Сравнение компьютерных продуктов для моделирования дорожного трафика PTV и SUMO

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сравнение компьютерных продуктов для моделирования дорожного трафика PTV и SUMO

Беренгартен А.С., Астахов В.С.

Аннотация

Данная статья представляет собой сравнительный анализ двух ведущих программных продуктов для моделирования транспортного потока: SUMO и PTV Vissim. Исследование вдавалось в особенности каждого инструмента, выявляя их возможности.

Ключевые слова: узел, отрезок, транспортный поток, макромодель, дорожное движение, автомобиль, моделирование.

Abstract

Berengarten A.S., Astakhov VS.

COMPARISON OF COMPUTER PRODUCTS FOR TRAFFIC MODELING PTV AND SUMO

This article is a comparative analysis of two leading software products for traffic flow modeling: SUMO and PTV Vissim. The study went into the specifics of each tool, revealing their capabilities.

Keywords: node, segment, traffic flow, macromodel, traffic, car, modeling, SUMO, PTV Vissim.

На современном этапе развития транспортных систем моделирование транспортного потока становится ключевым инструментом для оценки и оптимизации инфраструктуры. С развитием транспортной инфраструктуры и увеличением потока транспортных средств, необходимость точных моделей для анализа и управления движением становится более критичной. В данной статье проведен сравнительный анализ двух популярных программных продуктов для транспортного моделирования - SUMO и PTV Vissim.

Рассмотрим программы и их применение:

1. SUMO (Simulation of Urban Mobility):

Цель использования: SUMO предоставляет микроскопическое моделирование, позволяя детально изучать поведение отдельных транспортных средств и взаимодействие с инфраструктурой. Он широко используется в исследованиях транспортной инфраструктуры, разработке систем управления транспортным потоком и анализе эффективности различных транспортных стратегий.

2. PTV Vissim: компьютерный моделирование дорожный трафик

Цель использования: PTV Vissim предоставляет как макроскопическое, так и микроскопическое моделирование, что позволяет анализировать транспортный поток (ТП) на разных уровнях детализации. Он часто используется инженерами и планировщиками для проектирования и оценки дорожной инфраструктуры, а также для разработки и тестирования систем управления светофорами.

Проанализированы их характеристики, функциональные возможности, уровень сложности использования, а также сферы применения каждой программы.

Назначение программ моделирования транспортных потоков:

1. Проектирование инфраструктуры: помощь в разработке и оценке новых проектов или модернизированных дорожных систем.

2. Управление ТП: использование для создания и тестирования стратегий управления светофорами, разработки интеллектуальных систем транспортного управления (ИТС).

3. Исследования и анализ: предоставление инструментов для анализа воздействия различных факторов на ,ТП таких как изменения в дорожной инфраструктуре, изменения в облике города и др.

4. Безопасность и эффективность: использование для оценки безопасности дорожного движения, анализа эффективности стратегий общественного транспорта и других аспектов.

Сравнение проводится по нескольким ключевым критериям, включая уровень сложности использования, функциональные возможности, поддержку сообщества и степень детализации моделирования. Каждый из продуктов имеет свои преимущества и ограничения, что обсуждается в контексте конкретных потребностей пользователя.

Рисунок 1. Визуализация в SUMO.

SUMO, являясь свободным программным обеспечением с открытым исходным кодом, предоставляет микроскопическое моделирование. Его простой интерфейс делает его привлекательным для академических исследователей (рисунок 1). Он обеспечивает гибкость в настройке различных аспектов движения, но требует времени для изучения для опытного использования.

PTV предоставляет как макроскопическое, так и микроскопическое моделирование и является коммерческим программным продуктом. Его продвинутый графический интерфейс и множество инструментов делают его предпочтительным выбором для профессиональных инженеров (рисунок 2). Возможности реального времени и большой функционал делают его мощным инструментом для моделирования разнообразных сценариев.

Рисунок 2. Визуализация в PTV Vissim.

Отрезки в SUMO являются элементами сети и могут быть в виде дорог или перекрестков. Дороги соединяются с помощью узлов и образуют транспортный граф (рисунок 3). Настройка отрезков включает в себя такие параметры, как скорость передвижения на отрезке (speed), приоритет проезда перекрестка (priority), количество полос (numLane), тип дороги (type), длина (length) и тд.

Отрезки в PTV представляют собой участки дорог (рисунок 4). Настройка включает в себя определение свойств отрезков, таких как ширина, тип маневра езды, длина, максимальная скорость и тд.

Рисунок 3. Графическое изображение отрезков в SUMO.

Рисунок 4. Графическое изображение отрезков в PTV Vissim.

В SUMO не предусмотрена настройка зон малоскоростного режима и решений желаемой скорости, но ограничить движение автомобилей можно с помощью параметра скорости (speed) (рисунок 5).

Рисунок 5. Решение желаемой скорости в SUMO.

PTV Vissim предоставляет возможность настройки зон малоскоростного режима и решение желаемой скорости (рисунок 6). Такие зоны устанавливаются на поворотах или перекрестках и устанавливают для каждого класса ТС индивидуальную скорость на повороте или при пересечении перекрестка.

SUMO предоставляет возможность определить приоритеты для различных типов дорожных участков или транспортных средств. Это может быть реализовано через настройку приоритета отрезка (priority). Для управления конфликтными зонами на светофорах можно настроить временные интервалы для различных направлений движения (рисунок 7).

Рисунок 6. Зоны малоскоростного режима в PTV Vissim.

Рисунок 7. Приоритет проезда в SUMO.

В Vissim можно определить приоритеты для транспортных потоков и различных типов транспортных средств. Это настраивается в параметрах каждого объекта в сценарии. Функционал программы предоставляет гибкую систему управления светофорами, где можно задавать различные фазы и программы работы светофоров для оптимизации движения (рисунок 8).

Рисунок 8. Конфликтные зоны в PTV Vissim.

SUMO позволяет определить различные типы транспортных средств (ТС), включая общественный транспорт (ОТ) (автобусы, трамваи и др.). Это включает в себя установку характеристик, таких как максимальная скорость, ускорение, и др. Для ОТ важно определить его маршруты и остановки. Программа дает возможность задавать географическое расположение остановок и определять маршруты, по которым ТС будут следовать. Для индивидуального транспорта (ИТ), такого как легковые автомобили, мотоциклы и др., нужно определить соответствующие типы транспортных средств с учетом их характеристик. SUMO предоставляет возможность создавать дорожную инфраструктуру, включая дороги, перекрестки, светофоры и др., чтобы обеспечивать движение ,ИТ настраивать параметры трафика для лучшего моделирования потоков ИТ, включая распределение скоростей, плотность движения и другие параметры (рисунок 9).

Рисунок 9. Обозначение остановочного пункта в SUMO.

Аналогично SUMO, Vissim позволяет задавать маршруты общественного транспорта и его остановки, а также предоставляет возможности для настройки графика движения общественного транспорта с учетом расписания и частоты отправлений. В Vissim необходимо создать или импортировать различные типы личных транспортных средств (ЛТС), такие как легковые автомобили, мотоциклы и другие. Это делается через меню "Vehicle Types" или "Vehicle Types Editor". Для настройки автомобилей необходимо установить характеристики для каждого типа ЛТС, такие как максимальная скорость, ускорение, децидельный уровень шума, и др. Эти параметры помогут определить поведение транспортных средств в различных ситуациях (рисунок 10).

При создании файла сценария, в котором указываются детали маршрутов, такие как начальные и конечные точки, а также временные параметры, далее в файле сценария определяются маршруты, указаваются соответствующие дороги и перекрестки. Это может быть выполнено с использованием XML-синтаксиса (рисунок 11).

Рисунок 10. Обозначение остановочного пункта в PTV Vissim.

Рисунок 11. Маршруты ТС в SUMO.

В PTV Vissim в режиме редактирования сценария можно выбрать транспортное средство и определить его маршрут, перетаскивая по сегментам дороги. Указать светофоры и другие элементы, влияющие на маршрут, а также дополнительные параметры, такие как скорость, время движения и возможные ограничения (рисунок 12).

SUMO (Simulation of Urban Mobility):

Тип Моделирования:

SUMO предоставляет микроскопическое моделирование, что позволяет детально моделировать каждое транспортное средство и его взаимодействие с инфраструктурой.

Рисунок 12. Графическое отображение маршрута ТС в PTV Vissim.

Лицензия:

Бесплатное и открытое программное обеспечение с открытым исходным кодом.

Интерфейс:

Простой графический интерфейс, что делает его доступным для использования исследователями и студентами.

Функционал:

Включает в себя модули для управления светофорами, генерации транспортных средств, и т.д.

Поддерживает различные типы транспортных средств, включая пешеходов и велосипедистов.

PTV:

Тип Моделирования:

Предоставляет как макроскопическое, так и микроскопическое моделирование, что позволяет анализировать ТП на разных уровнях детализации.

Лицензия:

Коммерческое программное обеспечение с требованием покупки лицензии.

Интерфейс:

Продвинутый графический интерфейс с большим количеством инструментов для анализа, что делает его предпочтительным для профессионалов.

Функционал:

Мощные возможности моделирования различных транспортных решений.

Возможности реального времени, интеграция с другими инструментами PTV.

SUMO и PTV Vissim предоставляют мощные возможности для исследования и оптимизации транспортных систем, но имеют свои уникальные характеристики, которые могут подходить для различных целей.

SUMO, как свободное программное обеспечение с открытым исходным кодом, отличается простотой использования и доступностью для широкого круга исследователей и студентов. Его микроскопическое моделирование обеспечивает детальное изучение движения транспортных средств и взаимодействия с инфраструктурой.

С другой стороны, PTV Vissim предоставляет коммерческое решение с богатым функционалом для моделирования. Инженеры и эксперты в области транспортного моделирования предпочитают использовать PTV Vissim благодаря его усовершенствованному графическому интерфейсу и обширному набору инструментов.

Выбор между SUMO и PTV Vissim зависит от конкретных потребностей исследователя или инженера. Тем не менее, важно отметить, что SUMO является открытым программным обеспечением, что способствует активному сообществу и поощряет развитие в области академических исследований.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Медведев М.Г., Беренгартен А.С. Сравнение социально-экономического эффекта адаптивных алгоритмов управления дорожным движением / Соискатель, дек. 2023;

2. Медведев М.Г., Беренгартен А.С. Оценка современных адаптивных алгоритмов управления светофорной сигнализации/ Соискатель №4-2023;

3. Документация SUMO. [Электронный ресурс]: Documentation - SUMO Documentation (dlr.de);

4. Есть ли реальный смысл в транспортном планировании? Электронный ресурс]: https://media.simetragroup.ru/transport-planning;

5. Краткое руководство по выполнению проектов в PTV Vissim 6. [Электронный ресурс]:

https://bespalovdotme.files.wordpress.com/2017/03/quickstart_vissim_6-0.pdf

Размещено на Allbest.ru