Simulation of Urban MObility - SUMO

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1 Simulation of Urban MObility - SUMO Eine freie Verkehrssimulation Daniel Krajzewicz, Institut für Verkehrsforschung am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt Folie 1 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

2 SUMO Idee, Aufgaben und Projekte Mikroskopische Simulation des Verkehrs Mikroskopisch : es werden einzelne Fahrzeuge modelliert Problematik der Verkehrssimulation Vieles das zu betrachten ist (Fahrzeugbewegungsmodell, Netzgenerierung, Routengenerierung, Ampelschaltungen, ) Idee Der Forschungsgemeinschaft ein Tool zu geben, in das neue, einzelne Ideen eingebaut werden können Projekte Am IVF: OIS (abgeschlossen), INVENT (bis Mitte 2005), TT, WJT Sonst: car2car-kommunikation (England, Italien), Ampeloptimierung (Italien, Deutschland), Folie 2 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

3 SUMO Umsetzungsziele und -methoden Portabilität Nur Standard C++ - Klassen (stl) Nur portable Bibliotheken Xerces für XML-Verarbeitung FOX-Toolkit und opengl für die grafische Oberfläche GDAL und PROJ für Konvertierung von Geokoordinaten Hohe Ausführungsgeschwindigkeit Keine programmgebundenen Einschränkungen der Kanten-, Knoten- und Fahrzeuganzahl Open Source Lizenz: GPL Wird unter bereit gestellt und verwaltet Folie 3 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

4 Zu Verkehrssimulationen und SUMO Folie 4 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

5 Verkehrssimulationen I Komponenten Straßennetz Fahrzeuge / Fluss Lichtsignalanlagen Folie 5 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

6 Verkehrssimulationen II Klassen mesoskopisch makroskopisch mikroskopisch sub-mikroskopisch Folie 6 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

7 Verkehrssimulationen Mikroskopische Modelle I Einleitung Zumeist: zeitdiskret Fahrzeugfolgemodelle : die Geschwindigkeit des simulierten Fahrzeugs hängt von der Geschwindigkeit des voraus fahrenden und dem Abstand zwischen beiden ab Folie 7 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

8 Verkehrssimulationen Mikroskopische Modelle II Das Krauß - Fahrzeugfolgemodell* in SUMO Features: Ortskontinuierlich Zeitdiskret Unfallfrei Stochastische Komp. Parameter: Beschleunigung Bremsvermögen max. Geschw. Fahrerunvermögen [*] Microscopic Modelling of Traffic Flow: Investigation of Collision Free Vehicle Dynamics, S. Krauß, DLR (Hauptabteilung Mobilität und Systemtechnik), 1998, ISSN Folie 8 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

9 Verkehrssimulationen Straßennetze I Einleitung Wünsche: Quellen: Benutzung realer Straßennetze beliebiger Städte oder Landstriche Möglichst einfache und schnelle Umsetzung in die Simulation Digitale Straßennetze, z.b. von NavTeq Probleme: Straßennetze können sehr komplex sein Viele benötigte Informationen sind nicht verfügbar Beziehungen zwischen Spuren Positionen von Lichtsignalanlagen Folie 9 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

10 Verkehrssimulationen Straßennetze II Beispiele für komplexe Straßennetze Folie 10 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

11 Verkehrssimulationen Straßennetze III Beispiele für komplexe Straßennetze Zwei Beispiele komplexer Kreuzungsgeometrien Folie 11 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

12 Verkehrssimulationen Straßennetze IV Umsetzung in SUMO Zwei Tools: Vorgehen: NETCONVERT: Import bekannter Formate (z.b. ArcView, TIGER, VISUM, Vissim, ARTEMIS) bzw. eigener Beschreibungen NETGEN: Erzeugen einfacher Netze Automatische Konvertierung in ein internes SUMO-Format Automatisches Berechnen (Raten) fehlender Informationen Steps: 1. for each edge: compute turnaround edges 2. for each node: sort each node s edges 3. for each node: compute each node s type 4. for each node: set edge priorities 5. for each edge: compute edge-to-edge connections 6. for each edge: compute lanes-to-edge connections 7. for each node: compute lane-to-lane connections 8. for each edge: recheck lanes 9. for each edge: append turnarounds Folie 12 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

13 Verkehrssimulationen Straßennetze V Umsetzung in SUMO II The spread to next lanes changes! Folie 13 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

14 Verkehrssimulationen Fahrzeugströme Import von Fahrzeugströmen Eingaben: Ausgabe: a) Trips Jedes Fahrzeug hat ein Start- und ein Endpunkt sowie eine Startzeit Umrechnung zu Fahrzeugrouten durch eine Umlegung auf das Straßennetz über eine erw. Version des kürzeste-wege-verfahrens b) Detektordaten Jeder Detektor hat eine Position auf der Straße Das Ende der Route ist nicht bekannt Spezieller Algorithmus für die Berechnung der Routen Routen; Startzeitpunkt und Liste von zu überfahrenden Kanten Folie 14 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

15 Verkehrssimulationen Fahrzeugströme II Dynamic User Assignment Schritt 1 Schritt 2 Schritt 3 Folie 15 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

16 Verkehrssimulationen die Simulation I Eingaben Mindestens: Straßennetz Fahrzeugströme Zusätzlich: Detektorpositionen Zus. Fahrzeugemitter Umleitungen Zus. Lichtsignalanlagenpläne Folie 16 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

17 Verkehrssimulationen die Simulation II Ausgaben Detektoren: Induktionsschleifen/Schleifendetektoren (Querschnitts-) Flächige Detektoren (Zustand entlang einer Spur) Flächige Detektoren (Zustand innerhalb eines Bereiches) Netzbasiert: Spurgewichtungen Straßengewichtungen Komplette Netzausgabe Fahrzeugbasiert: Periodische Ausgabe der eigenen Position Globale Informationen über den Verlauf der Fahrt Alle Daten werden als XML ausgegeben Folie 17 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

18 SUMO Module Simulation Zwei Versionen (gui/kommandozeile) Netzimport und -generierung Konverter (liest ArcView, VISSIM, Visum, ARTEMIS, Cell, XML) Generator für das Erzeugen abstrakter Netze Routenerstellung Konverter von Fahrtenmatrizen in Einzelnfahrzeugbewegungen Router anhand von Reisezeiten Router anhand von Abbiegebeziehungen Onlinerouting Erweiterung der Simulation und des Routers Kommunikation über das Internet Folie 18 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

19 Durchgeführte Projekte Folie 19 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

20 Projekte Übersicht OIS Verifikation von Vorteilen, die neue Verkehrserfassungsmethoden bieten INVENT AP5000 & 6000 Implementierung und Validierung von Verkehrsmanagementstrategien in Großstädten Traffic Tower Virtuelle Verkehrsmanagementzentrale Weltjugendtag 2005 Simulation der Pilger- und Besucherströme während des Papstbesuchs Soccer (FIFA-WM 2006) Simulation der Besucherströme Folie 20 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

21 Projekte OIS I Das Szenario Vergleich des Verkehrsflusses innerhalb eines Netzes ohne (links) und mit (rechts) OIS Folie 21 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

22 Projekte OIS II Ergebnisse Aufstelllängen Agastr. - Rechte Spur erhöhte Verkehrsstärke Rudow er Chaussee/Agastr. - Vergleich FZS/AS maximale Aufstelllänge in KFZ Phasenum läufe Festzeitsteuerung Adaptive Steuerung Folie 22 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

23 Projekte OIS III Ergebnisse II 200 Comparison of junction throughput at Agastraße using static/agentbased tls (increased flow) vehicles time fixed agentbased Folie 23 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

24 Projekte INVENT Die Szenarien INVENT-Testfelder Münchner Autobahnring (links), Magdeburg (rechts) Folie 24 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

25 Projekte INVENT II Ergebnisse Störung + t1 min Ohne Lastausgleichsmaßnahmen Mit Lastausgleich (Variante 1) Mit Lastausgleich (Variante 2) Störung + t2 min Folie 25 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

26 Projekte INVENT / TrafficTower Simulation von Routinganbietern Folie 26 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

27 Projekte TrafficTower Closed Loop Folie 27 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

28 Projekte TrafficTower II Operatorschulung Erstes Testfeld: Berliner Stadtautobahn zwischen Britz und Schöneberg Folie 28 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

29 Projekte Weltjugendtag 2005 Das Szenario Folie 29 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

30 SUMO Kooperation mit der TFH Wildau Folie 30 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

31 Zusammenfassung Folie 31 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

32 SUMO Zusammenfassung Die Idee stimmt: jedes Projekt benötigt etwas neues (logisch) Aufbauen auf bereits vorhandenem ist möglich Nächste Erweiterungen: Multimodalität (Simulation von Bussen,Trams & Bahnen) Entkopplung der Benutzeroberfläche 3D-Darstellung? Variablere Benutzung zusätzlicher Strukturen (Wechselwegweiser, Detektoren, ) Folie 32 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

33 SUMO Zusammenfassung Wo es klemmt? An Benutzern und Testern Eine grössere Entwickler-Community wäre wünschenswert Folie 33 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

34 SUMO Zusammenfassung II Beteiligte: Institut für Verkehrsforschung / DLR Zentrum für angewandte Informatik, Köln Aktuelle Version: Version Freier Download: Kontakt: Daniel.Krajzewicz@dlr.de Folie 34 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz

35 Viel Spaß! Folie 35 > Simulation of Urban MObility > Daniel Krajzewicz