View
1
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
1
Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
Werkstattbericht
Jannis Rohde
Institut für Verkehrswirtschaft, Straßenwesen und Städtebau
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
2
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
Gliederung
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
3
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
Netzmodell: Eingabe Straßennetz + LSA-Daten
Netzmodell
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
4
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
• Verkehrsfluss: Freie Strecke [DAGANZO]
Wirkungsmodell: Cell Transmission Model
Wirkungsmodell
Optimierung
i - 1 i i + 1
ni - 1
qi+1(t) = min {ni(t) ; Qi+1 ; w/vf · (Ni+1 – ni+1(t) )}ni(t+1) = ni(t) + qi(t) – qi+1(t)
qi qi+1ni ni + 1
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
5
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
• Verkehrsfluss: Knotenpunkte [DAGANZO]
Wirkungsmodell: Cell Transmission Model
Wirkungsmodell
Optimierung
i
P1
P2
S1
S2
→ Zur Abbildung innerstädtischer Knotenpunktezu unflexibel
ni
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
6
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
• Verkehrsfluss: Knotenpunkte [NAGEL/FLÖTTERÖD]
Wirkungsmodell: Cell Transmission Model
Wirkungsmodell
Optimierung
i
P1
P2
S1
S2
S3P3
→ flexible Abbildung innerstädtischer Knotenpunkte
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
7
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
Optimierung: Zielfunktion
• Optimierungskriterium: Verlustzeit
i i + 1Qi+1 = 1
Wirkungsmodell
Optimierung
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
8
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
Optimierung: Zielfunktion
• Optimierungskriterium: Verlustzeit
→
→ Entscheidungsvariable: Versatzzeit
Zeitintervalle Zellenn n(t )i
t 1 i 1min! f d
= =
= ∑ ∑
i i + 1Qi+1
di = 1 ·∆t= 1
di(t) = (ni(t) – qi+1(t))·∆t
Wirkungsmodell
Optimierung
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
9
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
Optimierung: Genetischer Algorithmus
1 432
• Mögliche Lösung → Chromosom → Individuum• Zielfunktionswert → Fitness des Individuums• Menge möglicher Lösungen → Population
1 0 1 0 1 0 1 00 0 1 1 1 01
Chromosom
tv,1 2 tv,1 3 tv,1 4
Wirkungsmodell
Optimierung
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
10
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
• Optimierung durch Evolution der Population
– Rekombination:
– Mutation:
– Selektion:
Optimierung: Genetischer Algorithmus
Wirkungsmodell
Optimierung
1 0 1 00 1 0 1 0 0 1 1 1 01
1 0 0 10 1 0 0 1 1 1 1 0 11
1 0 1 00 1 0 1 0 0 1 1 1 01
0 1 0 10 0 1 0 1 0 1 0 0 11
1 1 0 00
1 0 1 00 1 0 1 11
1 1 0 00 0 11 0 1 1 1 0 110
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
11
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
Optimierung: Genetischer Algorithmus
• Optimierung durch Evolution der Population
– Rekombination:
– Mutation:
– Selektion:
1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 0 11
1 0 0 10
1 1 0 00
1 0 1 00 1 0 1 0 0 1 1 1 01
0 1 0 10 0 1 0 1 0 1 0 0 11
0 1 111 0 1 0 100
→ Worst Fitness
→ Best Fitness
Wirkungsmodell
Optimierung1 0 1 0 0 1 1 1 011 0 1 11
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
12
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
Optimierung: Genetischer Algorithmus
• Optimierung durch Evolution der Population
– Rekombination:
– Mutation:
– Selektion:
1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 0 11
1 0 0 10 1 0 1 0 0 1 1 1 01
1 0 1 00 1 0 1 0 0 1 1 1 01
1 1 0 00 0 1 111 0 1 0 100
1 0 1 00 1 0 0 1 1 1 1 0 11
→ Best Fitness
1 0 1 0 0 1 1 1 011 0 1 11Wirkungsmodell
Optimierung
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
13
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
Ausblick: Optimierung
• Weitere Optimierungskriterien:
– Halte [LIN/WANG]
– Emissionen [DELL‘ORCO]
• Optimierungsmethode: Tabu Search
Wirkungsmodell
Optimierung
( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )2 2t t t t t t( t )a 1 2 a 3 a 4 a 5 a 6 a aE N f f v f v f a f a f v a⎛ ⎞= ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅⎜ ⎟⎝ ⎠
( ) ( )( )Zeitintervalle Zellenn n
t t 1( t ) 1i i i 12
t 1 i 1Halte q q −−
= =
= ⋅ −∑ ∑
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
14
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
Evaluierungsmodell: Mikroskop. Simulation
• AIMSUN: Hauptstraßennetz Hannover-Südstadt
Evaluierungs-modell
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
15
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
Evaluierungsmodell: Mikroskop. Simulation
• AIMSUN: Hauptstraßennetz Hannover-Südstadt
Auswertung der gemessenen Reisezeiten
0:01:00
0:02:00
0:03:00
0:04:00
0:05:00
0:06:00
0:07:00
0:08:00
7:45:00 8:00:00 8:15:00 8:30:00 8:45:00Uhrzeit
Rei
seze
iten
(h:m
in:s
)
Reisezeitdurchschnitt = 0:05:12Evaluierungs-
modell
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
16
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
Ausgabe: Visualisierung der Kenngrößen
Ausgabe
tv= … s
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
17
Wirkungsmodell
Optimierung
Netzmodell
Ausgabe
Evaluierungs-modell
Literatur
• Daganzo, C. (1994). The cell transmission model: A dynamic representation of highway traffic consistent with the hydrodynamic theory, Transportation research B 28 (4), 269-287.
• Daganzo, C. (1995). The cell transmission model, Part II: Network traffic, Transportation Research B 29 (2), 79-93.
• Dell’Orco, M. (2007): A mesosimulation model for urban traffic pollution evaluation. In: 22nd European Conference on Operational Research, session MC-26. 8 -11 July, 2007, Prague.
• Friedrich, B. und Almasri, E. (2005): Modellbasierte Optimierung der Versatzzeiten mit dem Cell Transmission Model. Tagungsband HEUREKA '05, 2./3. März 2005. Hrsg. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen, Köln.
• Lin, W.-H. and Wang, C. (2004): An enhanced 0-1 mixed-integer LP formulation for traffic signal control. In: IEEE Trans. Intell. Transport. Syst., vol. 5, no. 4, pp. 238–245, December 2004.
• Lighthill, M.J. and Whitham, J.B. (1955). On kinematic waves. I. Flow movement in long rivers. II. A theory of traffic flow on long crowded road. Proceedings of Royal Society,A229, 281-345.
• Flötteröd, G. and Nagel, K. (2005) Some practical extensions to the CellTransmission Model. 8th International IEEE Conference, 13-16 Sept 2005, Vienna, Austria.
• Richards, P.I. (1956). Shockwaves on the highway, Operations Research B 22, 81-101.
Hochschultagung 2007 Rust (A)Jannis Rohde Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
18
Emissions- und Kraftstoffreduzierung im Stadtverkehr durch innovative Verkehrslenkungsmaßnahmen
Werkstattbericht
rohde@ivh.uni-hannover.de
Institut für Verkehrswirtschaft, Straßenwesen und Städtebau
Recommended