Forgalmi modellezés BMEKOKUM209

Átírás

1 BME Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék Forgalmi modellezés BMEKOKUM209 Szimulációs modellezés Dr. Juhász János

2 A forgalmi modellezés célja A közlekedési igények bővülése és a motorizáció növekedése szükségessé teszi a közlekedés, a forgalomáramlás elméleti modelljeinek folyamatos fejlesztését. A modellek feladata a folyamat (a járművek mozgása, egymásra hatása) törvényszerűségeinek leírása, magyarázása és a különböző közlekedési események, jelenségek előrejelzése.

3 A közlekedés modellezés szintjei Forrás: : Traffic Modelling Guidelines, Transport for London, September 2010

4 Forgalom modellek A szimulációs modellek közös jellemzője, hogy bonyolult rendszerek esetén a valóságnak csak a vizsgálat szempontjából lényeges elemeit veszik figyelembe. A modell készítés folyamatának egyik legnehezebb része annak meghatározása, hogy a valóságnak mely elemei épüljenek be a modellbe, hogy az leképezze a valóságot, de áttekinthető és kezelhető legyen. Egy modell jóságát nem a beépített változtatható paraméterek száma határozza meg, hanem az, hogy az általa szolgáltatott eredmény (viselkedés) és a valóság között milyen szoros kapcsolat van.

5 Szimulációs modellek osztályozása Modell Fizikai Matematikai Dinamikus Statikus Numerikus Analítikus Szimuláció

6 A forgalom makroszkopikus jellemzői Forgalomnagyság Forgalomsűrűség Átlagsebesség Fundamentális egyenlet Menetidő

7 A forgalom mikroszkopikus jellemzői Követési időköz Követési távolság Sebesség Gyorsítás

8 Útvonalválasztás Eljutási idő növekedés 300% 250% 200% egyéni útvonalválasztás szokásos rövidebb útvonal intelligens járműnavigáció 150% 100% Átlagos követési időköz [s]

9 A forgalom szimuláció módjai Makroszkopikus szimulációs zóna Vezetett jármű klasszikus mikroszkopikus szimulációs zóna kommunikációs mikroszkopikus szimulációs zóna

10 Mikroszkopikus szimulációs modellezés ALGORITMUS (supervisor) PROGRAM Járművek adatai Gyalogosok adatai Infrastruktúra adatai Klasszikus szimulációs modellek szerkezete jármű gyalogos a jármű látható tulajdonságai és mozgásállapota a jármű által befogadható információk gyalogosok járművek jelzőtáblák Környezet jelzőlámpák útburkolati jelek jelzőlámpa Magatartási szimulációs modellek szerkezete

11 Magatartási szimulációs modell Közlekedési szabályok döntési tartomány Forgalom szituáció Egyéni kívánság Magatartási modell Látvány meghatározás Stratégia kialakítás Végrehajtás Működési ciklus

12 Klasszikus (forgalomáramlási) szimulációs modell A "klasszikus " forgalomszimulációs modellek fejlesztése Forgalmi adatok PROGRAM Matematikai és fizikai törvényszerûségek Kalibrációs állandók Szimulációs eredmények Verifikációs adatok Szimulációs eredmények értékelése A klasszikus szimulációs modell fejlesztése és alkalmazása

13 Magatartási szimulációs modell Az ARCHISIM forgalomszimulációs modell fejlesztése Forgalmi adatok Szokásjellemzõk paraméterei PROGRAM Matematikai és fizikai törvényszerûségek Szokásjellemzõk összefüggései A szokásjellemzõk kalibrációs állandói Kalibrációs állandók Szimulációs eredmények Verifikációs adatok Szimulációs eredmények értékelése A magatartási szimulációs modell fejlesztése és alkalmazása

14 A szimuláció és a szimulátor kapcsolata ARCHISIM project járművezető szimulátor 3D adatbázis A környezet leírására szolgáló adatbázis Az úthálózat gráfjai + a közlekedési elemek adatai szimuláció jármű, valamelyik úton, valamelyik sávon, valamelyik irányba, valamekkora sebességel, távolság... forgalom jellemzők, távolság... találkozás, típus, távolság...

15 Szimulátorok

16 Gyalogos átkelőhely szimuláció - SIMPAS Magatartás modellezés Aktiváló bemenet x 1 x 2 x n f( ) transzfer függvény y Lokális memória w 1 w 2 w n A neuron általános felépítése x 1 x 2 Σ s f( ) transzfer függvény y x n A súlyozott bemeneti információkat összegző percepton felépítése

17 Gyalogos átkelőhely szimuláció - SIMPAS Magatartás modellezés bemenet rejtett rétegek kimenet 4 11 x x y x A neurális hálózat felépítése

18 Gyalogos átkelőhely szimuláció - SIMPAS Magatartás modellezés µ Boole algebra µ 1 1 Minősítő halmazelmélet U U Tagsági függvények µ 1 0,7 0,3 x U mellette közel messze nagyon messze Minősített távolság értékek

19 Gyalogos átkelőhely szimuláció - SIMPAS Magatartás modellezés x 1 y x n minősítés (fuzzyfication) összekapcsolás összesítés visszaalakítás (defuzzyfication) A minősítő rendszerek és a neurális hálózatok összekapcsolása

20 Gyalogos átkelőhely szimuláció - SIMPAS

21 Gyalogos mozgás, utascsere

22 Gyalogos mozgás, utascsere Metró utascsere szimulációs vizsgálata Gyalogos körüli potenciál mező Potenciál térkép