Agentengestützte Verkehrssimulation in Multi-Kreuzungsszenarien

Transkript

1 Agentengestützte Verkehrssimulation in Multi-Kreuzungsszenarien Studienarbeit Michael Reimann 23. Mai

2 Was mache ich hier eigentlich? Erweiterung im Rahmen des DAMAST-Projektes Statt einer Kreuzung nun mehrere Mehr Realismus Neue Aspekte 2

3 ... das gab s auch schon vorher. Typisches Szenario in DAMAST: Kreuzung mit Agent - Schíld Fahrzeug Kreuzung mit Kreuzungsagent Eine Kreuzung Vier Richtungen Ein Kreuzungsagent 3

4 Auf dem Weg zum Multi-Kreuzungsszenario... Jede Kreuzung besteht aus: Knoten (Node) Fahrbahnen (LinkLane) Verbindern (Connector) 4

5 Auf dem Weg zum Multi-Kreuzungsszenario... Multiplizieren der einzelnen Kreuzung: Verknüpfen mittels Verbindern Das Multi-Kreuzungsszenario. 5

6 Von A nach B Eine Kreuzung Eindeutige, kurze Pfade von der Quelle zum Ziel verwendeter -Algorithmus rekursive Tiefensuche auf dem graph liefert alle Pfade von der Quelle zum Ziel Q Z 6

7 Von A nach B Multi-Kreuzungs- viele Pfade verschiedener Länge nur ein optimaler Pfad wird benötigt Tiefensuche zu langsam neuer -Algorithmus Breitensuche liefert kürzesten Pfad 7

8 Es funktioniert! <3x3-Simulation> 8

9 Warum denn nur ein Agent? Sei N die Anzahl der Kreuzungen im Szenario... 1 : N Ein Agent für alle Kreuzungen Zentrale Verwaltungsinstanz Single Point Of Failure N : N Ein Agent für jede Kreuzung Jede Kreuzung individuell behandelbar 1 : M, M<N Ein Agent für mehrere Kreuzungen Eindeutige Zuordnung nötig M : 1, M>1 Mehrere Agenten teilen sich eine Kreuzung Theoretisches Konstrukt Verwaltungsaufwand zur Organisation der konkurrierenden Agenten 9

10 Umgang mit mehreren Kreuzungen Kann ein Fahrzeug mit mehreren Kreuzungen gleichzeitig umgehen?? 10

11 Warum? Warum sollen Fahrzeuge in einem Multi-Kreuzungsszenario mit mehr als einer Kreuzung kommunizieren? Ursache: Die Abstände zwischen den Kreuzungen ( innen ) können zu klein sein. Folge: Fahrzeuge innen gegenüber den äußeren benachteiligt. Lösung: Fahrzeuge, die über mehr als eine Kreuzung fahren, fragen frühzeitig bei der Folge-Kreuzung an. 11

12 Der FurtherTimeSlotRequest Umsetzung: Einführen des FurtherTimeSlotRequest! Fairness wird durch Stellung des Schildes erzeugt. 12

13 Einfach mal durchschlüpfen Problem 1: Für die erfolgreiche Anfrage ist es notwendig, dass der Fahrzeugagent seinen Vordermann kennt. Beim FurtherTimeSlotRequest vor der ersten Kreuzung weiß er diesen noch nicht. Lösung: Der Kreuzungsagent der ersten Kreuzung teilt dem Fahrzeugagenten den Inhaber des letzten TimeSlots auf der gleichen Ausfahrspur mit. 13

14 Einfach mal durchschlüpfen Problem 2: Was passiert, wenn sich nach dieser Mitteilung ein Fahrzeug einen früheren TimeSlot holt, durchschlüpft. Lösung: Dies verhindert der Kreuzungsagent. Folge: Es entstehen unbenutzte Zeitlücken, die der Kreuzungsagent nicht vergeben wird. 14

15 Was bringt s denn? Zwei grundlegende Untersuchungen: eine Kreuzung mehrere Kreuzungen mehrere Kreuzungen mit FurtherTimeSlotRequest mehrere Kreuzungen ohne FurtherTimeSlotRequest jeweils 20 Messreihen mit unterschiedlicher Verkehrsstärke 15

16 Was bringt s denn? Vergleich: Einzelkreuzung Doppelkreuzung Vermutung: Jede einzelne der zwei Kreuzungen läuft genau wie die Einzelkreuzung. <> 16

17 Was bringt s denn? These: Eine einzelne Kreuzung von mehreren funktioniert wie eine Einzelkreuzung. Durchschnittliche Wartezeit der Fahrzeuge in [s] Ergebnis: Die Funktion (Anfragen, der Zeitlücken) ist identisch. 0 1x1-Szenario 2x1-Szenario nur über eine Kreuzung 5, , über zwei Kreuzungen / 2 0 6, Die Wartezeiten der Fahrzeuge sind höher als an der Einzelkreuzung. Erklärung: Über das Mittelstück fließen mehr Fahrzeuge (Faktor 4/3) ein, als die entsprechende Verkehrsquelle erzeugt hatte. 17

18 Was bringt s denn? Korrektur: Anpassen der Routenwahl an das Szenario, sodass aus allen Richtungen die gleiche Anzahl Fahrzeuge auf die Kreuzung zufahren Durchschnittliche Wartezeit der Fahrzeuge in [s] Ergebnis: Nun sind die Werte (fast) gleich. 0 1x1-Szenario 2x1 mit OD-Matrix nur über eine Kreuzung 5, , über zwei Kreuzungen / 2 0 5,

19 Was bringt s denn? Vergleich: Doppelkreuzung ohne FurtherTimeSlotRequest Doppelkreuzung mit (frühem) FurtherTimeSlotRequest Vermutung: Ohne FTSR werden die äußeren Fahrzeuge bevorzugt. Beim FTSR werden die inneren Fahrzeuge bevorzugt. Die Wartezeiten aller Fahrzeuge verringern sich. <> 19

20 Was bringt s denn? These: Ohne FTSR werden die äußeren Fahrzeuge bevorzugt. Beim FTSR werden die inneren Fahrzeuge bevorzugt. Die Wartezeiten aller Fahrzeuge verringern sich. Ergebnis: durchschnittliche Wartezeit der Fahrzeuge in [s] ohne FTSR mit FTSR ØWartezeit 9, , nur über eine Kreuzung 5, , über zwei Kreuzungen 17, , über zwei Kreuzungen / 2 8, ,

21 Was bringt s denn? Ergebnis: Die durchschnittliche Wartezeit aller Fahrzeuge ist im Szenario mit FTSR höher, allerdings müssen weniger Fahrzeuge anhalten! Die Fahrzeuge innen werden deutlich bevorzugt: Die Wartezeit ist gleich, egal ob eine oder zwei Kreuzungen überfahren werden. Im Szenario mit FTSR musste (im Schnitt) kein Fahrzeug vor seiner zweiten Kreuzung abbremsen. Erklärung: Durch die Bevorzugung der inneren Fahrzeuge werden die drei von außen hereinführenden Richtungen stark beeinträchtigt. Dort ist jedoch genug Strecke um abzubremsen, ohne zum Stehen zu kommen. 21

22 Und nun? Offene Fragestellungen: Kann der FurtherTimeSlotRequest in Hinsicht auf das System Optimum verbessert werden? Wie sieht es in einem nicht äquidistanten oder asymmetrischen aus? Wie wirkt sich die frühe Anfrage auf andere smechanismen (z.b. eine Auktion) aus? 22

23 . Der größte Aberglaube ist der Glaube an die Vorfahrt. Jacques Tatischeff (Jaques Tati), Quelle: Encyclopaedia Britannica online Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 23