BME Közlekedésüzemi és Közlekedésgazdasági Tanszék
Forgalmi modellezés BMEKOKUM209 Szimulációs modellezés
Dr. Juhász János
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.
A közlekedés modellezés szintjei
Forrás: : Traffic Modelling Guidelines, Transport for London, September 2010
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.
Szimulációs modellek osztályozása Modell Fizikai
Matematikai Dinamikus Numerikus
Szimuláció
Statikus Analítikus
A forgalom makroszkopikus jellemzői • • • • •
Forgalomnagyság Forgalomsűrűség Átlagsebesség Fundamentális egyenlet Menetidő
A forgalom mikroszkopikus jellemzői • • • •
Követési időköz Követési távolság Sebesség Gyorsítás
Útvonalválasztás
Eljutási idő növekedés 300% egyéni útvonalválasztás
250%
szokásos rövidebb útvonal intelligens járműnavigáció
200% 150% 100% 10
8
6
4 Átlagos követési időköz [s]
A forgalom szimuláció módjai Makroszkopikus szimulációs zóna
klasszikus mikroszkopikus szimulációs zóna
Vezetett jármű
kommunikációs mikroszkopikus szimulációs zóna
Mikroszkopikus szimulációs modellezés PROGRAM ALGORITMUS (supervisor)
Járművek adatai
Gyalogosok adatai
Infrastruktúra adatai
Klasszikus szimulációs modellek szerkezete jármű
a jármű látható tulajdonságai és mozgásállapota
Környezet járművek jelzőlámpák
a jármű által befogadható információk
gyalogosok gyalogos
jelzőtáblák
útburkolati jelek
jelzőlámpa
Magatartási szimulációs modellek szerkezete
Magatartási szimulációs modell Közlekedési szabályok
döntési tartomány Egyéni kívánság
Forgalom szituáció Magatartási modell
Látvány meghatározás Stratégia kialakítás Végrehajtás
Működési ciklus
Klasszikus (forgalomáramlási) szimulációs modell A "klasszikus " forgalomszimulációs modellek fejlesztése Forgalmi adatok
PROGRAM
Kalibrációs állandók
Matematikai és fizikai törvényszerûségek
Szimulációs eredmények
Verifikációs adatok
Szimulációs eredmények értékelése
A klasszikus szimulációs modell fejlesztése és alkalmazása
Magatartási szimulációs modell Az ARCHISIM forgalomszimulációs modell fejlesztése Forgalmi adatok Szokásjellemzõk paraméterei
PROGRAM
A szokásjellemzõk kalibrációs állandói
Matematikai és fizikai törvényszerûségek Szokásjellemzõk összefüggései
Szimulációs eredmények
Kalibrációs állandók
Verifikációs adatok
Szimulációs eredmények értékelése
A magatartási szimulációs modell fejlesztése és alkalmazása
A szimuláció és a szimulátor kapcsolata ARCHISIM project járművezető szimulátor
3D adatbázis
A környezet leírására szolgáló adatbázis
szimuláció Az úthálózat gráfjai + a közlekedési elemek adatai jármű, valamelyik úton, valamelyik sávon, valamelyik irányba, valamekkora sebességel, távolság ... forgalom jellemzők, távolság ... találkozás, típus, távolság ...
Szimulátorok
Gyalogos átkelőhely szimuláció - SIMPAS Magatartás modellezés Aktiváló bemenet
x1 x2
f( ) transzfer függvény
y
xn w1
Lokális memória
A neuron általános felépítése
w2
wn
x1 x2
Σ
s
f( ) transzfer függvény
y
xn
A súlyozott bemeneti információkat összegző percepton felépítése
Gyalogos átkelőhely szimuláció - SIMPAS Magatartás modellezés
bemenet
rejtett rétegek 4
x1
1
11 8
5 x2
2
12
15
9
6 x3
kimenet
3
17 13
16
10
7
14
A neurális hálózat felépítése
y17
Gyalogos átkelőhely szimuláció - SIMPAS Magatartás modellezés µ
Boole algebra
µ
1
Minősítő halmazelmélet
1
U
U
Tagsági függvények µ
1 0,7
0,3
x mellette
közel
messze
Minősített távolság értékek
nagyon messze
U
Gyalogos átkelőhely szimuláció - SIMPAS Magatartás modellezés x1
y
xn
minősítés (fuzzyfication)
összekapcsolás
összesítés
visszaalakítás (defuzzyfication)
A minősítő rendszerek és a neurális hálózatok összekapcsolása
Gyalogos átkelőhely szimuláció - SIMPAS
Gyalogos mozgás, utascsere
3
2 7
10
1
6
8 5
9 4
Gyalogos mozgás, utascsere Metró utascsere szimulációs vizsgálata
Gyalogos körüli potenciál mező Potenciál térkép
