Extension of a multi-agent transport simulation for traffic signal control and air transport systems
Year: 2014
Type: dissertation
Abstract: Die vorliegende Arbeit widmet sich der simulationsbasierten Verkehrsplanung anhand eines Multi-Agenten-Ansatzes. Verkehrsplanerische Maßnahmen, wie Rück- oder Neubau von Infrastruktur, Änderungen in Fahrplänen, Maut oder Geschwindigkeitsbegrenzungen, können anhand der verwendeten Simulation (MATSim, www.matsim.org) mit einer hohen Detailgenauigkeit untersucht werden. Der Fokus liegt auf dem Verkehrsteilnehmer, der sich in der Simulation mikroskopisch durch das Verkehrssystem bewegt und in einem iterativen Prozess dessen Rahmenbedingungen lernt. Die Arbeit behandelt die Themen Lichtsignalanlagensteuerung, Luftverkehr und Softwareentwicklung. Die Arbeit zeigt, wie Lichtsignalanlagen (LSA) in der Simulation abgebildet werden können. Der Verkehrsfluss wird durch ein sehr effizient zu berechnendes „Queue Model“ (Gawron, 1998b;Simon et al., 1999; Cetin, 2005) abgebildet. Anhand einer Erweiterung des „Queue Model's“ können die Effekte von LSA abgebildet werden. Ein entwickeltes Software-Modul modelliert mikroskopische LSA. Durch die Interaktion dieses Moduls mit dem Verkehrsflussmodell können Reaktionen der Nutzer auf eine Änderung der LSA-Steuerung netzwerkweit simuliert werden. Die Resultate zeigen, dass die modellierten Wahlmöglichkeiten der Reisenden, wie z.B. Abfahrtszeit- oder Routenwahl, die Evaluation von LSA-Steuerungen beeinflussen. Verschiedene Optimierungen der LSA-Steuerung werden evaluiert. Die Optimierung von grünen Wellen hat nur geringen Einfluss auf die Verkehrsmuster. Dahingegen kommt es bei einer verkehrsabhängigen Steuerung zu netzwerkweiten Änderungen der Routen. Die Arbeit zeigt weiterhin, wie der Multi-Agenten-Ansatz zur Abbildung von Luftverkehr eingesetzt werden kann. Dabei wird das Simulationsmodul für öffentlichen Nahverkehr genutzt und entsprechend angepasst. Somit werden Passagiere auf allen Teilen ihrer Reise personenscharf abgebildet. Daraufhin wird die Verkehrsmittelwahl in die Modellierung aufgenommen. Das existierende multinomiale Logit-Modell für die Verkehrsmittelwahl (Rieser et al., 2008, Rieser, 2010) wird durch eine „Path Size Logit“-Formulierung erweitert, die Überlappungen von Routen explizit berücksichtigt. Dies behebt Artefakte des Sampling-Prozesses und ermöglicht somit die Analyse von Wettbewerbsmärkten zwischen Verkehrsträgern, z.B. zwischen Hochgeschwindigkeitszügen und Flugverbindungen. Die Software-Architektur der Simulation war anfangs monolytisch aufgebaut, funktionell schwer zu erweitern und schien für weitere Forschungszwecke nicht geeignet. In der Arbeit wird das Redesign auf eine modulare, erweiterbare Architektur erläutert. Diese soll es Forschern erlauben eigene Softwarekomponenten als Erweiterung bereitzustellen. Wie am Beispiel des Moduls für LSA gezeigt wird, ist dies möglich, sofern geeignete Schnittstellen zur Verfügung gestellt werden. Das Modul ist vom eigentlichen Simulationsprozess weitgehend abgekoppelt und kann in Teilen oder komplett ersetzt werden.
Source: DepositOnce
Author: Grether, Dominik
Language: German
Subfield: Control and Systems Engineering
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W2292594870