Mikrosimulacije u prometu radni udzbenik s primjenom VISSIM-a.pdf

Maribor, 2014.

Matja raml

Goran Jovanovi

Mikrosimulacije u prometu (radni udbenik s primjenom VISSIM-a)

I Mikrosimulacije u promjenu (radni udbenik s primjenom VISSIM-a)

Prevedeno i pripremljeno za koritenje studentima Graevinskog fakulteta Sveuilita J.J.

Strossmayera uz doputenje autora.

II Mikrosimulacije u prometu (radni udbenik s primjenom VISSIM-a)

UVODNA RIJE

Potovani studenti i ostali korisnici udbenika "Mikrosimulacije u prometu (radni udbenik s primjenom VISSIM-a)"! Pred vama je gradivo koje je nastajalo nekoliko godina i plod je rada ne samo autora, ve i svih ostalih koji su kao suautori lanaka i istraivakih zadataka dali svoj doprinos razvoju i primjeni mikrosimulacijskih modela kako u pedagoke, istraivake, tako i u strune svrhe

simulacija kapaciteta i sigurnosti u prometu. Kao autori eljeli smo udbenik pribliiti prije svega studentima kojima je u osnovi i namijenjen,stoga su, naravno, struktura i stupanj zahtjevnosti prilagoeni njima. Mikrosimulacije u prometu (radni udbenik s primjenom VISSIM-a) ili ukratko Radni udbenik VISSIM-a u osnovi je podijeljen na dva dijela: teorijski dio i praktini dio. Dok je materijal za teorijskidio crpljen uglavnom iz literature koja je navedena na kraju materijala (lanci, istraivanja, prirunici), praktini je dio izvorni rad autora. Prvi (teorijski) dio udbenika usredotoen je na bitankoncept mikrosimulacija i na djelovanje programa VISSIM te podrobno objanjenje onih parametara i funkcija koje e korisnici (studenti) trebati da bi mogli samostalno koristiti mikrosimulacijski program. Tijekomproteklih godina na tritu su se pojavile brojne verzije. Od 2007. na raspolaganju je verzija VISSIM 5.0; za vrijeme nastanka ovog udbenika bila je aktualna verzija 5.40. Trenutano je aktualna verzija VISSIM 6.0, s kojom su takoer rijeeni primjeri u radnom udbeniku. Time smo se potrudili da korisnicima istinski pribliimo najnovije stanje s podruja kojim se bavimo.

Cilj ovog udbenika je nadogradnja znanja koje su studenti stekli za vrijeme studija prometnog inenjerstva (Teorija prometnih tokova, Statistike metode u prometu i slino) u upotrebljivo znanje, to jest za izvoenje simulacija prometnih tokova, u prvom redu za

analizepropusne moi. U predmetu II. stupnja prometnog inenjerstva Simulacijske metodei upredmetu III. stupnja Simulacijski modeli sigurnosnih analiza u prometu studenti se susreusa spomenutim programskim alatom u okviru raunalnih vjebi. Od studenata

(korisnika) se, naravno, oekuje da su ve usvojili osnovna znanja iz kinematike, teorije prometnog toka, engleskog jezika, statistikih metoda itd.

Kao to smo ve rekli u uvodu, za vrijeme nastajanja udbenika svjedoimo 6.

generacijiverzije programskog alata VISSIM, verziji 6.0, koja je temelj za izvoenje praktikihprimjera nabrojanih u etvrtom poglavlju udbenika. Upozorili bismo da je na kraju treeg poglavlja opisan osnovni koncept izvoenja praktinog dijela simulacija.

Miljenja smo da e gradivo biti korisno svim generacijama naih studenata koji e sebaviti mikrosimulacijama, a prije svega primjenom programskog alata VISSIM. Osim ovogagradiva, korisnicima predlaemo i primjenu uputa pojedine verzijeprogramskog alata VISSIM 6.0 (Guidelines), koje moete pronai na internetskimstranicama PTV

(http://www.ptv-vision.com/cgi-bin/traffic/traf_vissim.pl). Takoer, istraivaima, studentima i svima koji se ele baviti mikrosimulacijama predlaemo i itanje prikladnih lanaka i izvjea projekata (navedeni u poglavljuLiteratura). Autori zahvaljuju recenzentima i lektorici za sve korisne naputke i miljenja. Otvoreni su zamogue sugestije (u vezi nenamjernih pogreaka koje su se potkrale u materiji ili u vezi

III Mikrosimulacije u prometu (radni udbenik s primjenom VISSIM-a)

elje za dodacima). S obzirom na prirodu udbenika koji se izvorno nalazi u digitalnom

obliku, nadogradnja udbenika (nova verzija) bit elake izvediva.

Autori, Maribor, sijeanj 2014.

PREDSTAVLJANJE AUTORA

Dr. Matja raml

Matja raml izvanredni je profesor i prodekan za meunarodnudjelatnostna Graevinskom fakultetu Sveuilita u Mariboru (FG UM). Istraivaki i pedagoki djeluje na podruju prometnog inenjerstva.Deset godina (1995.-2005.) bio je zaposlen na Strojarskom fakultetu Sveuilita u Mariboru,gdje je 2001. i doktorirao. Istraivaki se bavio prije svega primjenom numerikih simulacijskih metoda na strukturne analize tehnikih sustava i ureaja s primjenom metode konanih elemenata (MKE) i diskretnih simulacija toka materijala. Od 2006. godine zaposlen je na FG UM gdje se bavi prometnom sigurnou i diskretnim numerikimsimulacijama prometnih tokova, s naglaskom na mikrosimulacije u prometnom inenjerstvu. (Su)autor je 40 izvornih znanstvenih lanaka i nositelj predmeta s podruja vozila, prometne sigurnosti i simulacija uprometu. Gostujui je profesorSveuilita u HasseltuiSveuilita u Novom Sadu te lan meunarodnog drutva za prometnu sigurnost ICTCT. Adresa: Fakulteta za gradbenitvo UM Smetanova 17 2000 Maribor [email protected]

Mag. Goran Jovanovi Goran Jovanovi, magistar znanosti s podruja graevinarstva, smjerpromet, profesionalno djeluje kao odgovorni voditelj projekata i direktortvrtke APPIA d.o.o., koja je u Sloveniji prepoznata kao vodea tvrtka na podruju planiranja cestovne infrastrukture, s naglaskom naureenju urbanih prometnih povrina. Kao distributer i predstavnikpotpornog regijskog centra za tvrtku PTV AG te autorprogramske opreme VISSIM, teorijska i praktina iskustva skupljaod 1996. godine, doma i u inozemstvu. Svake godine je aktivan sudioniksvjetske konferencije s podruja planiranja prometa koju organiziratvrtka PTV AG. Intenzivno surauje s ljubljanskim i mariborskimsveuilitem. Bio je mentor mnogim studentima u procesu izrade diplomskihradova s podruja prometa. lan je Inenjerske udruge Slovenije od 2002. godine i licencirani vjetak sigurnosti cesta. Od 1999. odgovorni je voditelj u vie od 500 projekata za ureenjecestovne infrastrukture za dravne i opinske ceste u Sloveniji i inozemstvu. Napisao je pedesetak recenzija projektnih dokumentacija. Od 2012. godine obavlja poslove voditeljarecenzija za podruje cestovne infrastrukture uSloveniji. Adresa: APPIA, d.o.o. Leskokova c. 9 1000 Ljubljana [email protected]

IV Mikrosimulacije u prometu (radni udbenik s primjenom VISSIM-a)

POPISUPORABLJENIH KRATICA

Izvorno znaenje Znaenje na hrvatskom jeziku

ADC Automatic Data Collection Automatsko skupljanje podataka AVI Audio Video Interleave Audiovizualni zapis ATR Automatic Traffic Recorder Automatski snima prometa DARS Druba za avtoceste Republike Slovenije Udruenje za autoceste Republike

Slovenije DRSC Direkcija Republike Slovenijeza ceste Direkcija Republike Slovenijezaceste DOT Department of Transportation Odjel za transportSAD FHWA Federal Highway Administration Savezna uprava za ceste GEH Geoffrey E. Havers statistic Statistiki model Geoffreya E. Heaversa GIS Geographical Informational System Geografski informacijski sustav GPS Glavna prometna smer Glavniprometnismjer GUI Graphical User Interface (gooey) Grafikokorisniko suelje (gooey) HOV High Occupancy Vehicle Visoka zauzetost vozila (2+) HCM Highway Capacity Manual Prirunik za analizu kapaciteta cesta ITS Intelligent Transporation Systems Inteligentni transportni sustavi JPP Javni potniki promet Javni putniki promet MOE Measure of Effectiveness Mjerilo uinkovitosti O-D Origin and Destination Izvor i odredite OOP Object Oriented Programming Objektno orijentirano programiranje PrT Private Transport Osobni transport PuT Public Transport Javni transport SOV Single Occupant Vehicles Vozilo s vozaem (bez suvozaa) SPS Stranska prometna smer Sporedniprometnismjer VISSIM Verkehr in Stdten Simulation Promet u gradovima simulacije VISUM Verkehr in Stdten Umlegung Promet u gradovima raspodjela VPH Vehicles per Hour Vozila na sat W 74 Wiedemann 74 Wiedemannov model(1974.) W 99 Wiedemann 99 Wiedemannov model (1999.)

POPIS UPORABLJENIH SIMBOLA

Znaenje Napomena

f ( ) funkcija t vrijeme v brzina vozila frekvencija toka vozila x vremenskaprazninaizmeu dva uzastopna vozila AX eljeni(sigurni) razmakizmeu dva vozila u redu ekanja (koloni) VehL duina vozila MinGap minimalna prazninaizmeu vozila ABX eljena minimalna udaljenost slijeda vozila d udaljenost izmeu dva vozila W 74 ax prosjeni razmak izmeu vozila u mirovanju W 74 bx sigurnosni razmak W 74 bxadd dodatni udjel eljenog sigurnosnog razmaka W 74 bxmult dodatni faktor eljenog sigurnosnog razmaka W 74 dx_safe sigurnosni razmak W 99 Flsim simulirani prometni tok Flobs promatrani (terenski) prometni tok

V Mikrosimulacije u prometu (radni udbenik s primjenom VISSIM-a)

SADRAJ

UVODNA RIJE ..................................................................................................................... I

PREDSTAVLJANJE AUTORA ............................................................................................ III

POPIS UPORABLJENIH KRATICA ..................................................................................... IV

POPIS UPORABLJENIH SIMBOLA .................................................................................... IV

POPIS SLIKA ....................................................................................................................... VI

LISTA TABLICA .................................................................................................................. VII

1 UVOD ............................................................................................................................. 9 1.1 UVOD U MIKROSIMULACIJE CESTOVNOG PROMETA ........................................................ 9 1.2 VISSIM POVIJEST I INJENICE .......................................................................................... 11

2 MIKROSIMULACIJSKI MODEL VISSIM ...................................................................... 13 2.1 STRUKTURA SIMULATORA ................................................................................................... 13 2.1.1 MODELIRANJE INFRASTRUKTURE ................................................................................... 14 2.1.2 MODELIRANJE PROMETA ................................................................................................... 17 2.1.3 NADZOR PROMETA ............................................................................................................. 19 2.1.4 REZULTATI SIMULACIJE ..................................................................................................... 20

3 OSNOVNI MATEMATIKI MODELI U VISSIM-u ......................................................... 22

3.1 MODEL PRIHVATLJIVIH VREMENSKIH PRAZNINA (ANG.: GAP ACCEPTANCE MODEL) .................................................................................................................................................. 22

3.2 MODEL SLIJEDA VOZILA (ANG.: CAR FOLLOWING MODEL) ........................................... 27 3.2.1 MATEMATIKI SIMULACIJSKI MODEL WIEDEMANN 74 ................................................ 31 3.2.2 MATEMATIKI SIMULACIJSKI MODEL WIEDEMANN 99 ................................................ 31 3.3 MODEL PRESTROJAVANJA (eng. LANE CHANGE) ........................................................... 33 3.3.1 OSTALI PARAMETRI MIKROSIMULACIJSKOG MODELA .................................................. 35 3.4 KALIBRACIJA I VALIDACIJA SIMULACIJSKOG MODELA ................................................. 36

4 PRAKTINI PRIMJERI ................................................................................................ 40 4.1 PRIPREMA PODATAKA .......................................................................................................... 40 4.1.1 GEOMETRIJA MODELA ....................................................................................................... 40 4.1.2 NAIN UREENJA PROMETA............................................................................................. 41 4.1.3 PROMETNE OPTEREENJA ............................................................................................... 41 4.1.4 KALIBRACIJA MODELA ........................................................................................................ 42 4.1.5 KAPACITET I TOK ZASIENJA ............................................................................................ 43 4.1.6 PRAKTINI PRIMJER POSTUPKA PRIKUPLJANJA PODATAKA ...................................... 43 4.2 KORISNIKO SUELJE VISSIM 6.0 I OBJANJENJE OSNOVNIH POJMOVA ................. 45 4.3 PRIMjER 1: PRVA MIKROSIMULACIJA ............................................................................. 47 4.4 PRIMJER 2: T-RASKRIJE ..................................................................................................... 51 4.5 PRIMJER 3: T-RASKRIJE S TRAKOM ZA LIJEVO SKRETANJE ...................................... 58 4.6 PRIMJER 4: SEMAFORIZIRANO T-RASKRIJE ................................................................... 63

VI Mikrosimulacije u prometu (radni udbenik s primjenom VISSIM-a)

4.7 PRIMEJR 5: KRUNO RASKRIJE ........................................................................................ 69 4.8 PRIMJER 6: PJEACI I BICIKLISTI ........................................................................................ 75 4.9 PRIMJER 7: MEUSOBNI UTJECAJ RASKRIJA ............................................................... 80

5 LITERATURA .............................................................................................................. 85

POPIS SLIKA

Slika 1.1: Simulacijske metode s obzirom na preciznost obrade (Algres, 1998). ................................................... 10

Slika 1.2: Mogunost mjerenja parametara karakteristika vozaa (a) i vozila (b). .................................................. 13

Slika 2.1: Shematski prikaz strukture VISSIM-ovog simulatora (Fellendorf M. & Vortisch P., 2010). .................... 14

Slika 2.2: Modeliranje spajanja i odvajanja cesta s linkovima i konektorima (Fellendorf M. & Vortisch P., 2010). . 16

Slika 2.3:Primjer: Gradsko semaforizirano raskrije s tramvajskim prugama(Fellendorf M. & Vortisch P., 2010) .. 20

Slika 2.4: Prozor za unos odreivanja izlaznih rezultata ........................................................................................ 22

Slika 3.1: Prikaz postavljanja Priority Rules za potrebe modeliranja prihvatljivih vremenskih praznina u programskom alatu VISSIM 6.0 ............................................................................................................................. 23

Slika 3.2: Prikaz postavljanja Conflict Area za potrebe modeliranja prihvatljivih vremenskih praznina u programskom alatu VISSIM 6.0 ............................................................................................................................. 25

Slika 3.3: Prikaz Front Gap (lijevo) i Rear Gap (desno) parametara. ..................................................................... 26

Slika 3.4: Prikaz Safety Distance Factor; gore vrijednost 1.0, dolje 0.5. Plavo vozilo semoe ukljuitii, crveno ne (PTV, 2013)............................................................................................................................................................ 26

Slika 3.5: Prikaz psihofizikog matematikog modela slijeda vozila prema Wiedemannu. (PTV AG, 2013). ......... 28

Slika 3.6: Prikaz cestovnih parametara u urbanoj sredini prema Wiedemannu 74. (PTV AG, 2013). .................... 30

Slika 3.7: Primjer programskog prozora za unos psihofizikih parametara Wiedemann 99. .................................. 32

Slika 3.8: Prikaz parametara za postavljanje modela prestrojavanja VISSIM. ....................................................... 34

Slika 3.9: Prikaz raspodjele brzina (a) i maksimalnog ubrzanja (b) za osobna vozila ........................................... 35

Slika 3.10: Prikaz omjera mase i snage motora za osobna vozila. ........................................................................ 36

Slika 4.1: Korisniko suelje VISSIM 6.0. .............................................................................................................. 45

Slika 4.2: Izbornik sa strane elementi mree. ..................................................................................................... 45

Slika 4.3: Izbornik sa strane elementi mree: mogunost nastavljanja grafikog prikaza. .................................. 46

Slika 4.4: Network editor ........................................................................................................................................ 46

Slika 4.5: Primjer 1 tok dravne ceste. ................................................................................................................ 47

Slika 4.6: Kreiranje proizvoljne kompozicije vozila. ................................................................................................ 49

Slika 4.7: Promjena kompozicije na ulaznom linku (Lists/Private Transport/Vehicle Composition). ....................... 49

Slika 4.8: Geometrija i prometna optereenja T- raskrija ..................................................................................... 51

Slika 4.9: Prikaz toka konektora (prebaciti na pravolinijski nain CTRL+A). .......................................................... 54

VII Mikrosimulacije u prometu (radni udbenik s primjenom VISSIM-a)

Slika 4.10: Prikaz podeavanja prava prvenstva (Conflict area). ........................................................................... 54

Slika 4.11: Prikaz podeavanja smjera vonje (Vehicle Routes)............................................................................ 54

Slika 4.12: Podeavanje grafikog prikaza za cestovne linkove (Network Objects/Links). .................................... 55

Slika 4.13: Prikaz podeavanja za potrebe analize rezultata. ................................................................................ 55

Slika 4.14: Geometrija i prometna optereenjaT-raskrija s lijevim skretanjem ..................................................... 58

Slika 4.15: Primjena geometrije pri postavljanju trake za skretanje ...................................................................... 60

Slika 4.16: Postupak izrade lijeve trake za skretanje ............................................................................................. 61

Slika 4.17: Izrada horizontalne signalizacije .......................................................................................................... 61

Slika 4.18: Izrada zona ogranienja brzina u zavojima za skretanje ...................................................................... 62

Slika 4.19: Prikaz semaforiziranog T- raskrija. ..................................................................................................... 63

Slika 4.20: Odreivanje signalnog nadzora i naina djelovanja. ............................................................................ 65

Slika 4.21: Odreivanje signalnih grupa za potrebe faznog upravljanja. ................................................................ 66

Slika 4.22: Odreivanje ciklusa, faza i vremena djelovanja. .................................................................................. 66

Slika 4.23: Odreivanje lokacije signalnih glava na raskriju. ................................................................................ 67

Slika 4.24: Odreivanje 3D semaforske opreme. ................................................................................................... 67

Slika 4.25: Odreivanje tipa signalne glave i pripadajue signalne grupe. ............................................................. 68

Slika 4.26: Geometrija i optereenje krunog raskrija. ......................................................................................... 69

Slika 4.27: Odreivanje pravila prioriteta na krunom raskriju. ............................................................................ 71

Slika 4.28: Postavljanje mjernih mjesta za potrebe analize rezultata. .................................................................... 72

Slika 4.29: Odreivanje zona ogranienja brzina u krunom raskriju ................................................................... 72

Slika 4.30: Geometrija i prometno optereenje pjeaka i biciklista. ....................................................................... 75

Slika 4.31:Odreivanje boje za biciklistike staze i pjeake prijelaze. .................................................................. 77

Slika 4.32: Odreivanje tipa i boje prikaza pjeakih prijelaza. .............................................................................. 78

Slika 4.33: Meusobni utjecaj raskrija (Primjer 4 i Primjer5A). ............................................................................. 80

Slika 4.34: Odreivanje parametara u sluaju spajanja dva primjera. ................................................................... 82

Slika 4.35: Spajanje dvije mree s konektorom...................................................................................................... 83

LISTA TABLICA

Tablica 1.1: Povijest razvoja programskog alata VISSIM (Fellendorf M. & Vortisch P., 2010). .............................. 11

Tablica 4.1: Rezultati simulacije. ............................................................................................................................ 70

Tablica 4.2: Rezultati simulacije. ............................................................................................................................ 73

Tablica 4.3: Rezultati simulacije za krak Erjaveve ceste u smjeru Rue. ............................................................. 78

Tablica 4.4: Rezultati simulacije za cjelokupnu mreu ........................................................................................... 83

VIII Mikrosimulacije u prometu (radni udbenik s primjenom VISSIM-a)

9 Mikrosimulacije u prometu (radni udbenik s primjenom VISSIM-a)

1 UVOD

1.1 UVOD U MIKROSIMULACIJE CESTOVNOG PROMETA

U svijetu postoji pedesetak mikrosimulacijskih programskih alata koji su u veini sluajevanastali na istraivakim institutima i sveuilitima. Poeci mikrosimulacija u prometu potjeu iz 1955. godine (Gerlough, 1955.). U poetku su se mikrosimulacijski modeli razvijali zbog potrebeza testiranjem pojedinih prometnih rjeenja, s namjerom

poboljanja protonostiodnosno kapaciteta raskrija, prije svega u urbanom okruenju. Razvoj mikrosimulacijskih modela slijedio je neprestani razvoj tadanjih osobnih raunala i sve vee potrebe za uvoenjem informacijskih tehnologija u prometne sustave kao to su

inteligentni transportni sustavi(ITS), adaptivni upravljai semaforskih ureaja, voenje i usmjeravanje prometa na temeljuaktualnih prometnih zastoja, izrada scenarija prometnog voenja kod nastanka nepredvienihdogaaja itd. S razvojem mikroprocesora iosobnih raunala, dananji modeli jednakom preciznou obraujuvie od 100 km mree svie od 200 raskrija i desetak tisua vozila u realnom vremenu bez veih potekoa. Veina

simulacijskih modela koristi grafikosuelje za unos (GUI) i djeluje u Windows okruenju. U

pravilu su komercijalni programi zasnovani tako da se unos mree odvija grafikim unosom toaka i/ili unosom mree iz postojeih baza podataka (*.shp, *.tif, *.dwg ...). Veina modela jeadaptivna i omoguava unos i promjene nekih parametara koji imaju kljuno znaenje za reprezentativno odvijanje simulacija. Kao rezultat mikrosimulacija veina modela obrauje prometnu uinkovitost prema parametrima koji se najee upotrebljavaju u analizi propusne moi: brzina, trajanje putovanja, zasienje, duina kolona vozila itd. Praktiki, komercijalni programi omoguuju vizualno promatranje simulacije, to jest animaciju, dok nekomercijalni modeli (razvijeni u specijalne studijske svrhe)nemaju takve mogunosti i rezultate prikazuju u alfanumerikom obliku. Rezultati mikrosimulacija mogu se podijeliti prema pokazateljima za prometnu uinkovitost, sigurnost, okoli, udobnost i tehnike karakteristike, kao to prikazuje dijagram (Slika 1.2).


Slika 1.1: Simulacijske metode s obzirom na preciznost obrade(Algres, 1998)

Vodea uloga u podruju mikrosimulacija pripada programskom alatu VISSIM(njemakog poduzea PTV -http://www.ptv-vision.com)koji se rabi u stotinu zemaljasvijeta, izmeu ostalog i u Sloveniji, zbog dovrenosti programa i neprestanog razvoja novih funkcija te auriranja ve postojeih. Od 2013. godine na raspolaganju je (ve) verzija VISSIM 6.0(PTV AG, 2013).

VISSIM je mikroskopski simulacijski raunalni program koji se temelji na

vienamjenskojsimulaciji prometnih tokova, s naglaskom na analizi i optimizaciji prometnih tokova. Programska oprema VISSIM-a temelji se na objektno orijentiranom kodu C++. VISSIM nudi mnotvo razliitih mogunosti simulacija urbanog i izvanurbanog prometa, tepovezivanjesimulacija javnog i pojedinanog prometa. Pomou modeliranja realnih prometnihuvjeta moemovrlo dobro, s relativno visokim stupnjem slinosti izmeu realnih i modeliranih prometnih tokova, obuhvatiti kompleksnost uvjeta u prometu. Naravno da je osnova svakog prometnog simulacijskog programa matematiki model pomou kojeg definiramo osnovne fizikalnezakonitosti prometa (tehnike i organizacijske). U

prezentiranom gradivupotrudili smo se upoznatiitatelja s teorijskim osnovama tepregledom tipinih aplikacija i naela modeliranja, s ciljem da pribliimo opu strukturu simulatora VISSIM.

Za bolje razumijevanje problematike mikrosimulacija prikazane su karakteristikemikrosimulacijskih modela koje se najee rabe u cestovno-prometnoj struci, kako kod simulacije kapaciteta tako i u analiziprometne sigurnosti.


1.2 VISSIM POVIJEST I INJENICE

VISSIM ima dugupovijest koja je kronoloko predstavljena u tablici(Tablica1.1). Tablica1.1: Povijest razvoja programskog alata VISSIM(Fellendorf M. & Vortisch P., 2010)

Wiedemann (1974.) Uvodi psihofiziki model slijeda vozila koji opisuje pomake vozila na jednoj voznoj traci, ali ne ukljuuje odvajanja.

1978.-1983.

Sveuilite u Karlsruheu (Njemaka)provodi vie istraivakih projekata na temumjerenja i razvoja modela u vezi s posebnim kretanjem vozila poinfrastrukturi. Sparmann (1978.)opisuje prestrojavanje vozila na etverotranimautocestama, Winzer (1980.) mjeri eljenu brzinu na njemakimautocestama, Brannolte (1980.) prouava prometne tokove na usponima,Busch i Leutzbach (1983.) istrauju prestrojavanje vozila na autocestama sa est traka.

Hubschneider (1983.) Razvija simulacijsko okruenje modela vozila na vietranim cestama te usignaliziranim i nesignaliziranim raskrijima. Model je nazvan MISSION te je pokrenut na temelju simulacije s imenom SIMULA-67 naraunalu UNIVAC 1108.

1983.-1991.

Istraivaki projekti Sveuilita u Karlsruheu ukljuuju modelMISSION u brojnim kapacitetnim i sigurnosnim studijama. Glavne aplikacije sadravaju izraune buke (Haas, 1985) i emisije (Benz, 1985), dok Wiedemann i Schnittger (1990) prouavaju utjecajsigurnosnih propisa na prometne tokove. ModelMISSION instaliran je u MS-DOS-u nakon neuspjenih pokusa u programskom jeziku PASCAL i MODUL-2.

1990.-1994. Wiedemann i Reiter (Reiter, 1994)poboljavaju izvorni model slijeda vozila s uporabom vozila za mjerenje tzv. akcijskih toaka.

Fellendorf (1994.)

Autor je prve komercijalne verzije programskog alata u Njemakoj, namijenjeneanaliziranju propusne moi signaliziranih raskrija s aktivnim upravljanjem.U spomenutom programskom alatu na raspolaganju je grafikooblikovanje mrea, animacije vozila i mape u pozadini. Programskialat je napisan u programskom jeziku C, a funkcionirao je uoperacijskom sustavu MS-Windows 3.1.

1994.-1997. Brz razvoj omoguuje definiranje novih putova, daljnjemodeliranjejavnog prijevoza, modeliranje prednosti u raskrijima i suelja zabrojne sustave upravljanja sa signalima.

1998. Dodatni modeli prometnih tokova smanjuju zahtjevnost izvornih modela, to omoguuje bolje kalibriranje prometnih uvjeta na optereenimautocestama. Razvijaju se daljnja grafika poboljanja kao to je 3Dvizualizacija.

2000. Zbog poveanja aplikacija i sporog definiranja puta uvodi se dinamino dodjeljivanje puta.

2003. COM suelje omoguuje korisnicima standardiziranu programiranuaplikaciju za razvijanje posebnih aplikacija s VISSIM-om u pozadini.

2004. Standardizirano suelje izmeu programskih alata VISUM i VISSIM omoguuje stvaranje novih aplikacija koje se temelje na jednakojgeometriji mree i na jednakim podacima o prometnim tokovima.

2006. Uporaba multiprocesora i skupine raunala za potrebeusporednog procesiranja, sa svrhom skraivanja vremena izrauna na primjeru veih prometnih mrea.

2007. Predvianje vonji na konfliktnim podrujima. 2008. Modeli u vezi s prometnim tokovima pjeaka koji se temelje na bazi

modela kretanja pjeaka Helbinga i Molnrja (1995). 2008. Veza s programom SSAM za potrebe analize prometne sigurnosti. 2013. Na raspolaganju je verzija 6.0 s potpuno novom arhitekturom.


Dakle, mikrosimulacijski programski alat VISSIM predstavljastohastiki (sluajni), diskretan (simulacija diskretnih dogaaja: izdvajanje samo onih vremenskih intervala u kojima su zabiljeene promjene stanja te njihov prikaz u vrlo kratkom vremenu)vremenskiprilagoen

model. Model rabi psihofizike karakteristike(Slika 1.2a) slijeda vozila (ang.: Car Following Model) u njihovom uzdunom kretanju i algoritme koji se temelje na pravilima vonje zavozila koja se ukljuuju iz sporednih pravaca. Koncipiran je naideji koja proizlazi iz Wiedemannove teorije prometnog toka (Leutzbach W. & Wiedemann R., 1986; Wiedemann R., 1991; Wiedemann &Reiter, 1992) gdje je vrijeme reakcije vozaa (kao i osnovni kinematiki parametri: vrijeme, brzina, ubrzanje) prilagoeno pojedinom vozau odnosno

vozilu.

Jedna od karakteristika programskog alata VISSIM je i ta da ne rabi konvencionalni nainlink/node sustava modeliranja, ve rabi link/connector sustav koji omoguujemodeliranje vrlo kompleksnih geometrija (npr. u vie razina).

VISSIM-ovi mikrosimulacijski modeli najee su sastavljeni od pet osnovnih elemenata, a to su:

I. cestovne poveznice (linkovi iconnectori) koje se mogu napraviti s realnomzkoordinatom, koja omoguava 3D simulacije

II. prometna signalizacija (semaforizirana, nesemaforizirana); III. strukture vozila (Slika 1.2b); IV. prometna optereenja

V. smjerovi kretanja vozila

Pomou mikrosimulacijskih modela VISSIM-a moemo simulirati sve vrste

prometnihpovrina (autoceste, lokalne ceste, biciklistike staze itd.), sve vrste prometa (motorizirani,nemotorizirani), ijavni promet (autobusi, tramvaji, podzemne eljeznice i sl.).


Slika 1.2: Mogunost mjerenja parametara karakteristika vozaa (a) i vozila (b)

2 MIKROSIMULACIJSKI MODEL VISSIM

Mikroskopski simulator prometnih tokova VISSIM sadri pojedine matematike modelekoji

su potrebni za pokretanje i izvoenje simulacija. Programska oprema u osnovi ne obuhvaa

specifine podatke za aplikacije ili dodatne alate koje korisnik treba za pokretanjedodatnih, odnosno naprednih modela. Alati za statistiku, vanjski alati za nadzor prometa i alati za kalkulaciju emisija predstavljaju dodatnu programsku opremu u ponudi.

VISSIM se temelji na programskom jeziku C++ i usmjeren je naobjektno usmjerenoprogramiranje (eng. Object Oriented Programming - OOP). OOP je bio prvobitnonamijenjen simulatorima pomorskog prometa, odnosno za simuliranje pomorskih linija. Prethodnik VISSIM-a, MISSION (koji je bio razvijen na Sveuilitu u Karlsruheu) djelovaoje na takozvanoj simulaciji 67 (SIMULA 67), za koju su bili karakteristini razliiti razredi predmeta, virtualne metode i kontinuirano djelovanje. U VISSIM-u postoje razredi vozila u kojima se kategorizirajupojedine karakteristike s atributnim vrijednostima i metodama upravljanja funkcija. U nastavkuemo upoznati osnovnu strukturu VISSIM-ovih mikrosimulacijskih modela.

2.1 STRUKTURA SIMULATORA

Matematiki modeli su osnovni sastavni elementi svakog prometnog simulatora i

predstavljaju osnovu za definiranje prometne mree koja simulira tehnike i organizacijske aspekte realnog stanja. Simulator je podijeljen na 3 glavna dijela, te jedan dodatni dio kojigenerira rezultate svake simulacije (Fellendorf M. & Vortisch P., 2010).

Prvi dio - infrastrukturni dio - sastavljen je od cestovne i eljeznike infrastrukture. U programskoj opremi taj je dio vaan za modeliranje cestovnog i eljeznikog prometa. Stajalita javnog prijevoza i parkiralita su potrebna za odreivanje izvornih i odredinih

mjestaputovanja. U taj se dio ubrajaju jo pojedini fiziki i stacionarni elementi mree (znakovi,detektori i sl.).

Drugi dio predstavljaju tehnike karakteristike vozila i specifikacije prometnih tokova. Prometni tokovi definirani su pomou izvorno-odredinih matrica ili s generiranim prometom na ulaznim vezama (putovima). U drugi se dio ubrajajui opisi infrastrukturne mree te model dodjeljivanja karakteristika. Linije javnog prijevoza su u spomenutom dijelu definirane kao redoslijed veza i stajalita.


Trei dio predstavlja sve elemente koji su povezani s kontrolom, odnosno nadzorom prometa.Sastavni elementi toga dijela su: pravila vonje u raskrijima izvan razine, pravila vonje u jednakovrijednim raskrijima, pravila prednosti u vezi s prihvaanjem praznina (vremenskih, prostornih) i postavke signala (semafori, prometni znakovi s promjenjivim sadrajem i sl.).

Sva tri dijela su u programskoj opremi meusobno smisleno povezana (Slika 2.1). Primjerice, tekuipromet (2. dio) aktivira detektore (1. dio) koji promjene sadraj na portalu (3. dio). etvrti dioje namijenjen svim vrstama izlaznih podataka, bez povratnih petlji. Izlazni podaci mogu se dobiti tijekom same simulacije ili u obliku animacija, stanja nadzora prometa ili statistikih podataka o stanju vozila i detektora. Veina mjerenja (t. i. MOE's) nastane tijekom simulacije i pohranjujese, inei dodatak simulaciji.

Slika 2.1: Shematski prikaz strukture VISSIM-ovih simulatora(Fellendorf M. & Vortisch P., 2010)

Unastavku su podrobnije opisani pojedini dijelovi programske opreme.

2.1.1 MODELIRANJE INFRASTRUKTURE

Razina slinosti izmeu realnog i simulacijskog modela ovisi o svrsi primjene aplikacije VISSIM-a. Za testiranje logike prometno ovisnih signala dovoljan jetek grubi nacrt odreenog raskrija, a podrobniji modeli rabe se usimulacijskimanalizama razliitih prometnih scenarija. S drugestrane, za potrebe simulacija prometnih operacija potrebno je prometnu mreu smanjitina odreeno mjerilo. Smanjene mree su u program uvezene iz


makroskopskihprograma planiranja prometa, GIS programa ili su pak runo nacrtane na

podlozi ortofotosnimaka. Cestovna i eljeznika infrastruktura na taj je nain modelirana pomou posebnihelemenata, nazvanih razredi.

a) Poveznice i prikljuci (ang.: Links and Connectors)

Cestovnu mreu najee prikazujemo u obliku mree s voritima (eng. Nodes) koji senalaze na raskrijima i poveznica (eng. Links) cestovnih dionica. voritatrebamo ako: 1. dvije ili vie poveznica meusobno se prepliu, 2.poveznice se meusobno kriaju, 3. jedna se poveznica dijeli na dvije ili vie poveznica i 4.promijene se karakteristike cestovne dionice. U naelu,zbog dodatne prilagodljivosti programskog koda, u VISSIM-u nije potrebno eksplicitno definirati vorita. Naravno da funkcionalnostspajanja,

prelaenja i odvajanja prometnih tokova prikladno modeliramo s prikljucima, takoda smisleno meusobno poveemo dvije poveznice. Prikljuci uvijek meusobno smisleno veu par poveznica,stoga za spajanje, primjerice, od jedne do tri poveznice uvijek trebamo tri prikljuka.

Pojedine poveznice imaju obvezne i izborne (opcijske) karakteristike, pomoukojih moemo definirati karakteristiku infrastrukture (ceste ili eljeznice). Obvezne karakteristike sadre jednolino odreivanje trase u koordinatnom sustavu u ravnini, broj prometnih traka s pripadajuim irinama i vrstu (tip) vozila, prikladnih za povezivanje. Opcijske karakteristikedolaze u obzir u manje standardnim simulacijskim zadaama. Te su

karakteristike npr. vertikalna (z) koordinata nakoenih dijelova infrastrukture (nagiba), vrijednost cestarina za pojedine dionice cestovne infrastrukture koje se plaaju, posebne postavke ponaanja prometnog toka (mijeani promet vozila, prometna traka namijenjena samo odreenim vozilima,zabrana pretjecanja teretnih vozila).

Ako se karakteristika pojedine poveznicene mijenja, moe ostati ista za odreeni(eljeni) broj cestovnih dionica. Slika 2.2prikazuje primjer poveznice zaautocestu sa est prometnih traka. S ciljem da omoguimo neprekidano (kontinuirano) spajanje iz prometne trake za ubrzavanje na autocestu sa est prometnih traka, trotrana poveznica zavrava na podruju povezivanja, a dodaje se etverotrana poveznica prethodnoj dionici autoceste i ulazna rampa. Iza spajanja nalazi se izlazna rampa (izvoz), bez posebne zone usporavanja (zaustavne trake). Budui da se karakteristike estotrane autoceste ne

mijenjaju, moemo izlaznu rampu postaviti bez posebnog modeliranja te dionice.

Prikljuci povezuju traku za ubrzavanje s ostalim prometnim trakama. Namjetanje prometne trake i odreivanjeduine preglednostiobvezne su karakteristike prikljuaka koji imaju veliku vanost s obziromna izbor prometne trakeza svako pojedino vozilo. S ciljem da to vie prilagodimo krivuljezavoja (s prikljucima i poveznicama), najee koristimo Bezierjeve krivulje.


Slika 2.2: Modeliranje spajanja i razdvajanja cesta s poveznicama i prikljucima(Fellendorf M. & Vortisch P., 2010)

b) Ostali elementi (prometne) mree (ang.: Other Network Elements)

Poveznice i prikljucisu osnovni sastavni elementi potrebni za modeliranje prometneinfrastrukture i osnova su za dodavanje moguih posebnih objekata. Postoje jo i skupinelokalnih objekata i drugih objekata s prostornim proirenjem. Lokacija pojedinog objekta odnosi se na pojedinu kolniku traku. Stoga je potrebno objekt koji se odnosi na pojedini popreni presjek kolnika prikladno vezati uz pojedinu kolniku traku. Prostorne

objekte moemo vezati samo uz jedan prikljuak. Tokasti objekt nema fiziku duinu i

mora biti precizno odreen lokacijom (koordinatama) uz kolniku traku.

Tipini tokasti objekti su:

prometni znak Ogranienje brzine kretanja koji ograniava brzinu kojom vozilo prometuje

znakovi "Raskrije sa cestom koja ima prednost" i "Obvezno zaustavljanjekojima seodreuje poziciju vozila na sporednom prometnom smjeru (SPS) u odnosu na vozila glavnog prometnog smjera (GPS)

semafor (ureaj za svjetlosnu signalizaciju i regulaciju prometa)prilikom simulacije namjeten je na stupu za znak "Obvezno zaustavljanje" (odnosno na mjestu gdje je crta zaustavljanja), pred kojim se vozila zaustavljaju na udaljenosti 0.5 1.5 m.

Prostorni objekti smjeteni su na odreenoj lokaciji kolnike trake,do njezine odreeneduine. Najee objekti koriteni u simulacijama su:

detektori - detektiraju vozila i ljude tijekom prelaenja odreene lokacije. Impulsdetektora rabi seu svrhu statistikog vrednovanja i odailjanja podataka do nadzora signala. Detektori registriraju tip karakteristinog impulsa za


prisutnost i brzinu vozila, a postoji i poseban (dodatan) detektor za vozila javnog prijevoza.

stajalita za JPP - autobusi se mogu zaustavljati ili na samoj prometnoj traci (eng. Curbside Stop) ili na autobusnim stajalitima. Tramvaji se uvijek zaustavljaju na stajalitima uz cestu (eng. Curbside Stop). Duina stajalita mora biti dua od najduljeg vozila javnog prometa. U sluaju da je stajalite krae, putnici ne mogu pravilno ulaziti i izlaziti iz vozila.

parkiralini prostori - parkiralita su opcijski objekti, potrebni kao izvori i odredita u sluaju da je programski odabrana opcija dinamikog dodjeljivanja (izbora) rute generiranim vozilima

podruja ograniene brzine- ogranienja brzine kretanja vozilanalaze se na svim podrujima gdje je potrebna bolja prometna sigurnost(npr. traka za ubrzavanje ili

usporavanje vozila)

2.1.2 MODELIRANJE PROMETA

Poglavlje Modeliranje prometa opisuje putovanje (razliitih) vozila po (predvienoj)infrastrukturi (cesti). Za pojedinani (osobni) transport karakteristino je da svako vozilo izabire proizvoljanput, dok vozila javnog putnikog prometa voze po

unaprijed odreenim linijama JPP i zaustavljaju se na unaprijed odreenim stajalitima. Autobusi koji prevoze putnike na posebne vonje (npr. izletnici) pripadaju osobnom transportu.

a) Slobodni protok vozila, odnosno osobni transport (ang.: Private Transport, PrT)

Osobni transport se, osim pjeaka, dijeli na slijedee kategorije vozila: osobnavozila, teretna vozila, motorna vozila, izletniki autobusi itd. Svaka od tih kategorijadefinirana je karakteristikama kao to suduina i irina vozila, ubrzanje i usporavanje vozila, te maksimalna doputena brzina. Umjesto definiranja pojedinih tipova vozila, ulaznise podatci mogu uopiti pomou klasifikacije tehnikih karakteristika vozila. Pravilna raspodjeladuine vozila koja odraava realnu flotu vozila utjee na rezultate simulacije, npr. kao na podatako duini kolone vozila. Za veinu istraivanja, irina vozila nevaan je podatak, ali kod modeliranjamijeane strukture prometnih tokova potrebno je podrobno definirati geometrijske podatkeza pojedinu vrstu vozila. Tipovi vozila mogu biti spojeni u nizove vozila, u svrhu razliitih analiza, npr. za prikupljanje podataka o ukupnom vremenu putovanja ili podataka o visokoj zauzetosti vozila HOV vozila(eng. HOV High Occupancy Vehicles).

Osobni transport definiran je sljedeim karakteristikama:

kategorija vozila (obvezan podatak) duina vozila ili raspodjela duina vozila (obvezan podatak)


raspodjela tehnikih i eljenih ubrzanja te usporavanja kao funkcija brzine

(obvezan podatak) maksimalna brzina ili raspodjela maksimalnih brzina (obvezan podatak) irina vozila (opcijski podatak) boja i 3D model ili raspodjela boja i 3D modela (opcijski podatak) teina vozila ili raspodjela teine vozila (opcijski podatak) razred emisija ili raspodjele nizova emisija (opcijski podatak) varijabilni i fiksni trokovi uporabe vozila (opcijski podatak).

Vozila su generirana nasumce na poetcima poveznica ili na parkiralitima koja mogu biti locirana i na sredini dionica. Ulazni podatci prometnih tokova pojedinano su definirani za vie vremenskih intervala. Budui da se broj odlazaka u vremenskom intervalu [0, t] temelji na Poissonovoj raspodjeli, s prosjekom , gdje je t vremenska praznina xizmeu dva uzastopna vozila prema eksponencijalnoj raspodjeli s prosjekom1

.

Jedinica za parametar je broj vozila na sat (voz/h). Vjerojatnost vremenske praznine x izmeu dva uzastopno generirana vozila moe se zapisati kao:

(, ) = (2.1)

Ukoliko definirano prometno optereenje premai kapacitet poveznice, vozila se uklanjaju iz mree i pohranjuju na neko mjesto u pozadini, dok se prostor ne isprazni. Ako vozila na

kraju simulacijenisu vraena u mreu, program e automatski na to upozoriti.

b) Javni putniki promet (JPP, ang. Public transport, PuT)

Sve tehnike karakteristike vozila osobnog transporta upotrebljive su za simulaciju JPP i istovremeno su jo dodane posebne karakteristike. Linije JPP odnose se na autobuse, tramvajei vozila lakih eljeznica, koja se zaustavljaju na stajalitima prema ustaljenom vremenu s obzirom na vozni red. Vrijeme zaustavljanja odreeno je na temelju raspodjele mirovanja vozila prilikom ulaska i izlaska putnika ili kalkulacije vremena putnikih usluga. Vozni redovi propisuju vrijeme odlazaka spojedinog stajalita. Vrijeme odlaska rauna se na

sljedei nain:

+

+ max(0; ( + .

+ ) )

Nadomjesno vrijeme odlaska je vrijeme izmeu dva uzastopna stajanja, definirano na temeljuvoznog reda. Vrijeme zaustavljanja rauna se u sluaju prijevremenih zaustavljanja ( ako ih nema, ima vrijednost 1). Ukoliko je vrijeme odlaska (u usporedbi


s voznim redom) drukije od izrauna vremena dolaska i vremena mirovanja, vozilo mora priekati na stajalitudok ne dostigne vrijeme polaska prema voznom redu. Meutim, ako vrijeme zaustavljanja ili vrijeme odlaska ima vrijednost 0, vozilo e napustiti stanicu s obzirom na prometne uvjete i vrijeme mirovanja.

2.1.3 NADZOR PROMETA

a) Nesemaforizirano raskrije (ang.: Unsignalised Intersections)

Protok prometa u nesemaforiziranom raskriju reguliran je na temelju takozvanih pravila prednosti (eng. Priority Rules) ili konfliktnih podruja (eng. Conflict Area). Ta pravila slueza meusobno prepoznavanje vozila na razliitim poveznicama i voritima. Pravila prednosti primjenjuju se u sljedeim sluajevima:

nesignalizirano raskrije u kojem vrijedi pravilo desne strane nesignalizirano raskrije u kojem vozila iz sporednog prometnog smjera (SPS)

moraju dati prednost vozilima iz glavnog prometnog smjera (GPS) raskrije koje na dva pristupna pravca ima znak "Stop" i raskrije koje na svim

pristupnim pravcima ima znak "Stop" kruno raskrije podruje spajanja prometa gdje vozila iz pristupnih rampi nemaju prednost u

odnosu na vozila iz glavnog prometnog smjera skretanje na semaforiziranom raskriju kao to je lijevi i desni zavoj koji je u

konfliktu s prometnim tokom pjeaka ili polukruno okretanje koje je u konfliktu s prometnim tokom vozila iz suprotnog smjera

autobus, koji se sa stajalita ukljuuje u promet, ima prednost u odnosu na ostala

vozila ako pokazivaem smjera (tzv. migavcem) naznai smjer kretanja.

Razliite nacionalne smjernice opisuju razliita pravila prednosti, stoga je to u VISSIM-

upojednostavljeno. Program, naime, nudi mogunost da korisnik jednim klikom promijeninain vonje vozila. Dakle, takozvani desnosmjerni promet (kojeg poznajemo u veemdijelu Europe, takoer i kod nas) korisnik moe promijeniti u lijevosmjerni (npr. Velika Britanija).

b) Semaforizirano raskrije (ang.: Signalised Intersections)

Dok signalne glave (eng. Signal Heads) ubrajamo u infrastrukturu, signalnikontrolori (eng. Signal Controllers)predstavljaju dio nadzora prometa. U jednoj signalnoj grupi (eng. Signal Groups) moe biti spojeno vie signalnih glava koje nadzire signalni kontrolor. Slika


2.3prikazuje primjer raskrija u kojem su dvije prometne trake na zapadnom kraku nadziranesignalnom grupom K3, dok su trake za desno i lijevo skretanje nadzirane putem ostalih signalnih grupa, drukijim postavkama.

Slika 2.3: Primjer: gradsko semaforizirano raskrije s tramvajskim prugama(Fellendorf M. & Vortisch P., 2010)

Nakon podjele signalnih glava u signalne grupe,vrijeme potrebno za promjenu svjetlosne signalizacije (kada u raskriju nema vozila) izmeukonfliktnih tokovadefinirano je unutar matrice preklopnog vremena (eng. Intergreen Matrix). Zazadana prometna optereenja unutar vremenskog intervala, mogue je programskim alatom VISSIMizraunati kanjenja vozila i po potrebi produiti/skratiti duinu pojedine faze semaforskog ciklusa - tzv. prometno ovisno upravljanje (eng. Actuated Traffic Control).

U amerikom priruniku Highway Capacity Manual (HCM), i nekim ostalim nacionalnim smjernicama, za stalne postavke signalnih ureaja zadane su pojedine jednadbe kojima se odreujukanjenja, duina kolona vozila te broj zaustavljanja. Osim za izraun razine uslunosti semaforiziranih raskrija, mikrosimulacije se esto rabe i za upravljanje te

prilagoavanje svjetlosnih signala.VISSIM sadri programski jezik sa grafikim sueljem za definiranje upravljanja signalima. Po strukturi slian je programskim jezicimaC i Pascal, no sadri pojedine funkcije koje odgovaraju podruju prometnog inenjerstva. Primjerice, spomenute funkcije imaju sposobnost prihvaanja impulsa iz detektora, prikaz zauzetosti i prisutnosti vozila te signalnih grupa i faza. Upravljaka logika nacionalnog standarda signaliziranja moe se odrediti na temelju signalnih grupa ili faza.

2.1.2 REZULTATI SIMULACIJE


Kretanje vozila moe biti vizualizirano u 2D ili 3D obliku. Ova posebnost korisnicima

omoguuje stvaranje realnih videozapisa u AVI obliku datoteka koji se mogu rabiti kao

prezentacije u nekom projektu, seminaru, diplomskom radu i slino.Za bolje predstavljanje sposobnosti kartiranja u pozadini moemo upotrijebiti ortofoto snimke i crtee u AutoCAD-u. Dodatni modeli objekata mogu biti uvezeni npr. iz programa Google Sketchup. Za jo

realniju vizualizaciju, simulirani promet moe se, primjerice, opremitiprogramom Autodesk 3ds Max.

U izlaznim rezultatima mogu biti ukljueni brojni pokazivai uinkovitosti (eng. Measure of Effectiveness - MOE's). Tipini parametri mjerenja uinkovitosti su kanjenje, trajanje putovanja,broj zaustavljanja, kolone, brzina i gustoa prometnog toka. Proces odluivanja podran je osiguravanjem fleksibilnosti saetaka i izvjea mjerenja uinkovitosti (MOE's). Ovo sluikao odgovor na zadani problem. Kada, gdje i kako e podatci biti prikazani, korisnik moe odrediti sam. Oni se mogu i saeti te se odnositi na odreeno

vremensko razdoblje ili njegove intervale, odreenu lokaciju na mrei, raskrije, dio puta, cjelokupnu mreu, kombinaciju spomenutih naina, razrede vozila ili svako vozilo

pojedinano.Podacisu na raspolaganju u ASCII zapisu ili u formatima baza podataka; istovremeno su automatski pretvoreni u oblik koji je upotrebljiv u programima kao to su Microsoft Access i Excel (Slika 2.4). Neka mjerenja uinkovitosti (MOE's) mogu biti izvezena u programsku opremu za planiranje prometa, npr. VISUM koji slui za podrobnije grafike prezentacije. VISUM nudi opsenu grafiku bazu za uinkovitu grafiku vizualizaciju rezultata.


Slika 2.4: Prozor za odreivanje izlaznih rezultata

3 OSNOVNI MATEMATIKI MODELI U VISSIM-u

U nastavku emo opisati modele u VISSIM-ovom programskom kodu koji se najee rabe, a to suModel prihvatljivih vremenskih praznina(eng. Gap Acceptance Model)i Model slijeda vozila(eng. Car Following Model). Primjenjujemo ih u simuliranjuprometnog toka vozila.

3.1 MODEL PRIHVATLJIVIH VREMENSKIH PRAZNINA (ANG.: GAP ACCEPTANCE MODEL)

Modeliranje vremenskih praznina predstavlja kljuni element svake mikroskopske simulacije.

U programskom alatu VISSIM imamo dva naina za odreivanje parametara vremenskih praznina koji se rabe u analizama propusne moi.

a) Pravila prednosti (ang.: Priority Rules)

Za odreivanje pravila prednosti u nesemaforiziranim raskrijima (odnosno prikljucima)

moemo primijeniti takozvana pravila prednosti odnosno Priority Rules. Taj nain odreivanja prednosti vonje kroz konfliktne toke primjenjujemo u svim sluajevima krianja

prometnih tokova, odnosno kad elimo da se vozila meusobno vide na susjednim


prometnim trakama i da primjene pravila prednosti (desne strane) koje odredi korisnik programskog alata.

Slika 3.1prikazuje tipian primjer i prozor za unos koji omoguuje brojna prilagoavanja. Saet emo samo ono to je bitno za mikrosimulacijsku analizu. Naravno da je najvanija vrijednost vremenske praznine (ang.: Gap Time) koja utjee na samu propusnu mo (kapacitet). Osim vrijednosti vremenske praznine,u najvanije parametre vezane uz analizu prometne sigurnosti ubrajamo i duinu konfliktnog podruja (ang.: Headway). U Sloveniji nemamo propisane vrijednosti (parametre) koje bismo mogli uporabiti u modeliranju vremenskih praznina. U Pravilniku za projektiranje cesta usvojenaje metodologija HCM za potrebe kapacitetnih prorauna, no smatramo da ti parametri nisu najprikladniji za slovenske okolnosti, to bi bilo potrebno utemeljiti na osnovi konkretnih istraivanja. Programski alat VISSIM ima preporuene (zadane) vrijednosti (ang.: Default Values) minimalno prihvatljivih vremenskih praznina koje slue kao pomo korisniku za postavljanje osnovnog modela koji je potrebnona kraju potvrditi (validirati) i standardizirati (kalibrirati) vidi poglavlje 3.4.

Slika 3.1: Prikaz postavljanja Priority Rules za potrebe modeliranja prihvatljivih vremenskih praznina u programskom alatu VISSIM 6.0

Prednosti programa VISSIM su u tome to je mogue postaviti vie razliitih kriterija i parametara za odreivanje pravila prednosti. Tako moemo prilagoditi razliite uvjete za

Podruje konflikta

Headway

Podruje za izraun min. Vremenske praznine

stop crta


razliite tipove vozila i vozaa (npr. teretna vozila trebaju za ukljuivanje u promet bitno vie

vrijednosti Min. Gap Time). Vano je naglasiti da je mogue odrediti i razliite parametre za razliite karakteristike mree (biciklistike staze, tramvajske pruge, ...).

Nedostatke programa VISSIM vidimo u tome to u nesemaforiziranim raskrijima nije mogue odrediti razliite vrijednosti minimalne prihvatljive vremenske praznine koje bi bile prihvatljive za neke vozae (npr. mlae, smionije) i obrnuto.

Ukoliko je Min. Gap Time postavljen na 3 sekunde, tada e vozai koji se vozilom ukljuuju u raskrije prihvatiti samo one vremenske praznine koje e biti vie od 3 sekundi i odbit e sve

nie vrijednosti. Takoer, u praksi se dogaa da vozai koji ekaju dulje vrijeme na ukljuenje (kapacitetno preoptereena raskrija i prikljuci), nakon odreenog vremena

(veeg broja neprihvaenih vremenskih praznina) vie riskiraju te su spremni prihvatiti i krau vremensku prazninu od propisane. No, openito vrijedi da vee vremenske praznine imaju bitno veu mogunost da ih vozai prihvate i obrnuto.


b) Konfliktna podruja (ang.: Conflict Areas)

Konfliktna podruja se (u VISSIM-u) takoer primjenjuju za odreivanje pravila prednosti na mjestu krianja prometnih tokova (Slika 3.2). Za razliku od funkcije Priority Rules, funkcija Conflict Area primijenjena je u veini obraenih primjera. Svojom funkcionalnou i jednostavnou (djelomino i automatizacijom) olakava rad te, to je najvanije, minimizira mogunost inenjerskih greaka prilikom odreivanja pravila prednosti i izbora potrebnih parametara.

Slika 3.2: Prikaz postavljanja konfliktnih podruja (Conflict Areas) za potrebe modeliranja prihvatljivih vremenskih praznina u programskom alatu VISSIM 6.0

Voza koji se iz SPS priblii podruju konflikta, izradi plan prelaska konfliktnog podruja. U tom sluaju promatra vozila koja prometuju GPS i na temelju svog poimanja (percepcije), svojih sposobnosti i karakteristika svog vozila (duina, sposobnost ubrzavanja...) te uvjeta na cesti (kia, snijeg...) donese odluku o tome koju e vremensku prazninu prihvatiti prilikom

ukljuivanja. Na temelju analize i odluke, voza ima izraen i plan ubrzavanja koji e mu omoguiti ukljuivanje u prometni tok (ne elei pritom prouzroiti sudar u naletu na vozilo iz GPS). Pri tome voza uzima u obzir i uvjete prometne trake na GPS (hoe li imati slobodan put za prikladno ubrzavanje do eljene brzine...). Ako voza ustvrdi da e morati usporiti ili

da e ak morati zaustaviti svoje vozilo zbog drugih vozila, on prorauna odnosno


odabereveu vremensku prazninu ili pak donese odluku o odustajanju od manevra ukljuivanja (do daljnjega).

Vozai na GPS jednako reagiraju na konfliktna podruja. Ukoliko vozilo iz SPS ne uspije u potpunosti realizirati manevar ukljuivanja (preoptimistina najava vozaa iz SPS), voza na GPS pone s manevrom koenja (po potrebi se zaustavi). Ukoliko se na podruju konflikta stvori kolona vozila na GPS, nadolazea vozila uvaavaju mogunost ukljuivanja iz SPS i ne zaustavljaju se na podruju konflikta kako ne bi uzrokovali blokadu prikljuka.

Funkciju Conflict Area primjenjujemo u krianju, spajanjui preplitanju prometnih tokova. Uvoenjem funkcije Conflict Area nudi se mogunost direktnog prilagoavanja preglednosti (eng. Visibility) koja omoguuje modeliranje prepreka u polju preglednosti iz SPS.

Osim parametra vidljivosti, mogue je odrediti jo dva parametra: prednju prazninu(eng. Front Gap) i zadnju prazninu(eng. Rear Gap) kao to prikazuje Slika 3.3. Parametri se rabe samo u simulaciji krianja prometnih tokova. Parametar sigurnosni razmak(eng. Safety Distance) primjenjujemo samo u sluaju spajanja prometnih tokova. Parametar sigurnosni razmak kod spajanja prometnih tokova mnoimo tim parametrom kao to prikazuje Slika 3.4. Za svaki tip vozila moemo odrediti pripadajuu vrijednost parametra.

Slika 3.3: Prikaz Front Gap (lijevo) i Rear Gap (desno) parametra

Slika 3.4: Prikaz Safety Distance Factor; gore vrijednost 1.0, dolje 0.5. Plavo vozilo se moe ukljuiti, crveno ne moe. (PTV, 2013)

Parametar dodatni zaustavni put(eng. Aditional Stop Distance) rabimo sa svrhom da na SPS moemo odrediti zamiljenu crtu zaustavljanja vozila, ukoliko nisu ispunjeni uvjeti za

Varnostna razdalja

0,5 s

0,7 s


ukljuivanje u GPS. Ukoliko je izbrana mogunost uvaavaj susjednu prometnu traku(eng.ObserveAdjacentLanes), vozai iz SPS promatraju vozila na GPS koja e se na konfliktnom podruju prestrojiti i voziti drugom prometnim trakom.Parametar predvianje puta (eng. Anticipate Routes) je u podruju [0,1]; njime odreujemo postotak vozila na SPS kojae predvidjeti skretanje vozila na GPS prije konfliktnog podruja.

Parametar izbjegavanje blokiranja (eng. Avoid Blocking) je u podruju [0, 1] i primjenjuje se samo za krianja prometnih tokova. Tim parametrom odreujemo postotak vozila na GPS koja nee ulaziti u podruje konfliktnog krianja ako ga ne mogu odmah i razrijeiti. Dok vozila s GPS ekaju odgovarajui trenutak prolaza kroz konfliktno podruje, vozila iz SPS mogu ui u raskrije i proi kroz konfliktno podruje. Zadana (eng. Default) je vrijednost duine koju oekuje vozilo na GPS da moe proi kroz konfliktno podruje (duina vozila +

0.5 m). U obzir se uzima i zadana (eng. Default) vrijednost brzine vozila na GPS. Ukoliko je manja od 5 km/h i manja od 75 % njegove eljene brzine ili ako je prepreka za prelaenje odnosno dostizanje brzine crveni signal na semaforu, vozilo nee ui u konfliktno podruje

kako tim manevrom ne bi blokiralo krianja prometnih tokova vozila.

Kao to moemo razabrati iz prethodnog teksta, uvoenjem funkcije Conflict Area 2008. godine, tvorci programske opreme VISSIM pojednostavili su rad s konfliktima i postigli bitno vee pribliavanje realnom stanju vonje vozila na podruju konflikata.

3.2 MODEL SLIJEDA VOZILA (ENG. CAR FOLLOWING MODEL)

1963. godine Michaelis je ustanovio (Michaelis, 1963.) da voza na temelju percepcije veliine vozila koja se mijenja brzinom odnosno udaljenou, moe zamijetiti promjene u

brzini vozila koje vozi ispred njega (Fellendorf M. & Vortisch P., 2010). Preciznost mikrosimulacijskog modela u velikoj mjeri ovisi o kvaliteti modeliranja vozila, odnosno o metodi pomicanja vozila u mrei. Za razliku od ostalih mikrosimulacijskih alata koji koriste

manje zamrene metode (konstantna brzina vozila i deterministini pristup slijedu vozila te tzv. stanini model), VISSIM primjenjuje psihofiziki matematiki model, prvotno razvijen od strane njemakog strunjaka Wiedemanna (PTV AG, 2013). Osnovni princip modela temelji se na imitiranju konkretnih reakcija i odluka koje donosi voza kada vozi iza drugog vozila.

Kada voza dostigne vozilo ispred sebe, pone koiti u trenutku svog individualnog praga zamjeivanja sporijeg vozila ispred sebe. Budui da nije mogue odrediti tonu brzinu vozila

ispred sebe, njegova e prilagoena brzina biti nia od brzine vozila ispred njega. Zatim voza pone ponovno ubrzavati vozilo dok ne postigne sljedei prag zamjeivanja (percepcije). Proces se iterativno nastavlja s izmjenom ubrzavanja i koenja (Slika 3.5).


Slika 3.5: Prikaz psihofizikog matematikog modela slijeda vozila po Wiedemannu(PTV AG, 2013)

Granine vrijednosti modela razjanjene su pomou sljedeih matematikih izraza i opisa

(Wiedemann & Reiter, 1992), (Fellendorf M. & Vortisch P., 2010):

AX: eljeni (sigurni) razmak izmeu dva vozila u redu ekanja (koloni), gdje predstavlja 1 s normalnom raspodjelom (0.5, 0.15):

+ + 1 (3.1)

pri emu su:

duina vozila

minimalna praznina izmeu vozila

ABX: eljeni minimalni razmak slijeda vozila koje ovisi o vrijednosti AX, vrijednosti BX,koja predstavlja sigurnosni razmak i brzinu vonjev:

+ (3.2)

SDV: reakcija vozaa kada je svjestan da se pribliava vozilu ispred sebe. Vrijednost SDV raste sa smanjivanjem razlike brzine . U izvornom radu Wiedemanna iz 1974. godine dodano je jo jedno granino stanje CLDV (pribliavajua razlika u brzini) koju je uporabio za modeliranje dodatnog koenja (usporavanja), s veim uinkom koenja nego kod SDV.

OPDV: reakcija vozaa kada zamijeti da postaje (bitno) sporiji od vozila ispred sebe i stoga pone ponovno ubrzavati. Razlika u vrijednosti reakcije OPDV je vea u usporedbi s

vrijednou CLDV.

SDX: granino predvianje/zamjeivanje (percepcija) u svrhu modeliranja razmaka izmeu vozila koje iznosi od (1.52.5) vrijednosti ABX.


Voza koji slijedi vozilo ispred sebe pone reagirati na odreenoj udaljenosti, obino na 150

m. Minimalni stupanj ubrzavanja i usporavanja iznosi 0.2 m/s2. Maksimalni stupanj ubrzanja ovisi o tehnikim karakteristikama vozila. Obino su te vrijednosti manje (npr. za teretna vozila) nego to bi voza elio. Model sadri i pravilo mogueg prekoraenja maksimalnog

stupnja ubrzanja u nudi. To se dogodi ako vrijednost ABX raste. U tom sluaju granine vrijednosti ovise o trenutnoj brzini vozila (v), kao to prikazuje Slika 3.5.

Slika 3.5prikazuje i utjecaje razliitih graninih vrijednosti. Vozai koji riskiraju pribliavaju se graninim vrijednostima, dok smireniji vozai i manje pozorni vozai voze udaljenije od graninih vrijednosti. Pozornost (pribranost) vozaa mjerimo pomou vrijednosti SDV, dok

sigurnosni razmak mjerimo sa BX (Wiedemann & Reiter, 1992).

Primjer: S obzirom na osnovni dijagram (Slika 3.5), kapacitet etverotrane autoceste bio bi otprilike 1950 voz/h/trak kada bi svi vozai vozili defenzivno (manje rizino). No, kapacitet ceste povisi se i na 2250 voz/h/trak kada su na njoj agresivnijivozai,tj. koji vie riskiraju (voze na granici dijagrama - Slika 3.5). Jasno je da razliite propisane granine vrijednosti znatno utjeu na kapacitet ceste.

Osnovna ideja Widemannovega matematikoga modela temelji se na predvianju da se voza moe nalaziti u jednoj od etiriju situacija:

I. vonja u slobodnom prometnom toku: voza vozi bez utjecaja ostalih vozila. Voza tei postii propisanu brzinu putovanja i odravati ju u procesu vonje.

II. pribliavanje:voza prilagoava brzinu vonje sporijem vozilu ispred sebe (koenjem) s namjerom da razlikau brzini bude nula u trenutku kad ostvari (za njega) primjeren sigurnosni razmak;

III. slijeenje:voza slijedi vozilo ispred sebe, no zbog premalo preciznog dodavanja i oduzimanja gasa dolazi do blagih oscilacija u brzini koje se kreu oko vrijednosti nula.

IV. koenje: dogaa se u procesu srednjih ili veih usporavanja, ukoliko sigurnosni razmak izmeu vozila padne ispod granine vrijednosti. Drugu mogunost predstavlja

iznenadno koenje vozaa u vozilu ispred i/ili ukoliko se vozilo iz susjedne prometne trakeispreplete (mijenja prometnu traku).

U svim situacijama ubrzavanje je opisano kao rezultat trenutane brzine, razlike u brzini, razmaka izmeu vozila i individualnih karakteristika vozaa i vozila. Voza mijenja situaciju kad postigne odreenu graninu vrijednost koja se izraava kao kombinacija razlike u brzini i sigurnosnog razmaka. Sposobnosti vozaa u zamjeivanju razlika u brzini i utvrivanju razmaka od vozila ispred sebe mijenjaju se s obzirom na pojedine karakteristike starosnih grupa vozaa. U nastavku su opisani osnovni parametri(Slika 3.6), koje je mogue prilagoditi u procesu standardizacije (kalibracije) simulacijskog modela.


Slika 3.6: Prikaz parametara za cestu u naselju premaWiedemannu 74. (PTV AG, 2013)

Osnovni parametri koje korisnik mora propisati su:

I. promatranje prometa(sigurnosnog razmaka)(eng. Look Ahead Distance): s minimalnim odnosno maksimalnim razmakom odreujestvarnu mogunost percepcije vozaa u zamjeivanju ostalih vozila na istoj traci

II. promatrana vozila(eng. Observed Vehicles): broj promatranih vozila utjee na predvianje pomaka ostalih vozila i, sukladno tome, voza prilagouje svoju vonju

III. promatranje prometa iza sebe(eng. Look Back Distance): odreuje razmak s kojeg voza moe promatrati promet iza sebe i reagirati s obzirom na situaciju

IV. privremeno pomanjkanje (preusmjeravanje) pozornosti(eng. Temporary Lack of Attention): voza nee reagirati na vozila ispred sebe (osim u sluaju iznenadnoga snanog koenja) u odreenom vremenu. Slui za odreivanje trajanja(engl. Duration) pomanjkanja pozornosti i vjerojatnosti(engl. Probability), kojima definiramo koliko se esto preusmjeravanja pozornosti dogaaju. to su te vrijednosti vie, bit e nia propusna mo ceste.

V. precizno definiranje ponaanja vozaa:zamjeivanje vozila u mirovanju uzima se u obzir ukoliko je odabrana opcijaSmooth closeup behavior. Ukoliko ta opcija nije odabrana, vozai se ponaaju po principu slijeda i zaustavit e se tek kada se zaustavi vozilo ispred njih(brzina


Tijekom izvoenja mikrosimulacija moemo odabiratisljedee modele slijeda vozila (eng. Car Following Model):

a) Wiedemann 74:prikladan za ceste u naselju b) Wiedemann 99: prikladan za ceste izvan naselja i autoceste (osim za podruja

preplitanja i ukljuivanja) c) bez modela: prikladan izbor za jednostavne simulacije (npr. pjeaka).

3.2.1 MATEMATIKI SIMULACIJSKI MODEL WIEDEMANN 74

U simulacijskom programu VISSIM-a primjenjujemo dopunjenu verziju osnovnoga Wiedemannovog matematikog modela iz 1974. godine. U njemu se nude sljedei parametri:

prosjeni razmak izmeu vozila u mirovanju(eng. Average Standstill Distance)(ax) - odreujemo prosjeni eljeni razmak izmeu zaustavljenih vozila

dodatni udio eljenog sigurnosnog razmaka(eng. Additive part of desired safety distance) (bxadd)i dodatni faktor eljenog sigurnosnog razmaka (eng.Multiplicative part of desired safety distance) (bxmult) - utjeu na izraun sigurnosnoga razmaka. Razmakizmeu dvaju vozila raunamo prema jednadbi (3.3), abxprema jednadbi(3.4):

= + (3.3)

= ( + ) (3.4)

gdje je: v-brzina vozila

z- vrijednost izmeu 0 i 1 (obino izaberemo 0.5 sa standardnom devijacijom 0.15).

3.2.2 MATEMATIKI SIMULACIJSKI MODEL WIEDEMANN 99

Prikazane su temeljne osnove modela Wiedemann 99 (W 99) koji je nastao prema Wiedemannovem modelu prometnog toka 1999. godine (PTV AG, 2013). Parametri ovoga modela obuhvaeni su jednadbom(3.5).

CC0 je propisani eljeni razmak izmeu zaustavljenih vozila i nema varijacija. CC1 je vrijeme kretanja, gdje je v brzina u [m/s]; sigurnosni razmak dx_safeutvrujemo na sljedei nain:

. 10_ mvCCCCsafedx (3.5)


Sigurnosni razmak dx_safe predstavlja minimalni razmak izmeu dvaju vozila i injenino je individualan podatak te ovisi o vozau. Sigurnosni razmak bitno utjee na kapacitet prometnog toka i, naravno, na samu sigurnost.

CC2 je promjenjivi razmak slijeda. Taj je razmak jednakdx_safe i moe se povisiti (ovisi o vozau), npr. dx_safe + 10 m.

CC3 je parametar koji nadzire koenje vozila u slijedu koje se dogaa kada voza zamijeti da je vozilo ispred njega sporije i na vrijeme pone koiti (za vozaa je to sigurnosni razmak).

CC4 i CC5 sigurnosni su parametri slijeda koje moemo podesitina odgovarajuu graninuvrijednost (reagiraju u sluaju prekoraenja).

CC6 predstavlja oscilaciju brzine kod slijeda. Ako parametar iznosi 0, nema oscilacije brzine. Posljedino, vei parametri znae vee oscilacije.

CC7 predstavlja oscilaciju ubrzanja.

CC8 predstavlja ubrzanje kod starta vozila iz stanja mirovanja.

CC9 je ubrzanje brzine vozila koja voze 80 km/h. Ogranien je krivuljama ubrzanja.

Slika 3.7: Primjer programskog polja za unos psihofizikih parametaraWiedemann 99

Promjena prometne trake (prestrojavanje) odvija se na dva naina: potrebno (nuno) mijenjanje i slobodno (svojevoljno) mijenjanje traka.

Kod mijenjanja prometne trake, model W 99 prati brzinu vozila koje mijenja prometne trake i vozila za njim te omoguuje promjenu prometne trake lijevo i desno.


3.3 MODEL PRESTROJAVANJA (ENG. LANE CHANGE)

Kod simulacijeprometnih tokova razlikujemo dvije potrebe (nunosti) upromjeni prometnih traka(Slika 3.8):

1. potrebno (nuno) mijenjanje trake (kako bismo vozilo doveli na eljenu cestu)

2. slobodno mijenjanje trake (zbog postizanja vee brzine na manje zauzetom prometnom traku).

U sluajupotrebne promjene prometne trake, u parametrima ponaanja vozaaukljuene su maksimalno prihvatljive deceleracije vozila. Ovi podaci obuhvaaju i vozilo na susjednoj prometnoj traci, ovisno o udaljenosti do trenutane (promptne) lokacije zaustavljanja na sljedeem konektoru cestovnog linka.

U sluaju slobodnog mijenjanja prometne trake simulacijski program provjerava sigurnosni razmak vozila (u susjednoj traci) iza vozaa koji se prestrojava. Taj sigurnosni razmak ovisi o brzini promatranog vozila i brzini vozila koje se prestrojava. U aktualnoj verziji VISSIM 6.0 nema opcije za podeavanje "agresivnosti" vozaa koji eli promijeniti prometnu traku, ali je mogue prilagoivanjem parametara (koji su uporabljeni u modelu slijeda vozila) utjecati na slobodno mijenjanje prometne trake.

U oba primjera, kad voza eli promijenitiprometnu traku, u prvom koraku iteracije provjeravamo odgovarajuu vremensku prazninu (eng. Headway) na ciljnoj prometnoj traci. Vremenska praznina ovisi o brzini vozila koje se prestrojava i vozila koje dolazi odostraga na ciljnoj prometnoj traci. Potrebno prestrojavanje vozila takoer ovisi o veliini usporenja (deceleraciji) brzine, odnosno agresivnosti vozaa drugog vozila, a koje se odreuje u polju za unos. Odredimo maksimalna usporenja (deceleracije) vozila koje mijenja prometne trake (eng. Own) i vozila koje je na ciljnojprometnoj traci(eng. Trailing). Raspon tih parametara je odreen maksimalnim usporenjem (eng. Max. Decelerations) i prihvatljivim usporenjem(eng. Accepted Decelerations). Dodatno je mogue prilagoditi jo takozvani redukcijski faktor (eng.-1m/s2 per distance) koji smanjuje maksimalnu vrijednost usporenja s poveavanjem udaljenosti do trenutanog zaustavljanja.

Funkcija vrijeme ekanja prije uklanjanja vozila iz simulacije (eng. Waiting Time Before Diffusion) odreuje koliko e vozilo uz punu crtu ekati na promjenu prometne trake (traenje prikladne praznine), dok simulacija automatski ne ukloni vozila iz procesa. To je vrlo korisna funkcija kad se zbog neaktivnosti jednog vozila zablokira simulacija. U tom se sluaju na kraju simulacije pojavi poruka ErrorMessage.

Takoer je mogue odrediti minimalni razmak ispred (eng. Min. Headway) u odnosu na vozilo u mirovanju na susjednoj traci i faktor redukcije sigurnosnog razmaka (eng. Safety


Distance Reduction Factor). Primjerice, vrijednost faktora 0.6 smanjuje sigurnosni razmak za 40 %. Kad vozilo promijeni prometnu traku, sigurnosni se razmak za ovo vozilo ponovno postavi na zadanu(eng. Default) vrijednost.

Vrijednost parametra maksimalnog usporenja (deceleracije) za kooperativno koenje (eng. Maximum Deceleration for Cooperative Braking) predstavlja prihvatljivo usporenje (deceleraciju) vozila na susjednoj prometnoj tracis namjerom da propusti ispred sebe vozilo koje se prestrojava. Ukoliko elimo modelirati ogranienja brzine na ciljnoj prometnoj trai, odnosno sprijeiti da vozila koja mijenjaju prometnu traku izvedu taj potez na podruju gdje to ne elimo, odaberemo funkciju izbjegavanje podruja ograniene brzine (eng. Overtake Reduced Speed Areas).

Funkcija napredno spajanje (eng. Advanced Merging) predstavlja noviju mogunost koju prethodne verzije programa nisu omoguavale. Ova funkcija omoguuje manje nerealnih ekanja za potrebe mijenjanja prometne trake, odnosno vozila se za mijenjanje prometnih traka odluuju prije. Time se propusna mo (kapacitet) ceste poveava i pribliava realnom stanju. Kooperativno mijenjanje prometne trake (eng. Cooperative Lane Change) pokazuje primjer pranjenja prometne trake na autocesti kad se vozila ukljuuju iz trake za ubrzavanje. Ukoliko odaberemo tu mogunost, onda je potrebno odrediti jo dva parametra: maksimalnu razliku brzine (eng. Max. Speed Difference) izmeu vozila i maksimalno vrijeme kolizije (eng. Max. Collision Time).

Slika 3.8: Prikaz parametara za podeavanje modela prestrojavanjaVISSIM

U mikrosimulacijskom modelu mogue je simulirati i pretjecanje vozila koja se nalaze na istoj prometnoj traci (npr. pretjecanje biciklista koji voze desnom prometnom trakom). Parametri se mogu podeavati unutar kartice postavki Lateral unutar parametara Driving Behavior Parametar Set.


Obinonavedena podeavanja validiraju s grafom ovisnosti brzine o prometnom toku gdje se na odreenim lokacijama modelirani podaci usporeuju s injeninim.

3.3.1 OSTALI PARAMETRI MIKROSIMULACIJSKOG MODELA

Osim opisanih karakteristika ponaanja vozaa, postoje i dodatni parametri za izvoenje mikrosimulacija, korisni prilikom izrade simulacijskog modela unutar programa VISSIM.

Brzina:eljena brzina, prosjena brzina i konkretna brzina vane su varijable u simulaciji. Terenska (realna) mjerenja brzine moemo ubaciti u model konkretne raspodjele (distribucije) brzine(Slika 3.9). Za simulacijske modele (koji su namijenjeni testiranju prometne sigurnosti) vrlo su vani preciznost mjerenja i preciznost unosa raspodjele brzine. Poveavanje prosjene brzine vozila poveava stupanj ozbiljnosti prometnih nesrea i njihovih posljedica. Sniavanjebrzine pak posljedino smanjuje stupanj rizika i posljedice

prometnih nesrea.

Slika 3.9: Prikaz raspodjele brzine (a) i maksimalnog ubrzanja (b)za osobna vozila

Karakteristike vozila: postoji mnotvo karakteristika vozila koje utjeu na prometnu sigurnost i na posljedice prometnih nesrea. Zasigurno su najvanije maksimalno ubrzanje i maksimalno usporenje. Mikrosimulacijski program VISSIM ne koristi samo jednu vrijednost za spomenute varijable, ve rabi funkcijsku ovisnost ubrzanjai usporenja za svaki tip vozila posebno. Zadane (eng. Default) vrijednosti u VISSIM-u plod su dugogodinjih istraivanja i standardizacija (kalibracija) te validacija simulacijskih modela. Usprkos svemu, korisnik ima mogunost samostalnog podeavanja eljenih parametara. Stohastiku prirodu ubrzanja i usporenja prikazujeSlika 3.9, gdje pojedinu funkciju ine tri krivulje (minimum, maksimum i prosjena vrijednost).

Preporuljivoje za motorna vozila upisati konkretne podatke omjera snage motora i teine vozila, to je u VISSIM-u vrlo jednostavno uiniti. Takoer moemo upotrijebiti zadane (eng. Default) vrijednosti (Slika 3.10). Teretna vozila ne koriste nasumce odabrane vrijednosti


(teina, snaga motora), ve omjer snage i mase (kW/t), to obino iznosi 7 30 kW/t (prosjena vrijednost je 18,5 kW/t). Vano je jo upisati pravilne omjere duine i irine vozila unutar pojedine kategorije. Naravno, mogue je i proizvoljno odreivanje vozila (heterogenost prometnog toka motornih vozila) unutar simulacijskog modela.

Slika 3.10: Prikaz omjera mase i snage motora za osobna vozila.

3.4 KALIBRACIJA I VALIDACIJA SIMULACIJSKOG MODELA

Zasigurno se svatko, tko se bavi simulacijama,pita koliko su vjerodostojni dobiveni rezultati, odnosno koliko su realni, posebice ako simulacije koristimo kao alat za prognoziranje prometnih tokova u budunosti (to ako analize odnosno eng. What if Analysis). U tu svrhu je potrebno simulacijski model standardizirati (kalibrirati) i ocijeniti(validirati).

Kalibracija simulacijskog modela u pravilu se odnosi na konano (fino) podeavanje parametara s ciljem prikazivanja to stvarnijeg (realnom) stanja prometnog toka (na terenu) u granicama (statistikih) dozvoljenih odstupanja. Najee se proces kalibracije simulacijskog modela odnosi na ureivanje prometa, karakteristike prometnog toka i karakteristike ponaanja vozaa.

Validacija se odnosi na kontrolu preciznosti vrijednosti prometnih parametara koji su rezultat simulacije i parametara mjerenih na terenu. Vrijednosti simulacije obino se kreu unutar 5 % odstupanja od terenskih mjerenja. Za usporedbu promatranih i simuliranih vrijednosti moemo uporabiti iroki spektar statistikih metoda (npr. t-test, Chi-2 test...) ili pak posebne modele (to je u Sloveniji nepisano pravilo). Mikrosimulacijske modele najee

vrednujemo izrazom u jednadbi (3.6), tj. GEH statistikom metodom (prema autoru Geoffrey E. Havers) koja u Velikoj Britaniji (DMRB 12, 1997)predstavlja standard za usporedbu prometnih tokova.

= ( )2

( )/2 (3.6)


gdje je:

Flsim - simulirani prometni tok

Flobs - promatrani (terenski) prometni tok.

Preporuka je da za barem 85 % prometnih tokova pokazatelj GEH ima vrijednost manju od 5 (GEH


uvijek dovoljno jednostavni i razumljivi da mogu i poetnicima jasno pribliiti osnovnu ideju mikrosimulacija u prometu.

Svi praktini primjeri temelje se na konkretnim prometnim problemima s kojima se prometni inenjeri svakodnevno susreu i uzeti su iz stvarne okoline, s lokacije sjeveroistone Slovenije. Nekisu korisnici, koji prouavaju ovaj udbenik, moda ve prolazili kroz navedeno kruno raskrije. Prometna optereenja prilagodili smo potrebama udbenika, no ona su i dalje bliska spomenutom okruenju.

Budui da su procesi uenja vremenski ogranieni, praktini primjeri vode korisnika kroz nove funkcije, dok se ve usvojeno znanje (npr. na prethodnim primjerima) primjenjuje tako da se prethodno izraeni primjeri otvore, preimenuju i zatim nadograuju. Tako smo nastojali izbjei nepotreban i ponekad spor posao pripreme ulaznih podataka. Kao pomo, pripremili smo sve ulazne datoteke *.inpx, prilog ovomudbeniku u digitalnom obliku, i korisniku mogu posluiti u provjeri i procjeni njegova rada.

Kao to je zapisano, preporuujemo primjenu prirunika "PTV VISSIM 6, User Manual", na

raspolaganju u PDF formatu u \Doc\Eng, direktoriju gdje je namjetena aplikacija VISSIM 6.0. Unutar programa, korisniku je na raspolaganju pomo koja se nalazi u glavnom meniju Help/Online Help. Takoer, preporuujemo primjenu dodatne literature, navedene na kraju poglavlja Literatura.

Sa eljom da korisniku to vie pribliimo i pojednostavimo prve korake kroz praktine

primjere, pripremili smo ujednaenu tipografiju: kratko pritisnuta lijeva tipka mia (analogno desna). U sluaju kada je potrebno napraviti vie povezanih koraka, tada oni slijede kronolokim redom, npr. Network Objekts/Links, tj. lijevom tipkom mia kliknuti eljeni link,

a zatim pritisnuti tipkuCTRL istovremeno s desnom tipkom mia te povui na eljeno mjesto.

Na kraju svakog praktinog primjera dodani su karakteristini slikovni isjeci iz radne okoline

VISSIM-a, s dodatnim tekstualnim opisima funkcija i parametara. Oni su namijenjeni kao pomo studentu u samostalnom radu i u pravilu se ne nadovezuju na prethodni tekst koji je opisan u predmetnom primjeru, no pokuavaju slijediti logian niz potrebnih radnji u praktinom primjeru.

Sve potrebne datoteke za izvoenje pojedinih primjera priloene su aktualnom dokumentu

udbenika. Potrebno je otvoriti privitke (ikona ATTACHMENTS, dolje lijevo u dokumentu), odnosno pohraniti potrebne datoteke na svoje raunalo.

Za ujednaenje oznaka unutar praktinih primjera upotrijebljene su sljedee grafike oznake.

Grafika oznaka za novi praktini primjer


Grafika oznaka za opis novog primjera

Grafika oznaka za opis oekivanih rezultata

Grafika oznaka za opis koraka izrade primjera

Grafika oznaka za opis podsjetnika za bri i uinkovitiji rad

Grafika oznaka namijenjena produbljenom i dodatnom radu na primjeru


4 PRAKTINI PRIMJERI

4.1 PRIPREMA PODATAKA

Neovisno o izabranom mikrosimulacijskom modelu, za potrebe izrade modelatrebamo sljedee podatke:

geometriju ceste (irina prometnih traka, broj traka, duine trake za skretanje, polumjer krune krivine);

ureivanje prometa (semafori, prometni znakovi); prometna optereenja (optereenje u prometnoj pici, optereenje izvan prometne

pice, broj vozila prema strukturi i smjeru, O-D matricu1); kalibraciju modela(brojenje prometa i prikupljanje ostalih parametara: brzina vozila,

konkretne duine kolone vozila itd.).

Osim nabrojenih podataka, za potrebe izrade mikrosimulacijskog modela trebamo podatke o karakteristikama vozila (duina i irina vozila, maksimalno ubrzanje/deceleracija, itd.) i vozaa (agresivnost vozaa, poznavanje okoline, itd.). Ove (podatke) moemo takoer

prikupiti na terenu, no potrebno je naglasiti da je neke od njih vrlo teko izmjeriti; prije svega karakteristike vozaa (npr. poznavanje okoline). Programski alat VISSIM nudi zadane parametre za vozila i vozae koji su dovoljni za usporedbu pojedinih varijanti ureivanja mree.

4.1.1 GEOMETRIJA MODELA

Prilikom izrade mikrosimulacijskog modela, potrebno je prikupiti osnovne geometrijske podatke: broj prometnih traka, duina traka za skretanje, horizontalni i vertikalni tok (u sluaju veih uzdunih nagibakoji mogu utjecati na kapacitet), administrativna ogranienja

brzine. Veinu tih podataka prikupljamo na temelju terenskog razgledanja i/ili izraenih nacrta te ortofoto snimaka manje i vee rezolucije. Ortofoto snimke manje rezolucije su, u pravilu, javno dostupne (npr. Bing, Google Maps),no u veini sluajeva dovoljne su za izradu geometrije modela postojeeg stanja. Na podruju Slovenije takoer su na raspolaganju ortofoto snimke vie rezolucije (M 1:5000, 1:1000) koje su dostupne na Geodetskoj upravi RS(www.gu.gov.si) ili kod potencijalnih naruitelja (DARS, Opine,) koji za svoje potrebe naruuju i arhiviraju podatke, takoer u vioj rezoluciji. Vrlo upotrjebljivi su i podaci iz

geografskih informacijskih sustava (npr. www.iobcina.si, www.prostor3.gov.si).

Ukoliko elimo izraditi model predvienog ureenja,tada trebamo podatke koji se nalaze u jednom od grafikih formata (*.jpg, *.tif, )2ili u jednom od vektorskih formata (*.dwg, *.dxf).

1 Samo u primjeru dinaminog optereenja.

2Potrebno geopozicionirati.


4.1.2 NAIN UREENJA PROMETA

Pojam nain ureenja prometa nadovezuje se na prikljuke (konektore) i raskrija gdje je

potrebno u modelu dodijeliti pravila prednosti u prometu, koja su ureena vertikalnom i

horizontalnom signalizacijom. Svjetlosni signalni ureaji (semafori) predstavljaju jedan od

naina ureivanja prometa. Ukoliko na terenu postoji semaforizacija, prilikom izrade modela potrebni su nam postojei upravljaki dijagrami koji su, najee, izraeni u razliitim vremenskim razdobljima (prometne pice, razdoblje izvan prometne pice, nono vrijeme). Upravljake dijagrame prikupljamo od strane upravitelja ili servisera semaforizacije (npr. Centar za nadzor i upravljanje prometom). Ukoliko je semaforizacija predviena, izraujese upravljaki dijagram u procesu optimizacije i izbora optimalne varijante od strane

(prometnog) inenjera.

U sluaju nesemaforiziranih raskrija i prikljuaka potrebno je terenskim razgledanjem

ustanoviti tonu lokaciju i nain ureivanja prometa (davanjem prednosti ili znakom "obvezno zaustavljanje").

4.1.3 PROMETNA OPTEREENJA

Za izradu modela potrebna sukonkretna i predviena prometna optereenja prema strukturi i smjeru putovanja. Analiza se obino izrauje za vrijeme jutarnje i popodnevne prometne pice koja se najee odreuje na temelju runog, 16-satnog brojenja (izmeu 5:00 i 21:00 sati u mjerodavnom danu). Ukoliko je na temelju pouzdanih podataka (blizina automatskih brojaa prometa;www.dc.gov.si/si/delovna_podrocja/promet/) mogue odrediti vrijeme jutarnje i popodnevne pice, dovoljno je brojenje u intervalu dva sata ujutro i dva sata popodne, obuhvaajui interval vrnog sata.

U sluaju analize propusne moi predvienog raskrija/prikljuka, generirane prometne

tokove (npr. nova gradnja u prostoru) ocjenjujemo na temelju faktora generiranja prometa (npr. Trip Generation Factors; www.pubsindex.trb.org/view.aspx?id=540317) odnosno vrednovanja, primjerice,prema podatcima makroskopskog prometnog modela Opine.

Predviena prometna optereenja postojeeg raskrija/prikljuka raunamo pomou faktora

rasta prometa (analiza rasta prometa oblinjih automatskih brojaa ili prema podatcima

prometnog modelaOpine, Drave).

Ukoliko je predmet analize mrea s vie raskrija/prikljuaka, potrebno je podatke(zbog konzistencije) obuhvatiti u istom danu. U sluaju kapacitetno preoptereenih raskrija,potrebno je paljivo prebrojiti vozila koja ele proi kroz raskrije, a ne samo ona koja u vrnom satu stvarno prolaze kroz raskrije (kapacitet).


U sluaju kad elimo izraditi model dinaminog optereenja (odabir puta vozila u ovisnosti o

propusnosti mree), rabimo izvorno-odredine matrice (O-D matrice) koje moemo izraunati sami, na temelju obavljenog brojenja (slijeenje registarskih tablica) i/ili na temelju

postojeeg opinskog odnosno dravnog prometnog modela.

Jedan od kljunih parametara je struktur

Documents

Mikrosimulacije u prometu radni udzbenik s primjenom VISSIM-a.pdf