DE10111261A1 - Verfahren zur stufenlosen Anpassung einer Verkehrsdichte bei einer mikroskopischen Verkehrssimulation für ein Verkehrswegenetz - Google Patents
Verfahren zur stufenlosen Anpassung einer Verkehrsdichte bei einer mikroskopischen Verkehrssimulation für ein VerkehrswegenetzInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stufenlosen Anpassung einer Verkehrsdichte bei einer mikroskopischen Verkehrssimulation für ein Verkehrswegenetz, wobei die mikroskopische Verkehrssimulation diskrete und kontinuierliche Größen verwendet. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist mindestens eine fixierte kontinuierliche Größe innerhalb eines Wertebereiches variierbar.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur stufenlosen
Anpassung einer Verkehrsdichte bei einer mikroskopischen
Verkehrssimulation gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei einer mikroskopischen Verkehrssimulation wird das Verhalten
von Einzelfahrzeugen auf einem Verkehrswegenetz - also der
Verkehrsablauf - durch ein geeignetes mathematisches Modell
nachgebildet. Eine Übersicht über solche Modelle gibt
beispielsweise Helbing, D.; "Verkehrsdynamik"; Berlin
Heidelberg: Springer, 1997; oder Chowdhury, D., Santen, L.,
Schadschneider, A.; "Statistical Physics of Vehicular Traffic
and Some Related Systems"; Physical Reports, Vol. 329, Seite
199ff, 2000. Bei einem derart modellierten Verkehrsablauf haben
die betrachteten Fahrzeuge zu jedem Zeitpunkt eine durch das
mathematische Modell definierte Position. Damit liegt auch die
Verkehrsdichte - also die Anzahl der Fahrzeuge pro
Streckenlänge - jederzeit fest. Dieses Verhalten erschwert die
Anpassung der von der mikroskopischen Verkehrssimulation
vorgegebenen Verkehrsdichte an eine abweichende, von anderer
Quelle gelieferte Verkehrsdichte. Eine derartige Anpassung ist
etwa nötig, wenn Messdaten - beispielsweise eine aus Messungen
abgeleitete Verkehrsdichte - in die mikroskopische
Verkehrssimulation eingekoppelt werden sollen. Denn hierbei
werden naturgemäß beliebige Werte geliefert, die nicht sofort
in eine dem mathematischen Modell der mikroskopischen
Verkehrssimulation entsprechende Anordnung von Einzelfahrzeugen
umgesetzt werden können. Bisher wurde dieses Problem gelöst
durch das Einsetzen bzw. Herausnehmen einzelner Fahrzeuge in
der mikroskopische Verkehrssimulation, um eine Anpassung an die
gelieferte Verkehrsdichte zu erreichen. Dieser Eingriff in den
Simulationsablauf führt jedoch zu plötzlichen und ungewollten
lokalen Störungen im Verkehrsablauf, auch sind nur sprunghafte
Änderungen der Verkehrsdichte der mikroskopischen
Verkehrssimulation um jeweils ein Fahrzeug darstellbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flexibilität beim
Einsatz mikroskopischer Verkehrssimulationen weiter zu erhöhen,
indem eine stufenlose Anpassung der Verkehrsdichte unter
Minimierung der daraus resultierenden Störungen im
Verkehrsablauf ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
Der Hauptgedanke der Erfindung besteht darin, mindestens eine
in der mikroskopischen Verkehrssimulation verwendete fixierte
kontinuierliche Größe innerhalb eines kleinen Wertebereiches zu
variieren und damit eine stufenlose Anpassung an einen
vorgegebenen, von einer anderen Quelle gelieferten Wert zu
ermöglichen. Eine solche kontinuierliche Größe, die für die
Verkehrssimulation entsprechend bestimmt und fixiert wurde, ist
etwa die Streckenlänge. Eine erfindungsgemäße Variation der
Streckenlänge führt zu einer Änderung der durch die
mikroskopische Verkehrssimulation bestimmten Verkehrsdichte,
die - wie bereits ausgeführt - als die Anzahl der Fahrzeuge pro
Streckenlänge definiert ist. Die Streckenlänge kann dabei
stufenlos auf einen gewünschten, diskreten Wert eingestellt
werden, womit in vorteilhafter Weise eine Anpassung der
resultierenden Verkehrsdichte an einen beliebigen, vorgegebenen
Wert ermöglicht wird. Die Änderung der Streckenlänge kann dabei
auch in mehreren Schritten erfolgen und so die Anpassung der
Verkehrsdichte in der mikroskopischen Verkehrssimulation unter
Minimierung der daraus resultierenden Störungen im
Verkehrsablauf gewährleisten.
Gleichzeitig resultiert die Variation der Streckenlänge in
einer entsprechenden Änderung des jeweiligen Abstandes der auf
der Strecke befindlichen Fahrzeuge. Denn die Anzahl und die
relative Position der Fahrzeuge auf der Strecke werden durch
die Variation der Streckenlänge ja nicht verändert. Ist die
Streckenlänge nun erfindungsgemäß in einem oder mehreren
Schritten von ihrer ursprünglichen Länge um mindestens einen
typischen Bruttoabstand der auf ihr befindlichen Fahrzeuge
verkürzt worden, kann die Streckenlänge unter Beibehaltung der
Abstände der Fahrzeuge wieder auf den ursprünglichen Wert
gesetzt und in den entstandenen freien Raum ein neues Fahrzeug
eingesetzt werden. Dabei bezeichnet Bruttoabstand den Abstand
zweier einzelner Fahrzeuge bei deren punktförmiger Betrachtung,
mit anderen Worten also den Abstand zweier Fahrzeuge inklusive
einer Fahrzeuglänge. Der typische Bruttoabstand wird dabei etwa
durch einen örtlichen und/oder zeitlichen Mittelungsprozess
bestimmt. Ein analoges Vorgehen ergibt sich bei der
Verlängerung der Streckenlänge um mindestens den typischen
Bruttoabstand der auf ihr befindlichen Fahrzeuge. In diesem
Fall kann ein Fahrzeug von der Strecke entfernt werden und die
Streckenlänge auf den ursprünglichen Wert zurück gesetzt
werden. Durch dieses Vorgehen wird das Einsetzen bzw.
Herausnehmen eines Fahrzeuges in der mikroskopischen
Verkehrssimulation - beispielsweise um zu einem festgelegten
Zeitpunkt ein bestimmtes Fahrzeug an einer definierten Position
starten zu lassen - in vorteilhafter Weise unter Minimierung
der daraus resultierenden, lokalen Störungen im Verkehrsablauf
ermöglicht.
Weiterhin ermöglicht dieses Vorgehen betragsmäßig beliebige
Änderungen der Verkehrsdichte in der mikroskopischen
Verkehrssimulation durch eine Variation der Streckenlänge
maximal um den typischen Bruttoabstand der auf ihr befindlichen
Fahrzeuge. Denn nachdem die Streckenlänge um den typischen
Bruttoabstand verkürzt bzw. verlängert wurde, wird ja
erfindungsgemäß ein neues Fahrzeug eingesetzt bzw. aus der
Simulation herausgenommen. Damit erfolgt die Variation der
Streckenlänge - die ja nicht der Realität entspricht - nur in
einem jeweils sehr kleinen Rahmen, wie er beispielsweise auch
als typische Ungenauigkeit bei der Messung der Streckenlänge
gegeben ist.
Eine andere Realisierungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen
Verfahrens stellt die Variation der Fahrzeuglänge dar. Denn
verschiedene mikroskopische Modelle beschreiben - wie dem
Fachmann bekannt ist - die Reaktion der Fahrzeuge auf den
Nettoabstand zum voraus fahrenden Fahrzeug. Dabei bezeichnet
Nettoabstand den tatsächlichen Abstand zweier einzelner
Fahrzeuge, also den Abstand vom vorderen Stossfänger eines
Fahrzeugs zum hinteren Stossfänger des voraus fahrenden
Fahrzeugs. Aus einer Variation der Fahrzeuglänge resultiert nun
eine Änderung dieses Nettoabstandes zwischen den Fahrzeugen.
Auch die Fahrzeuglänge ist eine kontinuierliche Größe, die in
der mikroskopischen Verkehrssimulation für die einzelnen
Fahrzeuge fixiert wurde und somit auf einen beliebigen Wert
eingestellt werden kann. Da in der Realität bei den einzelnen
Fahrzeugen individuell unterschiedliche Fahrzeuglängen
vorliegen, bei den bekannten mikroskopischen
Verkehrssimulationen die Fahrzeuglängen aus rechentechnischen
Gründen aber oft als eine einheitliche Konstante ausgeführt
sind, bewegt man sich bei diesem Vorgehen wiederum im Rahmen
der Modellgenauigkeit. Wurde in einem oder mehreren Schritten
die Länge aller Fahrzeuge in Summe um mindestens den typischen
Nettoabstand erhöht, so können die Fahrzeuglängen wieder bei
gleichbleibendem Nettoabstand erniedrigt werden, wobei die
Fahrzeugpositionen verändert werden und sich eine Lücke ergibt,
in die ein neues Fahrzeug eingesetzt werden kann. Analog wird
nach einer Verkürzung der Fahrzeuglängen um insgesamt den
typischen Bruttoabstand ein Fahrzeug entfernt und unter
Beibehaltung der Nettoabstände die Fahrzeuglänge wieder erhöht.
Natürlich können die eben beschriebenen Eigenschaften auch
miteinander kombiniert werden. So können verschiedene fixierte
kontinuierliche Größen in einer mikroskopischen
Verkehrssimulationen gleichzeitig und/oder in
unterschiedlichem Maß geändert werden. Auch ist es vorteilhaft,
die fixierten kontinuierlichen Größen dann weniger oder gar
nicht zu variieren, wenn die Verkehrsdichte bzw. die
Fahrzeuganzahl niedrig ist. Denn bei niedriger Verkehrsdichte
sind die Abstände zwischen den einzelnen Fahrzeugen groß und
damit ist auch der Einfluss der beschriebenen Variation der
fixierten kontinuierlichen Größen hoch. Da sich die einzelnen
Fahrzeuge in der mikroskopischen Verkehrssimulation aber bei
niedriger Dichte kaum beeinflussen, ist der Effekt eines
direkten Eingriffs in den Simulationsablauf in diesem Fall
gering. Somit kann hier auf das erfindungsgemäße Verfahren
beispielsweise zugunsten eines direkten Einsetzens bzw.
Herausnehmens von einzelnen Fahrzeugen verzichtet werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Erhöhung der Verkehrsdichte bei mikroskopischen
Verkehrssimulationen durch Verkürzung der Streckenlänge
und anschließendem Einsetzen eines Fahrzeuges
Fig. 2 eine Erhöhung der Verkehrsdichte bei mikroskopischen
Verkehrssimulationen durch Vergrößerung der
Fahrzeuglänge und anschließendem Einsetzen eines
Fahrzeuges
Fig. 1 veranschaulicht eine erfindungsgemäße Erhöhung der
Verkehrsdichte auf einer Strecke bei einer mikroskopischen
Verkehrssimulation. Dargestellt sind zu vier aufeinander
folgenden Schritten 1, 2, 3 und 4 jeweils die Strecke mit den
darauf befindlichen Fahrzeugen. Dabei ist bei einem Schritt 1
die Strecke mit der Streckenlänge 11 und vier darauf
befindlichen Fahrzeugen zu erkennen. In einem Schritt 2 wird
die Strecke um weniger als einen Bruttoabstand 12 verkürzt. In
einem weiteren Schritt 3 wird die Strecke noch weiter auf genau
einen Bruttoabstand 12 verkürzt. Im nächsten Schritt 4 wird ein
weiteres Fahrzeug - hier schwarz markiert - eingesetzt und die
Strecke wieder auf ihre ursprüngliche Länge 11 gesetzt.
Fig. 2 zeigt ebenfalls eine Erhöhung der Verkehrsdichte auf
einer Strecke bei einer mikroskopischen Verkehrssimulation.
Dargestellt sind wieder zu vier aufeinander folgenden Schritten
1, 2, 3 und 4 jeweils die Strecke mit den darauf befindlichen
Fahrzeugen. Dabei ist bei einem Schritt 1 die Strecke mit der
Streckenlänge 11 und vier darauf befindlichen Fahrzeugen mit
der Fahrzeuglänge 13 zu erkennen. In einem Schritt 2 wird die
Länge der vier Fahrzeuge vergrößert, deren Position aber
beibehalten. In einem weiteren Schritt 3 wird die Fahrzeuglänge
ebenfalls unter Beibehaltung der Position noch weiter
vergrößert. In einem nächsten Schritt 4 wird die Länge der
Fahrzeuge wieder auf die in Schritt 1 geltende Fahrzeuglänge 13
gesetzt, die Position der Fahrzeuge wird so angepasst dass der
Nettoabstand 12 genau der gleiche wie in Schritt 3 ist, also
konstant bleibt. In die entstehende Lücke - die dem
Bruttoabstand 14 entspricht - wird ein zusätzliches, hier
schwarz markiertes Fahrzeug eingesetzt.
Claims (5)
1. Verfahren zur stufenlosen Anpassung einer Verkehrsdichte
bei einer mikroskopischen Verkehrssimulation für ein
Verkehrswegenetz, wobei die mikroskopische
Verkehrssimulation diskrete und kontinuierliche Größen
verwendet,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine fixierte kontinuierliche Größe
innerhalb eines Wertebereiches variierbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste variierbare Größe eine Streckenlänge ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite variierbare Größe eine Fahrzeuglänge ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Variation schrittweise durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Variation nur vorgenommen wird, wenn ein
Fahrzeugabstand einen bestimmten Schwellwert
unterschreitet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001111261 DE10111261A1 (de) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | Verfahren zur stufenlosen Anpassung einer Verkehrsdichte bei einer mikroskopischen Verkehrssimulation für ein Verkehrswegenetz |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001111261 DE10111261A1 (de) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | Verfahren zur stufenlosen Anpassung einer Verkehrsdichte bei einer mikroskopischen Verkehrssimulation für ein Verkehrswegenetz |
Publications (1)
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---|---|
DE10111261A1 true DE10111261A1 (de) | 2002-09-12 |
Family
ID=7676790
Family Applications (1)
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DE2001111261 Withdrawn DE10111261A1 (de) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | Verfahren zur stufenlosen Anpassung einer Verkehrsdichte bei einer mikroskopischen Verkehrssimulation für ein Verkehrswegenetz |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10111261A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2571002A1 (de) * | 2010-05-12 | 2013-03-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Verkehrssimulationsvorrichtung und verkehrssimulationsprogramm |
-
2001
- 2001-03-09 DE DE2001111261 patent/DE10111261A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2571002A1 (de) * | 2010-05-12 | 2013-03-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Verkehrssimulationsvorrichtung und verkehrssimulationsprogramm |
EP2571002A4 (de) * | 2010-05-12 | 2014-04-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Verkehrssimulationsvorrichtung und verkehrssimulationsprogramm |
US9524640B2 (en) | 2010-05-12 | 2016-12-20 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Traffic simulation system and traffic simulation program |
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