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Institut für Verkehrssystemtechnik > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und Schiene Verkehrssimulation und Optimierung > 26. Oktober 2009 > Folie 1 Algorithmische Probleme der Verkehrssimulation Michael Behrisch, Daniel Krajzewicz

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Institut für Verkehrssystemtechnik > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneVerkehrssimulation und Optimierung > 26. Oktober 2009 > Folie 1

Algorithmische Probleme der Verkehrssimulation

Michael Behrisch, Daniel Krajzewicz

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Organisatorisches

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Zur Person

Michael Behrisch 67055-210Daniel Krajzewicz 67055-273

[email protected]

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Seminar

TermineBeginn des Seminars: 26.10.2009, 9:00 - 11:00 (RUD 25, 4.112)Themenfestlegung bis 15.11.2009Fragestunde: 16.12.2009, 9:00 - 11:00 (RUD 25, 4.112)vorläufige Termine Blockveranstaltung: 28./29.01, 04./05.02.

ZuordnungHauptstudium, Praktische Informatik

Anforderungen für einen Seminarscheinregelmäßige aktive Mitarbeit Implementierung der gegebenen AufgabePräsentation des Ergebnissesschriftliche Ausarbeitung (ca. drei Seiten)

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Verkehrsforschung im DLR

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Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft

ForschungsbereicheLuftfahrtRaumfahrtEnergieVerkehr

Das DLR in ZahlenGesamtbudget:

2005 1.168 Mio. Euro 2006 1.224 Mio. Euro

Wissenschaftliche Kompetenz: über 5.300 MitarbeiterInnen

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Institut für Verkehrssystemtechnik > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneAlgorithmische Problene der Verkehrssimulation > 26. Oktober 2009 > Folie 7

Institute und wissenschaftliche Einrichtungen des DLR Standorte

27 Institute und Einrichtungen in

15 Standorten/Außenstellen

Außenbüros in Brüssel, Paris und Washington.

Beteiligung des DLR an:

European Transonic Wind Tunnel (ETW)Deutsch-Niederländische Windkanäle (DNW)

Köln-Porz

Lampoldshausen

Stuttgart

Oberpfaffenhofen

Braunschweig

Göttingen

Berlin-- Adlershof

Bonn

Trauen

Hamburg Neustrelitz

Weilheim

DNW

Darmstadt

St. Augustin

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Standort Berlin 6 Institute

Institut für Verkehrssystemtechnik Institut für VerkehrsforschungInstitut für PlanetenforschungInstitut für Robotik und Mechatronik Abteilung Optische Informationssysteme

Institut für Methodik der Fernerkundung GewässerfernerkundungInstitut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik Abteilung Systemkonditionierung

Köln-Porz

Lampoldshausen

Stuttgart

Oberpfaffenhofen

Braunschweig

Göttingen

Berlin-- Adlershof

Bonn

Trauen

Hamburg Neustrelitz

Weilheim

DNW

Darmstadt

St. Augustin

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Institut für Verkehrssystemtechnik > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneAlgorithmische Problene der Verkehrssimulation > 26. Oktober 2009 > Folie 9

Schwerpunkt Verkehr Beteiligte Institute

Institut für Verkehrsforschung

Einrichtung Verkehrsstudien

Institut für Verkehrssystemtechnik

Institut für Fahrzeugkonzepte

… sowie 21 weitere Institute aus den Bereichen Luftfahrt, Raumfahrt und Energie

Köln-Porz

Lampoldshausen

Stuttgart

Oberpfaffenhofen

Braunschweig

Göttingen

Berlin-- Adlershof

Bonn

Trauen

Hamburg Neustrelitz

Weilheim

DNW

Darmstadt

St. Augustin

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Institut für Verkehrssystemtechnik

Sitz: Braunschweig, BerlinSeit: 2001Leitung: Prof. Dr.-Ing. Karsten LemmerMitarbeiter: Momentan etwa 100 Mitarbeiter aus

verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen

AufgabenspektrumGrundlagenforschungErstellen von Konzepten und StrategienPrototypische Entwicklungen

ForschungsgebieteAutomotiveBahnsystemeVerkehrsmanagement

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Bereich Verkehrsmanagement

Verkehrsmanagement bei Katastrophen und GroßereignissenVerkehrsbewertung, NetzbeeinflussungVerkehrssimulationTraffic Tower

Abt. Verkehrsbeeinflussung

Bild- und SignalverarbeitungFloating Car DataMessstrecke

Abt. Verkehrserfassung

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Themenvorstellung Simulation

Daniel Krajzewicz

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Institut für Verkehrssystemtechnik > Technologien aus Luft- und Raumfahrt für Straße und SchieneAlgorithmische Problene der Verkehrssimulation > 26. Oktober 2009 > Folie 13

Verkehrssimulation als Open Source Anwendungen für eine Verkehrssimulation

Reproduzierbare Untersuchungen vonrealen, existierenden StraßennetzenNeuen Konzepten für

SignalschaltungenLageerfassungVerkehrsprognoseVerkehrsmanagementdynamische RoutenwahlFahrzeug-Fahrzeug und Fahrzeug-Infrastruktur - Kommunikation

Planung

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Verkehrssimulation als Open Source Komponenten

Straßennetz Fahrzeuge / Fluss Lichtsignalanlagen

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Verkehrssimulation als Open Source Warum eine freie (open source) Simulation?

Normales VorgehenEine (akademische) Institution entwickelt ein neues Verfahren und möchte es testenErstellt eine eigene Verkehrssimulation und braucht:

Eine Repräsentation des Straßennetzes (Anzahl Spuren, Vorfahrtsbeziehungen, etc.)Eine Repräsentation der Fahrzeuge (ihre Routen, Parameter, etc.)Eine Repräsentation der Leitsysteme (Ampeln z. B.)

… führt zuVielen (unvollständigen) Simulationen, die nicht vergleichbar sind

Lösung: eine erweiterbare Simulation als Basis für eigene Entwicklungen

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SUMO – Simulation of Urban MObility Enthaltene Applikationen

SUMO: Simulation ohne grafische AusgabeGUISIM: Simulation mit einer grafischen OberflächeNETCONVERT: Importer für StraßennetzeOD2TRIPS: Importer für O/D- MatrizenJTRROUTER: Router anhand von AbbiegebeiziehungenDUAROUTER: Router zur Errechnung des BenutzergleichgewichtsDFROUTER: Router anhand von Indunktionsschleifendaten

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SUMO-Projekte am DLR 2002-2006

INVENTImplementation und Verifikation von Verkehrsmanagementstrategien für großstädtische Ballungsräume

OISVerifikation der Vorteile neuer optischer Sensoren

Traffic TowerVirtuelle Verkehrsmanagementumgebung

WJT2005 / Soccer2006Integration von Induktionsschleifen- und Luftbilddaten in ein Verkehrsportal mit Vorhersagefunktionalität

TrafficOnlineVerkehrsüberwachung mittels mitgeführter GSM Mobiltelefone

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WJT2005 / Soccer2006 DELPHI Beschreibung

Eingesetzt in Köln währendDes Papstbesuches (Weltjugendtag 2005)Der FIFA-Fußballweltmeisterschaft (2006)

Verkehrserfassung mittelsInduktionsschleifen auf den AutobahnenInduktionsschleifen der StadtEines luftgestützten Erfassungssystems(an einem Zeppelin)

VerkehrslagedarstellungIntegration und Darstellung der gesammelten Daten Präsentation für die Polizeieinsatzkräfte

Vorhersage der VerkehrslageDie Simulation errechnete den zukünftigen Straßenzustand in 30 min

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SUMO Verfügbarkeit

Beteiligte: Institut für Verkehrssystemtechnik / DLR

Aktuelle Version: Version 0.11.0Webseite / Download: http://sumo.sourceforge.netKontakt: [email protected]

[email protected]@lists.sourceforge.net

Studien-/Diplomarbeiten: http://sumo.sourceforge.net/wiki/index.php/DiplomStudArb

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Seminarthemen Daniel Krajzewicz

Grüne Welle/LSAsWelche Ansätze für das Berechnen einer grünen Welle existieren? Was kann erreicht werden, wo sind die Grenzen?

Umlegung (Traffic Assignment)Welche Routen benutzen Fahrer? Wie teilt sich der Verkehr auf die vorhandene Infrastruktur auf? Können die Verfahren durch GPU-Einsatz beschleunigt werden?

ModelleUmsetzung existierender Modelle. Wie bewertet man ein Modell? Modelle für andere Verkehrsmodi. Wie kann man erkennen ob sich die Simulation falsch verhält?

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Themenvorstellung Modelle

Michael Behrisch

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Verkehrssimulationen – Mikroskopische Modelle Einleitung

Zumeist:zeitdiskret“Fahrzeugfolgemodelle”: die Geschwindigkeit des simulierten Fahrzeugs hängt von der Geschwindigkeit des voraus fahrenden und dem Abstand zwischen beiden ab

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Parameter:BeschleunigungBremsvermögenmax. Geschw.Fahrerunvermögen

Verkehrssimulationen – Mikroskopische Modelle Das Krauß - Fahrzeugfolgemodell* in SUMO

[*] “Microscopic Modelling of Traffic Flow: Investigation of Collision Free Vehicle Dynamics”, S. Krauß, DLR (Hauptabteilung Mobilität und Systemtechnik), 1998, ISSN 1434-8454

Features:OrtskontinuierlichZeitdiskretUnfallfreiStochastische Komp.

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Weitere Themen

Netzwerkflüsse

Nutzergleichgewicht

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Themenvorstellung Routenfindung

Michael Behrisch

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Verkehrslageerfassung und -darstellung (Web)Dynamische Routenfindung/Off-board Navigation (Web, Wap,

PDA/GPRS)

Mobilitätsportal Cityrouter (www.cityrouter.de)

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Routenfindung: verschiedene Schwierigkeitsgrade

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Dijkstra's Shortest Path Algorithmus

Finde einen kürzesten bzw. billigsten Pfad von s nach t.

s

3

t

2

6

7

45

24

18

2

9

14

155

30

20

44

16

11

6

19

6

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Zielgerichteter Dijkstra: A* (A Stern)

Verschwendung

Suchraum Dijkstra Suchraum A*

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Highway Hierarchies

Idee: Straßen in Hierarchien einteilen:

Autobahn (sehr hohe Priorität)

Schnellstraße

Bundesstraße

...

Spielstraße

Feldweg (sehr geringe Priorität)

automatische Bestimmung der Hierarchien

nicht Bezeichnung der Straße als Grundlage, sondern die tatsächlich kürzesten bzw. schnellsten Wege

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Transit Node- & Dynamic Highway Node Routing