Eerste grootschalige toepassing van STAQ (Static Traffic Assignment with Queuing)
Luuk Brederode
PLATOS colloqium 5 maart 2014
INHOUD » STAQ: wat is het (ook alweer)? » Toepassing Vlaanderen » Vervolg
pagina 2
WAT IS STAQ
pagina 3
Wat is STAQ STAQ is een propagatiemodel (network loading model) » Is dus onderdeel van laatste stap van vierstapsmodel: de toedeling » Is ingebouwd in StreamLine raamwerk binnen OmniTRANS
Initialisatie Routes en freeflow reistijden Routekeuze model
Routesetgeneratie
MNL of PCL icm MSA
Routefracties
Propagatie model Reistijden
STAQ pagina 4
Wat is STAQ? STAQ » Levert realistische reistijden alternatief voor reistijdfuncties » Houdt rekening met doserende werking bottlenecks en wachtrijvorming » Zet files op correcte plek » Gebruikt zelfde matrix en netwerk als statische toedeling » Is veel sneller dan dynamische toedeling » Is transparant en consistent met verkeersstroomtheorie » Levert kiemen als bijproduct » Is een volwaardige vervanger van de statische toedeling » Is geschikt voor korte én lange termijn prognoses (strategische modellen)
pagina 5
Wat is STAQ
Capaciteit = 6000 veh/h Capaciteit = 4000 veh/h A
B
Vervoersvraag = 4200 veh/h
Wat is na een uur de filelengte en de reistijd van A naar B? In traditioneel statisch toedelingsmodel: - geen fysieke filelengte, vertraging in de bottleneck - reistijd berekend via reistijdfunctie:
t AB
βa qa 0 = ∑ ta 1 + α a a Ca
pagina 6
Wat is STAQ
Capaciteit = 6000 veh/h Capaciteit = 4000 veh/h A
State 3
State 2
State 1
B
Vervoersvraag = 4200 veh/h
Wat is na een uur de filelengte en de reistijd van A naar B?
- filelengte: 1150m - reistijd: 12 min.
Intensiteit (veh/h)
In realistisch dynamisch toedelingsmodel: 6000 4000 2000
v1 ,v3
pagina 7
0
100 v2
200 300 400 Dichtheid (veh/km)
Wat is STAQ STAQ is quasi-dynamisch: » Veronderstelt stationaire verkeersvraag:
7.00
9.00
7.00
9.00
» Veronderstelt instantane propagatie wanneer niet in wachtrij: O1 D1
O2
D2
STAQ kent twee fasen » Squeuzing fase afknijpen van flows op capaciteit (kiemen/verticale wachtrijen) – Statisch model met harde capaciteitsbeperkingen (fixed point problem) » Queueing fase bepalen van horizontale wachtrijen – Dynamisch model (event based rekenen op basis van G-LTM) » Reistijdbepaling op basis van cumulatieve in- en outflows pagina 8
Wat is STAQ
Capaciteit = 6000 veh/h Capaciteit = 4000 veh/h
A
B
Vervoersvraag = 4200 veh/h α=
4000 ≈ 0.95 4200
Wat is na een uur de filelengte en de reistijd van A naar B? In STAQ: Squeezing… Queuing… - filelengte: 1150m - reistijd: 12 min.
Wat is STAQ Cum Inflow
Unconstrained travel demand for link
Cum Outflow
Cumulatieve flow
Total traveltime on link (vtg*h)
0
0.25
0.5
0.75
1
Queuing time Freeflow traveltime of link
pagina 10
TOEPASSING VLAANDEREN TESTCASE
pagina 11
VERGELIJKING STAQ EN STREAMLINE-MADAM OP MODEL LEUVEN » In opdracht van Vlaams Verkeerscentrum (ontwikkelingstraject Vlaamse strategische personenmodellen versie 4 ) » Vergelijking filebeelden StreamLine-Madam Model E314/E40 Leuven avondspits 2012 • Streamline • STAQ - Squeezing • STAQ • Statisch
» In plaatjes: • Bandbreedte: intensiteiten • Kleur: percentage van free flow snelheid (IC verhouding voor statisch) • Na 35 iteraties pagina 12
StreamLine-MADAM referentiebeeld (iteratie 35)
STAQ Squeezing: verticale wachtrijen
STAQ queuing: snelheden als % van vrije snelheid (% vrije snelheid)
Statische IC verhoudingen
pagina 16
Reistijdvergelijking HWN
STAQ schaalbaarheid •Op Leuven is STAQ 3-8 keer langzamer dan statisch en 500-1200 keer sneller dan SL •Voor elke 100.000 routes is ca 125 Mb aan geheugen nodig •Voor elke 300.000 routes is ca 1 minuut per iteratie aan rekentijd nodig •Modellen tot 6102 zones doorgerekend op laptop met 4Gb mem •Op simpele laptop (quadcore i7 2.67 Ghz, 4Gb):
• •
4.5 seconde per iteratie voor model Leuven (430 zones) 5 minuten per iteratie voor model Vlaams Brabant (4000 zones)
pagina 18
STAQ vs StreamLine - MADAM (@quadcore i7 laptop 2.67 Ghz, 4Gb ram) Model
Assignment Method
Network Centroids
Demand Links
Nodes
CPUCPU-time/it Memory
#routes
[sec]
[Mb]
Leuven
Static (quadcore)
430
4,382
1,813
355,014
0.9
81
Leuven
Static (singlecore)
430
4,382
1,813
355,014
2.1
71
Leuven - volledige routeset
STAQ+JM
430
4,382
1,813
164,566
10.9
233
Leuven - optimale routeset
STAQ+JM
430
4,382
1,813
77,293
4.4
166
Leuven - volledige routeset
StreamLine+JM
430
4,382
1,813
164,566
5330
2486
Vlaams Brabant - volledige routeset
STAQ
2,999 34,239
23,241 2,524,265
815
2468
Vlaams Brabant - optimale routeset
STAQ
2,999 34,239
23,241 1,718,180
306
2138
Amsterdam*
STAQ
418
9,408
4,281
294,877
11
318
Gold Coast*
STAQ
1,067
9,565
2,987 1,213,027
64
1033
Rotterdam*
STAQ
1,744
17,187
6,422 1,324,453
62
1132
Sydney*
STAQ
3,264 75,379
30,573 2,030,360
191
2365
NVM*
STAQ
6,102
159,92 0
65,272 2,216,718
205
2988
* = run o.b.v. one-shot, dus exclusief overhead route keuze model. Indicatoren van runs zonder sterretje zijn gemiddelde over 35 iteraties inclusief overhead.
pagina 19
STAQ vs StreamLine-MADAM conclusies Conclusies studie Vlaamse overheid + Filelocaties op zelfde plek + Kiemen beschikbaar na squeezing fase + Gemiddelde reistijden van zelfde kwaliteit als Madam + Rekentijd/geheugengebruik STAQ veel lager dan Madam - Reistijden Madam en STAQ beide te laag op OWN oorzaak is de herkomst van de matrix (statisch gekalibreerd), pak ik op binnen PhD
Verdere conclusies + Schaalbaar tot en met de grootste operationele modellen binnen NL - Operationele maatregelen binnen een spitsperiode niet te modelleren TDI’s, Drips, evenementenverkeer, incidentmanagement
+Alle geteste modelscenarios convergeren naar een uniek gebruikersevenwicht 6 verschillende (hypothetische en realistische) startoplossingen getest op theoretische
pagina 20
en echte netwerken door stagair Anton Dijkstra, Universiteit Twente
VERVOLG
pagina 21
Vervolg PhD traject Luuk Brederode (mrt 2013 – mrt 2016) •Methodlogisch positioneren van STAQ tussen statische en dynamische modellen •Bewijs leveren voor bestaan en uniciteit van het gebruikersevenwicht •Ontwikkelen van matrixkalibratie methode voor STAQ / capacity constraint modellen •Accelerated averaging scheme voor middelen routekeuzefracties •Case study: MKBA o.b.v. statische toedeling uit het verleden opnieuw met STAQ
Software development binnen DAT.mobility •Multi User Class •Skimmen •StandAlone queuing model (event based gLTM) •Routegeneratie tussen iteraties door •Cordontoedelingen pagina 22
Vervolg Toepassingen •Haaglanden (nu) •Amsterdam (VMA, 2015)
pagina 23
