Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Aus Forschungsarbeiten und dem Vorg\u00e4ngerprojekt (Az 24356) liegt ein Ansatz zur Optimierung der Versatzzeiten von Lichtsignalanlagen unter Ber\u00fccksichtigung der Umweltbelange L\u00e4rm und Kraftstoff in Stra\u00dfennetzen vor. Das Verbesserungspotenzial unter Ber\u00fccksichtigung von priorisiertem \u00f6ffentlichem Personennahverkehr wurde bisher nicht betrachtet, wird aber vermutet. Ziel des Projekts ist es, m\u00f6gliche Verbesserungspotentiale durch Anpassungen des Vorg\u00e4ngerprojekts zu bestimmen und umzusetzen. Es wird das Softwareprodukt erweitert, \u00fcber das der fl\u00e4chenhafte Einsatz der neuen Technologie erm\u00f6glicht werden soll.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt besteht aus zwei Entwicklungsschritten und der modellhaften Umsetzung in M\u00fcnchen, um die vorhandene Entwicklung im Sinne der Umwelt f\u00fcr praktische Aufgabenstellungen nutzbar zu machen. Zum einen muss die genannte \u00d6PNV-Priorisierung in der Modellierung des Verkehrsablaufes abgebildet werden, damit sie in der Simulation des Verkehrs ber\u00fccksichtigt werden kann. Voraussetzung daf\u00fcr ist die Modellierung komplexer variabler Lichtsignalprogramme (VA-Programme), in denen die \u00d6PNV-Priorisierung integriert ist. Zum anderen muss das damit erweiterte Verfahren f\u00fcr den praktischen Einsatz operationalisiert werden. Nach Abschluss dieser Entwicklungsschritte wird das Verfahren f\u00fcr die Optimierung der Netzkoordinierung in M\u00fcnchen eingesetzt. F\u00fcr ein Teilnetz werden die Versatzzeiten unter Ber\u00fccksichtigung aller realen Zwangsbedingungen und des \u00d6PNV optimiert. Die optimierte Steuerung soll dann mit Hilfe einer mikroskopischen Verkehrsflusssimulation bewertet und bei erfolgreicher Beurteilung im realen Betrieb eingesetzt werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Das System CeTRANS besteht aus einem Simulations- und Optimierungskern und einer Benutzerschnittstelle. Das System ist zun\u00e4chst alleine auf einen autonomen Offline-Betrieb ausgerichtet. Nach einer manuellen Versorgung \u00fcber die Benutzeroberfl\u00e4che kann die Simulation und Optimierung von der Benutzeroberfl\u00e4che aus gestartet und beobachtet werden. Der Kern ist f\u00fcr einen Online-Betrieb ohne Benutzeroberfl\u00e4che vorbereitet.
\nDer Simulations- und Optimierungskern beinhaltet das Simulationsmodell CTM sowie einen genetischen Optimierungsalgorithmus. Das CTM (Cell Transmission Model) ist ein makroskopisches Ver-kehrsflussmodell. Es bildet den realen Verkehrsfluss im Verkehrsnetz durch Dichtever\u00e4nderungen in denen das Netz bildenden Zellen nach. Festzeitgesteuerte Lichtsignalanlagen, bedingt vertr\u00e4glich geschaltete Linksabbieger und umweltrelevanten Kenngr\u00f6\u00dfen k\u00f6nnen im CTM direkt abgebildet werden. F\u00fcr die Optimierung der Versatzzeiten werden zwei unterschiedliche Auspr\u00e4gungen des implementierten genetischen Optimierungsalgorithmus angewendet.
\nDas Verfahren PGA (paralleler gentischer Algorithmus) optimiert parallel die Versatzzeiten aller Lichtsignalanlagen, wobei der genetische Algorithmus mit allen LSAVersatzzeiten initialisiert wird. Bei dem Verfahren SGA (serieller genetischer Algorithmus) werden die Lichtsignalanlagen des aktuell zu optimierenden Stra\u00dfennetzes vom Benutzer in disjunkte Gruppen aufgeteilt (z. B. die Lichtsignalanlagen einer Stra\u00dfe werden gruppiert). Jede Gruppe wird durch den genetischen Algorithmus nacheinander optimiert, w\u00e4hrend die Versatzzeiten der restlichen Gruppen auf dem jeweiligen bereits optimierten Stand verharren. F\u00fcr die Optimierung der Versatzzeiten werden die Module CTM und SGA bzw. PGA kombiniert. Dabei besteht die Auswahl f\u00fcr die Optimierung zwischen den beiden oben kurz beschriebenen genetischen Optimierungsvarianten.
\nDas erg\u00e4nzte CTM kann als Erweiterung zum Vorg\u00e4ngerprojekt verkehrsabh\u00e4ngige Steuerungen
\ninklusive \u00d6PNV-Priorisierung abbilden. Das Hauptelement zur Modellierung der verkehrsabh\u00e4ngigen Steuerungen bilden Phasen, in denen eine Abfolge von Logik-Elementen (Bedingung oder Aktion) versorgt werden. Auf diese Weise lassen sich alle in der Realit\u00e4t vorkommenden Elemente einer verkehrsabh\u00e4ngigen Steuerung (Phasen, Unterprogramme, Phasen\u00fcberg\u00e4nge) abbilden. Des Weiteren bot das urspr\u00fcngliche CTM keine M\u00f6glichkeit, einzelne Fahrzeuge auf ihrem Weg durch das Netz zu verfolgen. Zur Ber\u00fccksichtigung von \u00d6PNVPriorisierungen an Lichtsignalanlagen wird das Prinzip der Verfolgung von masselosen Partikeln zur Abbildung der Bewegung von \u00d6PNV-Fahrzeugen benutzt. Ein Partikel startet zu einer bestimmten Simulationssekunde (Abfahrtszeit) in einer Zelle und bewegt sich entlang einer definierten Route (Starthaltestelle und die im Fahrtverlauf folgende Haltestelle).
\nDie Benutzerschnittstelle bildet einer Versorgungsh\u00fclle um den Kern, wobei der Kern nach der Versorgung auch ohne die Benutzerschnittstelle gestartet werden kann. Die Eingangsdaten bestehen aus wenigen Informationen \u00fcber die Strecken (im wesentlichen L\u00e4nge, Kapazit\u00e4t, Geschwindigkeit, Spuranzahl) und Informationen \u00fcber die Lichtsignalanlagen (im wesentlichen Umlaufzeit, Signalgruppen, Gr\u00fcnzeitanteile). Zus\u00e4tzlich k\u00f6nnen jetzt auch flexible und komplexe Logiken im Bereich der Signalprogramme ver-sorgt werden. Eine Ber\u00fccksichtigung von VAProgrammen bei der Simulation mit dem CTM ist m\u00f6glich. F\u00fcr die \u00d6PNV-Priorisierung sind Daten zur Modellierung der Fahrten des \u00f6ffentlichen Personennahverkehrs zu versorgen. Die Aufteilungsfaktoren in den Zufahrten zu jeder Lichtsignalanlage komplettieren die Versorgung von CeTRANS. Die Steuerung der Simulation und der Optimierung erfolgt \u00fcber die Benutzerschnittstelle. Nach Einstellung der Parameter \u00fcber Eingabemasken wird der Berechnungsfortschritt der Optimierung in Form von Zwischenergebnissen und Fortschrittszeigen visualisiert. Die optimierten Versatzzeiten und Streckenparameter werden sowohl grafisch als auch \u00fcber einen Berichtangezeigt.
\nDurch die in der Benutzerschnittstelle variierbaren Optimierungsparameter ist es zurzeit aufgrund der aktuellen Leistungsdaten von Standardrechnern m\u00f6glich, sehr lange Laufzeiten f\u00fcr die Optimierung einzustellen. Durch Anzeige des Berechnungsfortschritts kann der Benutzer den Optimierungslauf rechtzeitig abbrechen.
\nAls technische L\u00f6sung wurde eine Entkoppelung der Benutzerschnittstelle und der Versatzzeitoptimierung beibehalten. Dies hat den Vorteil, dass f\u00fcr eine zuk\u00fcnftige laufende Optimierung der Versatzzeiten in einem Online-Betrieb keine Anpassungen an dem Optimierungskern erforderlich sind. Nach einer Versorgung kann die Optimierung unabh\u00e4ngig von der Benutzerschnittstelle arbeiten. Aufgrund des bei den Partnern vorhandenen softwaretechnischen Wissens wurde eine Hybrid-L\u00f6sung aus JAVA und DELPHI\/PASCAL gew\u00e4hlt. Der Optimierungskern wurde in JAVA entwickelt und ist somit relativ einfach auch auf mehreren Betriebssystemen lauff\u00e4hig. Die Benutzerschnittstelle ist mit der Entwicklungsplattform DELPHI erstellt worden, da hierf\u00fcr umfangreiches Vorwissen und eine Benutzerschnittstelle aus dem Vorg\u00e4ngerprojekt vorhanden war.
\nIm Rahmen der Bewertung und Systemkalibrierung wurde festgestellt, dass sich das CTM sehr gut zur schnellen Modellierung des Verkehrsflusses in einem innerst\u00e4dtischen Stra\u00dfennetz eignet. Mit Hilfe der mikroskopischen Verkehrsflusssimulation konnte bewiesen werden, dass sich in einem Stra\u00dfennetz mit optimierten Versatzzeiten deutliche Reduzierungen aller verkehrlicher und umweltrelevanten Kenngr\u00f6\u00dfen gegen\u00fcber dem Ist-Zustand mit verkehrsabh\u00e4ngigen Steuerungen und \u00d6PNV-Priorisierung erzielen lassen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Des Weiteren sind die Internetseiten http:\/\/www.cetrans.net und http:\/\/www.ampelopt.de seit August 2008 freigeschaltet. Das Produkt CeTRANS ist ein Teil von Angeboten der Firma TRANSVER.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das System CeTRANS bestehend aus dem Simulations- und Optimierungskern und einer Benutzeroberfl\u00e4che erm\u00f6glicht eine Versatzzeitoptimierung unter Ber\u00fccksichtigung des \u00f6ffentlichen Personennahverkehrs in Verkehrsnetzen. Das System arbeitet autonom und ist nur auf die manuelle Versorgung mit Eingangsdaten angewiesen. Mit der realisierten Benutzeroberfl\u00e4che k\u00f6nnen die erforderlichen Eingangsdaten z\u00fcgig aufgenommen werden. Im Bereich der Lichtsignalanlagen k\u00f6nnen sowohl Festzeitprogramme als auch variable Logiken (VA-Programme)inklusive \u00d6PNV-Priorisierung in der Simulation ber\u00fccksichtigt werden. Mit Hilfe der Optimierung konnten Verbesserungen der Zielgr\u00f6\u00dfen Verlustzeiten und Halte f\u00fcr den motorisierten Individualverkehr von 5% bis 10% mit mikroskopischen Simulationen nachgewiesen werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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