Uvod u Simulacijsko Modeliranje u Cestovnom Prometu

8/13/2019 Uvod u Simulacijsko Modeliranje u Cestovnom Prometu

1/20

doc.dr.sc. Dino upanovi Telematics at Traffic Control

Uvod u simulacijsko modeliranje ucestovnom prometu 1

11

> akademska godina 2011-12> Vjebe # 2> predavanje pripremio: doc. dr. sc. Dino upanovi, dipl.ing., dipl.oec.

Sveuilite u ZagrebuFakultet prometnih znanostikolegij Cestovna telematika

Uvod usimulacijsko modeliranje

u cestovnom prometu

22

1. Uvod u simulacijsko modeliranje

2. Vrste simulacijskih modela

3. Svrha simulacijskog modeliranja

4. Prednosti simulacijskog modeliranja

5. Nedostaci simulacijskog modeliranja

6. Podjela simulacijskih modela u cestovnom prometu

7. Highway Capacity Manual (HCM)

8. Usporedba simulacijskih modela i HCMa

Sadraj predavanja


2/20



33

Osnovni

pojmovi

sustav

model

simulacija


44

Cilj i svrha

Sustav

glavni cilj i svrha simulacijskog modeliranja

jest stvaranje (raunalnog) modela to je vie

mogue slinog stvarnom promatranom

sustavu

podjela sustava prema funkciji pojavljivanjaentiteta u modelu:

diskretan

promjena stanja sustava se dogaa u

razliitim vremenskim intervalima

kontinuiran

promjena stanja sustava se dogaa u istim

vremenskim intervalima



3/20



55

Model model predstavlja pogodan nain

izraavanja spoznaja i naina razmiljanja o

promatranom sustavu

interpretacija stvarnog sustava

stvara se s ciljem boljeg razumijevanja strukture

procesa unutar promatranog sustava

model sustava bi trebao to kvalitetnije opisati

sve elemente sustava i njihove meusobne

odnose


66

Simulacija u irem smislu predstavlja postupak:

prikupljanja podataka u stvarnom sustavu

istraivanja stvarnog sustava

formuliranja teorije

stvaranja konceptualnog modela sustava planiranja eksperimentiranja

eksperimentiranja s (raunalnim) modelom

prikupljanja i analiziranja dobivenih rezultata

u uem smislu predstavlja sinonim za

eksperimentiranje s (raunalnim) modelom



4/20



77

Simulacija u irem smislu predstavlja postupak:

prikupljanja podataka u stvarnom sustavu

istraivanja stvarnog sustava

formuliranja teorije

stvaranja konceptualnog modela sustava

planiranja eksperimentiranja

eksperimentiranja s (raunalnim) modelom

prikupljanja i analiziranja dobivenih rezultata

u uem smislu predstavlja sinonim za

eksperimentiranje s (raunalnim) modelom


88

Raunalni

simulacijski

model

model stvarnog ili predloenog sustava

elementi (resursi, entiteti) i naini

upravljanja sustavom definiraju se prije

poetka izvoenja simulacije

razliite kombinacije istih odreuju razliite

modele

nakon zavretka izvoenja simulacije,

usporeuju se izlazni podaci razliitih

modela



5/20



99

Raunalni

simulator

takoer prikazuje model stvarnog ili

predloenog sustava

resursi i/ili naini upravljanja sustavom

definiraju se tijekom izvoenja simulacije

svrha nije donoenje odluka o primjeni

odreenog naina upravljanja sustavom,

nego izlaganje korisnika sustavu i njihovotreniranje kako donositi odluke u sustavu


1010

Svrha

izvoenja

simulacije

uvid u nain rada sustava

razvoj i ispitivanje razliitih naina

upravljanja sustavom

ispitivanje novih koncepata i/ili sustava prije

njihove primjene u stvarnim uvjetima

stjecanje spoznaja o sustavu bez ometanja

stvarnog sustava



6/20



1111

Primjena uvid u nain rada sustava

sloenost odreenih sustava sprjeava

stjecanje spoznaja o nainu

meudjelovanja elemenata unutar

sustava, kao i ukupnog djelovanja sustava

nije mogue prouavati sustav

zaustavljanjem njegovog rada i/iliizdvojenim prouavanjem njegovih

sastavnica


1212

Primjena razvoj i ispitivanje razliitih nainaupravljanja sustavom

dva osnovna naina (mogunosti) upravljanja

(poznatim) sustavom podrazumijevaju:

nain (politiku) upravljanja cjelokupnim

sustavom (npr. odreivanje broja faza u

ciklusu) , odnosno

upravljanje (svim ili pojedinim) elementima

koji se nalaze u sustavu (odreivanje kretanja

odreenih kategorija vozila)



7/20



1313

Primjena ispitivanje novih koncepata i/ili sustavaprije njihove primjene u stvarnim uvjetima

stjecanje spoznaja o moguem nainu rada sustava

kada on jo ne postoji (utjecaj i nain rada novog

raskrija)

trokovi razvoja modela novog sustava u naelu su

zanemarivi u odnosu na kapitalnu investiciju

(izgradnju novog raskrija)

omoguava odabir optimalnog naina upravljanja

sustavom u sluaju nadogradnje sustava (integracija

novog raskrija u postojeu cestovni prometni

sustav)


1414

Primjena stjecanje spoznaja o sustavu bez ometanjastvarnog sustava

simulacijsko modeliranje predstavlja jednu od

rijetkih metoda koja omoguava istraivanje

postojeih (stvarnih) sustava iji rad ne moe biti

prekinut

moe li se prekinuti prometovanje odreenim

raskrijem zbog ispitivanja razliitih signalnih

planova?

ukoliko bi to i bilo mogue, da li bi se na taj nain

mogao ispitati uinak novog signalnog plana?



8/20



1515

Rezultati

izvoenja

simulacije

eksperimentiranje (izvoenje) simulacijskog

modela rezultira dobivanjem podataka u

grafikom istatistikom obliku

statistiki podaci prikazuju kvantitativne

vrijednosti i predviajuto bi se moglo

dogoditi u sustavu

grafiki prikaz podataka omoguava laketumaenjezato se sustav ponaa na

odreeni nain; pojanjava statistike

podatke


1616

Prednosti osim navedenih mogunosti, simulacijsko

modeliranje ima odreene specifine

prednosti:

izvoenje eksperimenata u saetom

(ubrzanom) ili proirenom (usporenom)vremenu

smanjeni analitiki zahtjevi za izvoenje

simulacijskih modela (hardware, software)

jednostavnost prikaza simulacijskih modela



9/20



1717

Prednosti izvoenje eksperimenata u saetom(ubrzanom) ili proirenom (usporenom)vremenu

ovakav pristup omoguen je zbog velike procesne

moi raunala saimanje ili proirivanje

vremenske komponente sustava

simulaciju je mogue izvoditi u saetom vremenu

izvesti u svega nekoliko minuta

simulaciju je mogue izvoditi u proirenom

(npr. zbog lakeg praenja kretanja entiteta u

modelu)


1818

Prednosti smanjeni analitiki zahtjevi za izvoenjesimulacijskih modela

izvoenje simulacija prije pojave raunalnih

simulacijskih modela bilo je analitiki zahtjevno;

osim eksperata s podruja primjene modela, biloje potrebno angairati matematiare

analiza modela bila je ograniena na statiki

pristup u odreenoj toki u vremenu

smanjene potrebe za ekspertima

postalo je mogue izvoditi dinamiku analizu

modela odnosno analizu sustava tijekom

izvoenja simulacije



10/20



1919

Prednosti jednostavnost prikaza simulacijskih modela

prikazivanje promjena stanja sustava

koritenjem animacije

animacija omoguava dinamiko prikazivanje

promjena stanja sustava

lake pronalaenje pogreaka u modelu

laki prikaz rada sustava


2020

Nedostaci simulacijsko modeliranje takoer ima i

odreene nedostatke:

simulacija ne moe dati tone rezultate u sluaju

neispravnih ulaznih podataka

simulacija sama po sebi ne prua jednostavne

odgovore na sloene probleme

simulacija ne moe sama rijeiti probleme;

potrebni su eksperti



11/20



2121

Nedostaci simulacija ne moe dati tone rezultate usluaju neispravnih ulaznih podataka

garbage in, garbage out

bez obzira na kvalitetu opisane strukture

modela, bez kvalitetnih ulaznih podataka, nema

kvalitetnih izlaznih podataka


2222

Nedostaci simulacija sama po sebi ne pruajednostavne odgovore na sloene probleme

simulacijski alati ne mogu sami po sebi pruiti

optimalno rjeenje

potrebno je ekspertno znanje (razumijevanje)ulaznih i izlaznih podataka u modelu, njihovih

meusobnih odnosa, te njihovih utjecaja na

odvijanje procesa u modelu

potreban je oprez je simulacijski alati

omoguavaju laku manipulaciju ulaznim i

izlaznim vrijednostima



12/20



2323

Podjela

simulacijskih

modela

simulacijski modeli u cestovnom prometu

mogu se podijeliti prema razini detalja kojom

opisuju zadani prometni sustav:

mikroskopski simulacijski modeli

makroskopski simulacijski modeli

mezoskopski simulacijski modeli


2424

Podjela

simulacijskih

modela

mikroskopski simulacijski modeli

diskretno predstavljaju prometni sustav

(prate se pojedina vozila)

pojedine trajektorije vozila mogu se

zasebno pratiti

opa razina uinkovitosti prometnog

sustava opisuje se na osnovi

ponaanja pojedinog vozila/vozaa



13/20



2525

Podjela

simulacijskih

modela

makroskopski simulacijski modeli

kontinuirano predstavljaju prometni

sustav (prate se iskljuivo grupe vozila)

pojedine trajektorije vozila ne mogu

se zasebno pratiti

opa razina uinkovitosti

promatranoga prometnog sustava

opisuje se pomou teorije kretanja

fluida


2626

Podjela

simulacijskih

modela

mezoskopski simulacijski modeli

diskretno predstavljaju prometni sustav

(prate se pojedina vozila ili grupe vozila)

pojedine trajektorije vozila mogu se zasebno

pratiti kao i kod mikroskopskih simulacijskih

modela

opa razina uinkovitosti promatranoga

prometnog sustava opisuje se kao u

makroskopskim simulacijskim modelima



14/20



2727

Mikroskopski

simulacijski

modeli

detaljan opis entiteta sustava, kao i njihovih

interakcija

putanja svakoga pojedinog entiteta (vozila) u opisana je

pomou psiholokih osobina vozaa i fizikalnih osobina

vozila i izraunava se na temelju zadanih parametara, prije

nego to se entitet uope pojavi u modelu

opis logike ponaanja vozila u modelu (ubrzavanje,

usporavanje, promjena trakova, pretjecanje, skretanje, te

praenje vozila koje se nalazi ispred)

vozila se u modelu pojavljuju koritenjem statistike

distribucije dolazaka (stohastikim procesom) i njihovo

kretanje unutar modela prati se tijekom svake sekunde.


2828

Mikroskopski

simulacijski

modeli

entiteti koji se pojavljuju u mikroskopskim

modelima opisani su pojedinano, i podijeljeni po

skupinama, a svakoj skupini dodijeljene su razliite

osobine, npr. osobna vozila, pjeaci, teretna vozila,

vozila javnog prijevoza i sl.

premda se odreeni broj vozila nalazi u istojkategoriji, njihovo ponaanje nee biti identino, ve

e biti jednoznano odreeno psiholokim

osobinama vozaa.

detaljan opis prometnog okruenja signalni

planovi, irina i broj prometnih trakova, broj prilaza i

sl.



15/20



2929

Mikroskopski

simulacijski

modeli

primjena:

planiranje raskrija,

izradbu signalnih planova,

proraune emisija ispunih plinova i

potronje goriva i

openito za ispitivanje bilo koje vrste

upravljanja prometnim procesima


3030

Mikroskopski

simulacijski

modeli



16/20



3131

Makroskopski

simulacijski

modeli

koriste se za opisivanje prometnih procesa

na opoj razini, koritenjem makroskopskih

veliina prometnog toka

volumena,

brzine i

gustoe


3232

Makroskopski

simulacijski

modeli



17/20



3333

Makroskopski

simulacijski

modeli

ne opisuju pojedinane osobina entiteta i

njihova meudjelovanja

podrazumijevaju promatranje itave skupine

vozila na odreenoj dionici promatrane

prometnice

najea primjena makroskopskih

simulacijskih modela jest za stratekoplaniranje prometnih procesa na irem

geografskom podruju.


3434

HCM skup empirijski verificiranih i validiranih

procedura za izraun kapaciteta i operativnih

osobina razliitih vrsta transportnih sustava

prvi put je predstavljen 1950. godine i od

tada je bio podvrgnut mnogim revizijama ipoboljanjima

sadri vie od 1.100 stranica, podijeljenih u

30 poglavlja (HCM 2000)

postupci opisani u HCM-u predstavljaju

sli edne makrosko ske deterministike



18/20



3535

Osobine

HCM-a

postupci opisani u HCM-u predstavljaju:

slijedne,

makroskopske,

deterministike,

statike,

analitike postupke,

izvedive u konanom broju koraka, s ciljem odreivanja vrijednosti propusne

moi i ostalih mjera uinkovitosti

prometnog toka


3636

Osobine

HCM-a

makroskopske

ulazni i izlazni podaci HCM-ovih postupaka zasnivaju

se na prosjenim analitikim vrijednostima

prometnog toka tijekom 15-minutnog ili intervala od

jednog sata

deterministike

bilo koji ulazni skup podataka e uvijek kao rezultat

imati jednaku vrijednost

statike

HCM-ovi analitiki postupci predviaju prosjene

operativne uvjete tijekom nepromijenjenoga

vremenskog perioda i ne uzimaju u obzir promjene

operativnog stanja sustava



19/20



3737

Nedostaci

HCM-a

nemogunost analitikog opisivanja:

prometnica s vie prometnih trakova na kojima

svjetlosni prometni signali ili stop-znakovi znatno

utjeu na kapacitet prometnice odnosno na

odvijanje prometnog toka

dionice ceste s usponima i ponaanje teretnih

vozila na njima

dvostruki prometni trakovi za lijevo skretanje

kruni tokovi s vie od jednoga prometnog traka

odreene vrste petlji, odnosno prometnih

vorita


3838

Usporedba

HCM-a i

simulacijskih

modela

simulacijski alati prikazuju gustou vozila za stvarno

prisutna vozila u modelu

HCM prikazuje gustou vozila u odgovarajuim

jedinicama osobnih vozila, odnosno dostavna vozila i

teka vozila se broje kao vie osobnih vozila

simulacijski modeli prikazuju propusnu mo

prometnice kroz tonu podjelu vozila koja se

pojavljuju u modelu kroz razliite kategorije vozila

HCM prikazuje propusnu mo prometnice kroz

odgovarajue jedinice osobnih vozila na

prometnicama na kojima se prometni tok odvija u

neprekinutim uvjetima kao to su to npr. brze ceste

ili autoceste

8. Usporedba HCM-a i simulacijskih modela


20/20


3939

Usporedba

HCM-a i

simulacijskih

modela

simulacijski modeli prikazuju izgubljeno vrijeme

samo na dijelovima prometnice gdje dolazi do

usporavanja vozila

HCM prikazuje izgubljeno vrijeme za cjelokupno

promatrano podruje prometne mree, bez obzira

na kojem dijelu prometnice dolazi do usporavanja

vozila;

simulacijski modeli prikazuju repove ekanja samo

na dijelovima prometnice gdje dolazi do stvaranja

repova ekanja

HCM prikazuje sve repove ekanja na promatranom

dijelu prometne mree, bez obzira na mjesto

njihovog nastanka

8. Usporedba HCM-a i simulacijskih modela

4040

> akademska godina 2011-12> Vjebe # 2> predavanje pripremio: dr.sc. Dino upanovi, dipl.ing., dipl.oec.

Sveuilite u ZagrebuFakultet prometnih znanostikolegij Cestovna telematika

Uvod usimulacijsko modeliranjeu cestovnom prometu

Documents

Uvod u Simulacijsko Modeliranje u Cestovnom Prometu