Page 270 - 《软件学报》2025年第8期

软件学报 ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW E-mail: jos@iscas.ac.cn
2025,36(8):3693−3708 [doi: 10.13328/j.cnki.jos.007238] [CSTR: 32375.14.jos.007238] http://www.jos.org.cn
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面向天河新一代超算的大规模平行城市交通仿真

何贤浩 1 , 胡逸騉 1 , 李毅晨 1 , 严宇威 1 , 吕宜生 2 , 廖 清 3 , 李 勇 4 , 李肯立 1

1
(湖南大学 信息科学与工程学院, 湖南 长沙 410082)
2
(中国科学院 自动化研究所, 北京 100190)
3
(哈尔滨工业大学 (深圳) 计算机科学与技术学院, 广东 深圳 518055)
4
(清华大学 信息科学技术学院, 北京 100084)
通信作者: 胡逸騉, E-mail: yikunhu@hnu.edu.cn
摘 要: 随着城市规模不断增加, 城市交通系统面临着越来越多的挑战, 如交通拥堵、交通安全等问题. 交通仿真
是一种解决城市交通问题的方法, 其采用虚实结合的计算技术, 以处理实时交通数据、优化城市交通效率, 是平行
城市理论在智能交通的重要实现方法. 然而, 传统的计算系统在运行大规模城市交通仿真中会出现计算资源不足、
仿真延迟过长等问题. 针对上述问题, 基于平行城市理论, 结合天河新一代超算的异构体系结构, 提出一种平行城
市交通仿真并行算法. 该算法能够精确模拟车辆、道路、交通信号等交通要素, 并采取路网划分、车辆并行化行
驶、信号灯并行化控制等方法, 以实现高性能交通仿真. 该算法运行在 16 节点、超过 2.5 万核心的天河新一代超
算平台, 并针对北京市五环内 240 万辆车、7 797 个路口和 17 万条车道的真实交通场景进行仿真. 相比于传统的
单节点仿真, 每步仿真时间从 2.21 s 减少到 0.37 s, 取得近 6 倍的加速效果, 在国产超算异构平台上成功实现百万
车辆规模的城市交通仿真.
关键词: 平行城市; 数字孪生; 高性能计算; 交通仿真
中图法分类号: TP301

中文引用格式: 何贤浩, 胡逸騉, 李毅晨, 严宇威, 吕宜生, 廖清, 李勇, 李肯立. 面向天河新一代超算的大规模平行城市交通仿真.
软件学报, 2025, 36(8): 3693–3708. http://www.jos.org.cn/1000-9825/7238.htm
英文引用格式: He XH, Hu YK, Li YC, Yan YW, Lyu YS, Liao Q, Li Y, Li KL. Large-scale Traffic Simulation for Parallel Cities
Based on New-generation Supercomputer Tianhe. Ruan Jian Xue Bao/Journal of Software, 2025, 36(8): 3693–3708 (in Chinese). http://
www.jos.org.cn/1000-9825/7238.htm
Large-scale Traffic Simulation for Parallel Cities Based on New-generation Supercomputer Tianhe

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HE Xian-Hao , HU Yi-Kun , LI Yi-Chen , YAN Yu-Wei , LYU Yi-Sheng , LIAO Qing , LI Yong , LI Ken-Li 1
1
(College of Computer Science and Electronic Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China)
2
(Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
3
(School of Computer Science and Technology, Harbin Institute of Technology, Shenzhen, Shenzhen 518055, China)
4
(School of Information Science and Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China)
Abstract: As the scale of cities continues to increase, urban transportation systems are facing more and more challenges, such as traffic
congestion and traffic safety. Traffic simulation is a method to solve urban traffic problems. It uses virtual and real computing
technologies to process real-time traffic data and optimize urban traffic efficiency. It is an important method to achieve the parallel city
theory in intelligent transportation. However, traditional computing systems often encounter problems such as insufficient computing
resources and long simulation delays when running large-scale urban traffic simulations. To solve the above problems, this study proposes
a parallel algorithm for traffic simulation of parallel cities based on the parallel city theory and the heterogeneous architecture of China’s

* 基金项目: 国家重点研发计划 (2020YFB2104000); 国家自然科学基金青年基金 (62102143)
收稿时间: 2023-09-13; 修改时间: 2024-02-01, 2024-03-25; 采用时间: 2024-06-11; jos 在线出版时间: 2024-11-18
CNKI 网络首发时间: 2024-11-20