Model matematyczny przepływu ruchu ulicznego w skali makroskopowej

pol Article in Polish DOI: 10.14313/PAR_225/5

send Ewa Abrahamowicz , Przemysław Orłowski Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Download Article

Streszczenie

Modele matematyczne, będące uproszczoną reprezentacją zachodzących zjawisk, pozwalają na prognozowanie przyszłych stanów. Jest to szczególnie istotne w odniesieniu do problemu przeciążonej infrastruktury drogowej w obszarach miejskich oraz możliwości poprawy tej sytuacji przez zastosowanie inteligentnych algorytmów sterowania. Zaproponowany autorski, dyskretny, nieliniowy model matematyczny reprezentujący przepływ ruchu ulicznego w skali makroskopowej umożliwia przeprowadzenie testowania nowych rozwiązań sterowania przed ich wdrożeniem do realnego systemu. Badania symulacyjne, przeprowadzone z wykorzystaniem środowiska MATLAB, zostały wykonane w celu weryfikacji poprawności działania modelu. Obejmują one scenariusze wolnego przepływu pojazdów oraz blokowania się drogi. Wskazana została również możliwość rozbudowy modelu o złożone ciągi dróg oraz skrzyżowań.

Słowa kluczowe

model matematyczny, modelowanie makroskopowe, ruch uliczny, symulacja, układ dyskretny

Mathematical Model of Traffic Flow in a Macroscopic Scale

Abstract

Mathematical models, which are a simplified representation of the phenomena, allow to predict future states. This is particularly important with regard to the problem of congested road infrastructure in urban areas and the possibility of improving this situation through the use of intelligent control algorithms. The proposed discrete, nonlinear mathematical model representing traffic flow on a macroscopic scale enables the testing of new control solutions prior to implementation to the real system. MATLAB simulations are performed to validate the model. These include scenarios of a free flow of vehicles and road blockages.

Keywords

discrete-time systems, macroscopic modelling, mathematical model, simulation, traffic flow

Bibliography

  1. Hegyi A., Model predictive control for integrating traffic control measures. PhD thesis, TRAIL Thesis Series T2004/2. Delft University of Technology, Netherlands, 2004.
  2. Kotsialos A., Papageorgiou M., Diakaki C., Pavlis Y., Middelham F., Traffc oow modeling of large-scale motoroway networks using the macroscopic modeling tool METANET. “IEEE Transactions on intelligent transportation systems”, Vol. 3, No. 4, 2002, 282–292, DOI: 10.1109/TITS.2002.806804.
  3. Ziemska M., Cele stosowania inteligentnych systemów transportowych i koordynowania sygnalizacji świetlnej. „Prace Wydziału Nawigacyjnego Akademii Morskiej w Gdyni”, Z. 29, 2014, 107–112, DOI: 10.12716/1002.29.10.
  4. Oskarbski J., Kuprewicz G., Priorytety dla transportu zbiorowego z wykorzystaniem systemu sterowania ruchem. „Logistyka”, Nr 3, 2014, 4878–4887.
  5. Topolska K., Topolski M., Błachut B., Haber M., Piekarz A., Zastosowanie fuzji klasyfikatorów rozmytych i genetycznych w zadaniu sterowania sygnalizacją świetlną. „Biuletyn Naukowy Wrocławskiej Wyższej Szkoły Informatyki Stosowanej. Informatyka”, Vol. 2, 2012, 30–33.
  6. Krawiec S., Celiński I., Alternatywny rozwój systemów obszarowego sterowania ruchem drogowym. „Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport”, Z. 73, 2010, 45–60.
  7. Marczak M., Kozłowski R., Budowa inteligentnych systemów transportowych jako szansa dla zrównoważonego rozwoju regionów. „Ekonomia i Zarządzanie”, Nr 2, 2014, 34–42, DOI: 10.12846/j.em.2014.02.03.
  8. Gaca S., Suchorzewski W., Tracz M., Inżynieria ruchu drogowego. Teoria i praktyka, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności WKŁ, Warszawa 2011.
  9. Benaich H., Pruyt E., Exploring Traffic and Congestion Policies. An entity-based SD Approach. 33rd International Conference of the SD Society, Cambridge 2015.
  10. Payne H., Models of freeway traffic and control. Simulation Council Proc., Vol. 1, 1971, 51–61.
  11. Papageorgiou M., Dynamic modelling assignment, and route guidance in traffic networks. Transportation Research. Part B: Methodological”, Vol. 24, Iss. 6, 1990, 471–495, DOI: 10.1016/0191-2615(90)90041-V.
  12. Messemer A., Papargeorgiou M., METANET: A macroscopic simulation program for motoroway networks. Traffic Engineering & Control., Vol. 31, Iss. 9, 1990, 466–470.