“新型一体化立体交通系统建模与仿真”研究如何把地面道路、多个低空交通层级和层间通道纳入同一套交通规则。项目设想由具备陆空转换能力的飞行汽车在地面与空中连续通行，再通过立体路口、分流车道、感知设备和信号控制协调不同方向、不同高度的交通流。
项目关注的核心问题，是车辆怎样获得通行许可、如何安全地穿过层间交叉区域，以及模型如何表示这些规则。下面沿着系统组成、一次典型通行和项目阶段成果展开说明。
一、系统由哪些部分组成
项目模型将系统划分为飞行汽车、基础设施和故障处理与自我修复三个部分。中期材料记录，飞行汽车与基础设施的结构模型已初步建立；故障处理与自我修复部分当时仍处于框架设计阶段。
飞行汽车
模型以旋翼飞行汽车作为代表，由四类子系统组成：
- 能源支持为车载设备和推进装置供能，并用功率等参数描述能源限制。
- 控制与信息通信接收驾驶或调度指令、收发数据，并由中央电脑和备份电脑处理信息。
- 运动通过推进器和转向构件实现地面、空中及层间运动。
- 空间感知用距离传感器测量与周边车辆的相对距离，用高度传感器测量车辆相对地面的高度；信息存储模块保存车辆尺寸和安全距离等数据。
基础设施与交通控制
基础设施包含能源支持、信息通信与数据处理、传感与信号三个子系统。传感器获取路口和交通状态，数据处理与控制模块汇集信息并协调车辆，交通信号灯向车辆显示通行许可和空间路径。道路宽度、道路高度等参数也纳入系统模型。
故障处理与自我修复
该子系统的设计目标是在车辆或交通设施出现异常时，帮助系统进入安全处置流程。用例说明书举例：推进器失灵后，车载传感器报警，车辆向周边广播故障代码，调度中心分配应急降落区并清空对应路径。这个例子说明了预期的故障处置机制；中期汇报时，相关 SysML 结构图尚未完成，不能据此认定系统已有经过验证的自动修复能力。
二、一次典型通行如何完成
项目申请书把典型行程分为起飞前准备、航线规划、起飞、空中飞行、准备降落和着陆六个阶段。用例说明书和跨层活动图则进一步描述了车辆经过立体路口时的协同过程：
- 发起通行请求。 飞行汽车接近立体十字路口后，报告当前层级和目标方向，请求交通控制系统分配通行权限。用例草案以距路口 1 公里作为请求触发的示例。
- 感知位置并校验指令。 高度和距离传感器提供车辆位置及周边间距。活动图示例将相对距离与安全距离进行比较；校验不通过时，系统显示无效指令并阻止推进器启动，校验通过后才继续执行。
- 规划路线并分配车道。 控制系统根据车辆方向、所在层级和车道负载分配路线。直行车辆进入当前层主干道，转向或升降车辆被引导到立体路口的对应通道。
- 根据信号进入路口。 红灯表示不得进入交叉区域，绿色箭头表示获准的空间路径。跨层车辆准备升降时，与其路线冲突的交通流需要等待，避免不同层级的车辆同时进入交叉路径。
- 完成层内或跨层运动。 层内通行包括直行、变道、减速等；跨层通行先在当前层驶入指定的上行或下行通道，再改变高度。活动图示例中，高度传感器每 5 毫秒测量一次，并在当前高度达到目标通道高度时结束升降；这是模型示例参数，不是已测得的设备性能。
- 离开路口并衔接下一段路径。 车辆通过交叉区域后切换到下一段车道或巡航状态，交通控制系统更新车道负载，为后续车辆安排通行。
用例说明书还提出，当某层车道负载超过 90% 时，可以调整信号灯周期并引导部分车辆绕行。这是用于建模的调度规则示例，实际阈值和调度效果仍需仿真验证。
三、SysML 模型怎样描述这些机制
项目以基于模型的系统工程思路分析需求、组成结构、组件交互、运行行为、参数和可靠性。申请材料提出以 MagicGrid 方法组织问题域、解决域和实现域，并使用 MagicDraw 建模；3DEXPERIENCE 是项目拟采用的平台。
- 需求图和用例图说明系统要满足什么要求，以及飞行汽车、交通控制系统等参与者如何协作。
- **块定义图（BDD）和内部块图（IBD）**描述系统由哪些子系统构成，以及组件怎样连接和交换信息。
- 活动图、状态图和序列图描述通行步骤、组件交互，以及车辆在静止、起飞、巡航、降落和停止等状态间的转换。
- 参数图描述道路层级、路径宽度、层间距离、车辆质量和速度等参数与约束，为后续情景分析提供输入。
跨层活动图中的指令校验是一个具体例子：控制器发出命令后，系统依据空间感知数据判断安全距离；只有通过校验的命令才能触发推进器。车辆升降时持续测量当前高度，并与目标层高度比较，达到目标后结束跨层动作。
四、安全与可靠性考虑
项目申请书从规定条件、任务时间、环境影响、系统故障和事故后果等角度讨论可靠性。中期材料称团队已初步构建可靠性指标体系，计划继续把环境适应性、安全、恢复能力和寿命等因素与故障处理模型结合。
用例说明书列出了一组设计输入示例：垂直升降速度不超过 2 米/秒、水平转向加速度不超过 1g、车辆间距至少为水平 5 米和垂直 3 米、信号指令延迟不超过 50 毫秒，以及单个立体路口峰值吞吐量不低于每分钟 500 辆。文件还提出方向优先级和恶劣天气下禁止层间运行等规则。这些数值与规则来自用例草案；现有项目材料没有给出对应的实测结果或仿真验证数据，应视为待验证的设计输入。
五、项目阶段与验证边界
中期汇报记录的阶段成果包括：飞行汽车和基础设施的初步结构模型、典型跨层活动图，以及可靠性指标体系的初步框架。汇报同时把故障处理与自我修复系统的 BDD、系统间交互细化、运行演示和正常及事故场景的仿真分析列为后续工作。
因此，介绍项目成果时需要区分已建立的初步模型、申请书或用例中的设计方案，以及尚待完成的演示、测试和验证。现有资料支持对系统机制和建模思路的说明，但不能证明这些交通规则已在真实飞行汽车或城市设施上部署，也没有提供上述性能指标的验证结果。
资料来源
本文依据项目申请书、中期答辩讲稿、用例说明书和 SysML 建模说明整理；文中图示来自项目档案中的模式对比图、飞行汽车 BDD 和跨层活动图。