shí)際交叉口中的左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)、直行待轉(zhuǎn)區(qū)、可變車道、公交專用道，導(dǎo)流線渠化島等進(jìn)行處理。
圖二、國(guó)標(biāo)GB5768-2009左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)示意圖
圖三、TC繪制的交叉口流量圖
synchro和sidra更加注重的是數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)分析，還很難滿足實(shí)際項(xiàng)目報(bào)告對(duì)圖形化結(jié)果的需求，需要借助于其他的軟件來實(shí)現(xiàn)，并且實(shí)現(xiàn)過程相對(duì)繁瑣。
開發(fā)的第一個(gè)功能模塊是繪制交叉口流量圖。一圖勝千字，在報(bào)告中用交叉口流量圖來表示各個(gè)轉(zhuǎn)向之間的交通需求比使用表格和文字要直觀明了。在此之前交叉口流量圖主要采用TC、CAD和PPT繪制：TC繪制流量轉(zhuǎn)向圖步驟較為繁瑣，且無法處理掉頭流量；CAD主要適用于十字交叉口流量繪制，難以直觀展現(xiàn)各個(gè)方向交通需求大小；PPT是手動(dòng)繪制各個(gè)線條，比較耗時(shí)。
圖四、左側(cè)為CAD繪制、右側(cè)為PPT繪制的流量圖
流量圖也是整個(gè)信號(hào)交叉口軟件相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的功能，以流量圖作為開發(fā)的第一個(gè)模塊功能，目的就是先找個(gè)軟柿子捏捏，作為編程學(xué)習(xí)的練習(xí)項(xiàng)目，這個(gè)階段利用C#的GDI進(jìn)行繪圖。原本以為畫幾條粗細(xì)不一的線上去，再添加上流量標(biāo)簽就能搞定的事情，卻比想象的要麻煩得多。實(shí)際交叉口的復(fù)雜程度遠(yuǎn)超想象：每條線條的起始點(diǎn)位置、寬度、曲率、與輸入流量之間的關(guān)系等問題都需要解決；點(diǎn)位計(jì)算結(jié)果不穩(wěn)定，一個(gè)點(diǎn)位的偏差就會(huì)造成整個(gè)繪制出錯(cuò)；編程水平太low：程序漏洞百出，經(jīng)常出現(xiàn)各種始料未及的麻煩。
圖五、桌面端交叉口流量圖計(jì)算不穩(wěn)定
這個(gè)階段，不斷驗(yàn)算點(diǎn)位計(jì)算公式，調(diào)試代碼存在的問題，筆記本上的筆記也越來越多。
圖六、雜亂的筆記
經(jīng)過了挺長(zhǎng)一段時(shí)間的優(yōu)化完善，盡管仍然偶爾出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀況，桌面端的交叉口流量圖應(yīng)用已經(jīng)可以逐漸可以在一些實(shí)際項(xiàng)目中運(yùn)用了。
圖七、桌面版的交叉口流量圖軟件
經(jīng)過一段時(shí)間的試用體驗(yàn)后，我發(fā)現(xiàn)桌面端的交叉口流量圖應(yīng)用在實(shí)際使用中還是存在著問題，即無法在xp、macOS和其它部分操作系統(tǒng)中正常使用。那時(shí)候web端在線應(yīng)用逐漸增多，web應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行在瀏覽器環(huán)境中，打破了操作系統(tǒng)之間的限制，能夠更靈活地適應(yīng)用戶需求。參考了html5中的canvas繪圖功能，決定嘗試開發(fā)web端的交叉口流量圖應(yīng)用。
經(jīng)過一段時(shí)間的試用體驗(yàn)后，我發(fā)現(xiàn)桌面端的交叉口流量圖應(yīng)用在實(shí)際使用中還是存在著問題，即無法在xp、macOS和其它部分操作系統(tǒng)中正常使用。那時(shí)候web端在線應(yīng)用逐漸增多，web應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行在瀏覽器環(huán)境中，打破了操作系統(tǒng)之間的限制，能夠更靈活地適應(yīng)用戶需求。參考了html5中的canvas繪圖功能，決定嘗試開發(fā)web端的交叉口流量圖應(yīng)用。
由于之前沒有接觸過html5、css、js等，所以又開始一邊學(xué)習(xí)，一邊開發(fā)。web端應(yīng)用分為前端和后端：前端canvas負(fù)責(zé)繪圖，后端負(fù)責(zé)點(diǎn)位計(jì)算等。前端頁(yè)面布局設(shè)計(jì)內(nèi)容相對(duì)較少，主要通過html和css完成；前端繪圖功能利用js控制canvas進(jìn)行繪圖完成，這個(gè)過程就是將之前在桌面端的核心代碼用js實(shí)現(xiàn)了一遍。由于是第一次使用js語(yǔ)言來寫應(yīng)用，其整體語(yǔ)言風(fēng)格跟C#存在較大差異，剛開始難以適應(yīng)，編碼質(zhì)量也很差，開發(fā)進(jìn)度緩慢。
圖八、js繪圖功能開發(fā)
盡管進(jìn)展緩慢，有了桌面端的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，前端繪圖功能總體進(jìn)展還算順利，終究還是將桌面端繪圖功能用js語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了。
Web端交叉口流量圖功能開發(fā)的難點(diǎn)在于后臺(tái)功能的開發(fā)，之前完全沒有接觸過后臺(tái)開發(fā)，也不知道使用什么后臺(tái)語(yǔ)言，經(jīng)過一番對(duì)比，在php、java、Python和nodejs中最后選用了nodejs作為后臺(tái)開發(fā)工具，選擇nodejs最重要的原因是后臺(tái)也可以用js實(shí)現(xiàn)，不用再去研究新的語(yǔ)言，開發(fā)速度會(huì)快一些。
選定nodejs作為后臺(tái)開發(fā)后，緊接著就是學(xué)習(xí)nodejs的相關(guān)內(nèi)容，感謝這個(gè)偉大的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，獲取學(xué)習(xí)資料的難度比我想象中要小得多，一番學(xué)習(xí)之后搭建起了初步了web端交叉口流量圖框架。Web端開發(fā)的最后一個(gè)難點(diǎn)就是將應(yīng)用部署到服務(wù)器上，跟著網(wǎng)上的攻略買服務(wù)器、買域名、學(xué)習(xí)基本的linux系統(tǒng)操作命令，一切就緒之后，web端的交叉口流量圖應(yīng)用終于可以正式運(yùn)行。
圖九、web端交叉口流量圖初始上線界面
盡管現(xiàn)在回過頭來看界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)直慘不忍睹，當(dāng)時(shí)完成上線后能正常訪問心里還是有些小激動(dòng)的。
Web端交叉口流量圖應(yīng)用上線后，便開始準(zhǔn)備開發(fā)交叉口渠化示意圖功能。為了使得渠化示意圖能最大程度的貼合實(shí)際交叉口，我重點(diǎn)參考了國(guó)標(biāo)中關(guān)于交叉口標(biāo)線相關(guān)的規(guī)范，借鑒了國(guó)標(biāo)中交叉口示意圖的繪圖風(fēng)格，并以此作為渠化示意圖繪制的基本風(fēng)格，功能上能夠?qū)崿F(xiàn)處理左轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)區(qū)、直行待轉(zhuǎn)區(qū)、可變車道、公交專用道，右轉(zhuǎn)渠化島等。
交叉口渠化示意圖開發(fā)中，需要計(jì)算的點(diǎn)位數(shù)遠(yuǎn)多于交叉口流量轉(zhuǎn)向圖，對(duì)點(diǎn)位計(jì)算的精度要求也更高，所以整體開發(fā)難度更大，加之期間有其他事情耽擱，開發(fā)周期相當(dāng)漫長(zhǎng)，交叉口渠化示意圖最后上線測(cè)試也比預(yù)期推遲了很長(zhǎng)一段時(shí)間。
圖十、web端交叉口渠化示意圖初始上線界面
上線測(cè)試一段時(shí)間后，根據(jù)大家的反饋，部分交叉口左轉(zhuǎn)或者掉頭半徑不足時(shí)左轉(zhuǎn)或掉頭車道會(huì)被設(shè)置在進(jìn)口道外側(cè)。因此又增加了車道調(diào)整功能，通過點(diǎn)擊箭頭標(biāo)志更換箭頭類型，使其更加適應(yīng)實(shí)際交叉口情況。
圖十一、箭頭調(diào)整功能
要構(gòu)成一個(gè)完整的信號(hào)交叉口設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)分析應(yīng)用，有了交叉口流量圖和渠化示意圖模塊后，還缺少信號(hào)方案設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)分析模塊。將已有的流量圖和渠化示意圖模塊組合到一起搭建初步的交叉口應(yīng)用框架。首先需要解決的問題是應(yīng)用界面設(shè)計(jì)，流量圖和渠化示意圖界面看起來嚴(yán)重缺乏設(shè)計(jì)感，也不太滿足軟件交互需求。為此學(xué)習(xí)了一段時(shí)間界面設(shè)計(jì)，參考其他一些在線應(yīng)用的界面設(shè)計(jì)風(fēng)格，在AI中繪制了初始版本的界面。
圖十二、應(yīng)用界面設(shè)計(jì)
交叉口信號(hào)方案一般由相位相序圖和相位配時(shí)圖組成，考慮了非機(jī)動(dòng)車相位、行人相位、搭接相位、待轉(zhuǎn)相位等開發(fā)了信號(hào)方案設(shè)計(jì)模塊。
圖十三、信號(hào)方案設(shè)計(jì)
完成信號(hào)方案設(shè)計(jì)模塊后，開始開發(fā)評(píng)價(jià)分析功能。根據(jù)交叉口評(píng)價(jià)分析的實(shí)際需求，選擇交叉口飽和度、延誤、排隊(duì)長(zhǎng)度和服務(wù)水平作為評(píng)價(jià)分析指標(biāo)，基于HCM2000手冊(cè)中評(píng)價(jià)分析模型進(jìn)行計(jì)算。結(jié)合項(xiàng)目報(bào)告中對(duì)評(píng)價(jià)分析結(jié)果圖形化的需求，四個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果均采用了圖形化展示效果。
圖十四、飽和度評(píng)價(jià)分析
圖十五、延誤評(píng)價(jià)分析結(jié)果
圖十六、排隊(duì)長(zhǎng)度評(píng)價(jià)分析結(jié)果
圖十七、服務(wù)水平評(píng)價(jià)分析結(jié)果
考慮到實(shí)際應(yīng)用中對(duì)交叉口評(píng)價(jià)分析大多數(shù)需要對(duì)早高峰、平峰、晚高峰等情況進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，或者某個(gè)交叉口改造中不同方案的對(duì)比，交叉口應(yīng)用支持對(duì)渠化、流量、信號(hào)等進(jìn)行多方案設(shè)計(jì)，并可以在評(píng)價(jià)結(jié)果中直接對(duì)比分析不同方案，也支持將評(píng)價(jià)分析結(jié)果導(dǎo)出到excel中進(jìn)一步處理分析。
圖十八、多方案評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比分析
從萌發(fā)開發(fā)信號(hào)交叉口評(píng)價(jià)分析應(yīng)用的想法到最后上線測(cè)試足足經(jīng)歷了三年多時(shí)間，從大四到研三，把一個(gè)簡(jiǎn)單的想法一步步實(shí)現(xiàn)，整個(gè)過程既充滿挑戰(zhàn)也收獲不少。特別希望在校學(xué)習(xí)的小伙伴若有想法，就盡最大努力去實(shí)現(xiàn)，感謝這個(gè)偉大的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，有海量的學(xué)習(xí)資料供我們參考，真正阻礙前進(jìn)的或許不再是專業(yè)技能、不是編程、不是某一個(gè)軟件工具，而是你勇往直前的決心和愿意背后付出的努力。
