Verkeer @ SISTA Sven Maerivoet http://smaerivo.dyns.cx
Katholieke Universiteit Leuven Department of Electrical Engineering ESAT-SCD (SISTA) 28 april 2004 TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
1
Kort overzicht • Microscopische modellen – Traffic Cellular Automata + – CATSIM
• Analyse van verkeersdata • Project – “Duurzaamheidseffecten van TMS” Vroeger: Federale Diensten voor Wetenschappelijke, Technische en Culturele aangelegenheden (DWTC) Nu: Federaal Wetenschapsbeleid TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
2
Microscopische modellen
TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
3
Modellen van verkeersstromen • Macro-/mesoscopische modellen – Gebaseerd op partiële differentiaalvergelijkingen. – Vloeistof dynamische modellen beschouwen een verkeersstroom als een samendrukbare vloeistof (i.e., continuum modellen); macroscopisch. – Gas kinetische modellen beschouwen een verkeersstroom als een veel-deeltjes systeem; mesoscopisch.
• Microscopische modellen – Beschouwen elk voertuig afzonderlijk. – Veel (te veel) parameters en computationeel zwaar. TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
4
Microscopische verkeerssimulatie • Bottom up aanpak: modelleer voertuigdynamica. • Voertuig-volg en rijstrook-verander submodellen. volger
(n)
an (t + τ) ~ f(t,Θ)
voorligger(s)
tussenruimte
(n – 1)
reactietijd tussenruimte/-tijd, agressie, (relatieve) snelheden, …
TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
5
Traffic Cellular Automata + ruimte (rooster van cellen met Δx = 7.5 m) stroomopwaarts
stroomafwaarts
t Δt
Δx v=0
v=3
v=1
x(t + 1) = x(t) + v(t) t+1s
v=1
v=1
tijd Voertuig-volg submodel = verzameling van lokale regels TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
6
Voorbeeld: VDR-TCA (Barlović) • Beschouw een unidirectionele, circulaire baan met één rijstrook: ruimte
voertuigen
tijd
schokgolf TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
7
Simulatie van een grootschalig netwerk
• Vlaanderen heeft ongeveer 1350 km aan snelwegen: 540,000 cellen (7.5 m/cel; 3 rijstroken/richting) • Doel: redelijk gedetailleerde en zeer snelle simulatie. TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
8
CATSIM • Verdeel de autowegen over diverse rekeneenheden: Antwerpen E17
Gent
computer boerderij
E17 E19
meester
E40
Brussel
E40
E19
parallellisatie door middel van gedistribueerd rekenen TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
9
Analyse van verkeersdata
TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
10
Analyse van verkeersdata • Vlaamse autosnelwegennet bevat ± 1655 sensoren 106 metingen/jaar 3.24 GB • Enkele lusdetectoren / Cameras (Traficon)
TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
11
Wat wordt er gemeten ? • Na elke minuut worden de volgende grootheden geaggregeerd: • • • •
Aantal personenwagens Aantal vrachtwagens Bezettingsgraad Gemiddelde snelheid
TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
12
Alle ‘maandagen’ in 2001
vakantieperiode
TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
13
“Duurzaamheidseffecten van verkeersmanagementsystemen”
TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
14
DWTC-CP/40 (2002-2004) http://dwtc-cp40.dyns.cx
• Katholieke Universiteit Leuven – Departement Elektrotechniek • SCD (SISTA) – B. De Moor
– Departement Burgerlijke Bouwkunde • Verkeer en Infrastructuur – B. Immers
– Centrum voor Economische Studiën • Energy, Transport and Environment – S. Proost
• Université Catholique de Louvain – Center for Systems Engineering and Applied Mathematics • CESAME – G. Campion / G. Bastin
• Universiteit Gent – Elektrische Energie, Systemen en Automatisering • SYSTeMS – R. Boel TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
15
Duurzaamheidseffecten van TMS • “Verkeer is dynamisch van aard” Vraag Aanbod (reizigers/verkeersstromen)
(weginfrastructuur)
Optimaliseer het verkeer m.b.v. de bestaande weginfrastructuur ! Middelen voor optimalisatie ?
adaptieve regelstrategieën (e.g., model predictive control)
Optimalisatie criterium ?
TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
duurzame kostfunctie
16
Een duurzame kostfunctie (DKF) • Karakteriseer het concept van ‘duurzaamheid’, bvb.: DKF = emissies (lucht, geluid) + incident risico’s + reistijden
milieu aanbod persoonlijk
• Belangrijk: de DKF omvat een trade-off ! milieuvriendelijk TM Leuven Seminarie – Verkeer @ SISTA (28/04/2004)
capaciteitsdoorstroming 17
