Simulace.info - User contributions [en]

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-07T18:45:43Z

Xnejd00:

Autor: Daniel Nejezchleb, xnejd00

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
:Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
:Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut - Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice - Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) - Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
::Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
::Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče - Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
::Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
::Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
::Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
::Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
::Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
::Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici - často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice - Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
: Střídání pruhů 
:: Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
:Držení se v pruhu 
::Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Omezení modelu==
*Model neobsahuje pokročile způsoby chování, kterými jsou například uplatňování pravidla zipu v koloně před překážkou, ale pouze chování popsaná níže v kapitole Běh simulace.´
*Model nobsahuje veškeré dopravní pravidla a omezení.
*Přestože byl kladen důraz na kvalitu simulování jízdy vozidla ve smyslu, že bude vozidlo schopno reálného rozjíždění, brždění a udržování rychlosti. Naprogramovaný výsledek má daleko k realitě. Bylo by zapotřebí zapojit více fyzikálních rovnic a zákonitostí, což samozřejmě vyžaduje více času a znalostí v této oblasti. Také samotné prostředí simulace založené na cyklech neumožňuje lepší výsledky, protože se zvyšující se rychlostí uplyne příliš velká vzdálenost mezi možnými rozhodnutími řidiče, proto je pohyb vozidel upravován navíc negativní zpětnou vazbou, což se vzdaluje realitě.
*Model je taktéž omezen výpočetním výkonem pracovní stanice, na které byl vytvářen. V současném stavu probíhají simulace již na hraně možností stanice a při plném obsazení agentů se stává, že program simulace přestane odpovídat.
*Model je připraven na práci s osobnostní charakteristikou člověka, avšak v době tvorby model, nebyl nalezen vhodný výzkum těchto charakteristik v souvislosti s řízením vozidla. Na každou charakteristiku je potom nahlíženo jako na soubor hodnot ze škály 0-100%.

==Grafické rozhraní==
[[File:Graficke_rozhrani_a_prostredi_simulace.png|thumb|none|upright|Grafické rozhraní a prostředí simulace]]

Grafické rozhraní definuje tři základní oblasti: ovládací prvky, samotné prostředí simulace a monitorovací oblast. 
Ovládací prvky jsou popsány v sestupném pořadí:
* 3 tlačítka názorně pojmenovaná sloužící k ovládání spouštění simulace
* Sada prvků nastavující parametry prostředí simulace
* Sada prvků nastavující parametry osobnostních charakteristik zkoumaného vozidla
* Ovládací tlačítka k pohodlnému sledování zkoumaných vozidel
 
Monitorovací oblast poskytuje zobrazení grafů průměrné rychlosti a uražené vzdálenosti sledovaných vozidel a graf počtu vozidel podle jednotlivých pruhů.

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně. Ostatní atributy ovlivňující jízdu jsou totžné a navíc jsou těmto vozům přiřazeny hodnoty atributů modelu Tolerantnost, Uvědomnělost a Klidnost.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

===Adaptace míry trpělivosti===
Každé kolo simulace se musí všem řidičům upravit míra trpělivosti. Dochází k tomu podobně jako v případě vyběru nového pruhu. Tedy vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel, tak se mu poníží míra trpělivosti o 10% krát koeficient Klidnosti a koeficient míry rozdílu rychlostí.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.
*Tolerantnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Uvědomělost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Klidnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

Jelikož čas simulace bude vždy daný, tak rozhodující metrikou indikující lepší projetí dopravní situací byla zvolena Ujetá vzdálenost, potažmo celková průměrná rychlost vozidel. Bylo provedeno 20 běhů simulací, ve kterých se docházelo k různému nastavení parametrů prostředí pro vozidla. Neměnými parametry byly osobnostní charakteristiky řidiče ovládající dvě vyznačená zkoumaná vozidla s odlišnými styly jízdy. Tyto parametry byly nastaveny podle osobního ohodnocení autorovi povahy. To znamená, že se autor mohl dozvědet, jaký styl jízdy by měl uplatnit, chce-li projíždět dopravní situaci nejrychleji. 
Kód simulace není bezchybný, a tak se může stát, že se vozidla v simulaci zaseknou, výsledky těchto simulací nejsou brány v potaz. Samotná simulace je také náročná na HW požadavky počítače a vypadá to, že 4GB RAM dostatečně nestačí na delší průběh simulací. Proto je ve výsledném souboru provedeno pouze 20 simulací, přičemž většina má délku simulace 5-7 tisíc tiků. Pro 16. - 20. simulaci se podařilo spuštění na výkonném stroji s 16GB RAM a 4GHZ porcesorem, jejich doba běhu je přes 20 000 tiků. Údaje o jednotlivých simulacích jsou shrnuty v přiloženém Excel souboru přičemž pro nejdelší 16. simulaci jsou přiloženy i detailněji grafy z NetLoga. 
Shrnu-li výsledky, tak 16-krát vyhrál způsob jízdy střídání pruhů a pouze 4-krát způsob držení se v jednom pruhu. Závěrem na základě takto omezeného vzorku simulací je, že v 80% případů se pro testovaný charakter řidiče, čili pro mě, vyplatí jízdní styl "agresivního" střídání pruhů. Opačná strategie jízdního stylu, tedy držet se jednoho pruhu, se vyplácela jen v případech tří proudové silnice s tím, že byla-li překážka na silnici, tak byla v jednom z krajních pruhů a zkoumané vozidlo jelo po opačném, tedy nejvzdálenějším pruhu. Nebyla-li překážka na silnici, tak zkoumaný vůz cestoval v nejlevějším pruhu ve směru jízdy a existoval značný rychlostní limit.

=Závěr=

Cílem zadání bylo zjistit, zda se v dopravní zácpě při určitých podmínkách vyplatí projíždějícímu řidiči držet jednoho pruhu nebo zda by měl pruhy aktivně střídat podle situace okolo. Vytvořená simulace staví na zjednodušeném, ale kvalitním modelu jízdních vlastností vozidel. Vzhledem ke krátkému času na vytvoření modelu se průběh simulace občas neobejde bez divného chování vozidel. To je způsobeno sekvenčním prováděním operací jednotlivých agentů a příliš velkými skoky (uražená dráha) mezi dalším rozhodnutím agenta. V realitě je situace přemýšlení řidičů souběžná a běží v reálném čase. Přesto model přináší tazateli odpověd na danou otázku o strategii jízdy. Výhodou navíc je, že za pomoci nastavitelných parametrů můžeme jednoduše studovat výsledky simulace pro různé druhy povahy řidiče.

=Přiložené soubory=

Kód: [[File:Simulace_jizdy_v_dopravni_zacpe.nlogo]] 
Výsledky excel: [[File:Simulace_jizdy_v_dopravni_zacpe_Vysledky_simulaci.xlsx]]

=Reference=
<references />

--[[User:Xnejd00|Xnejd00]] ([[User talk:Xnejd00|talk]]) 01:30, 7 June 2018 (CEST)

SS 2017/2018/cs

2018-06-07T18:43:04Z

Xnejd00:

{{DISPLAYTITLE:LS 2017/2018}}

Semestrální práce (simulace) z letního semestru 2017/2018. Sem přidejte odkaz na stránku s Vaší prací. Nejprve je třeba nechat schválit [[Assignment_SS_2017/2018/cs|zadání práce]].

=Vypracovaná témata LS 2017/2018=
* [[Simulace úspor na důchod ve zvoleném kraji v ČR (Monte Carlo)]] - Jan Marek Slabihoud, slaj09
* [[Můj život aneb jak poznat tu pravou (NetLogo)]] - Mai Duc Anh, maid01
* [[Simulace pohybu zavazadel na letišiti (SIMPROCESS)]] - Daniel Navrátil, navd00
* [[Simulace_jizdy_v_dopravni_zacpe]] - Daniel Nejezchleb, xnejd00

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-07T18:41:42Z

Xnejd00:

Autor: Daniel Nejezchleb, xnejd00

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
:Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
:Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut - Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice - Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) - Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
::Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
::Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče - Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
::Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
::Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
::Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
::Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
::Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
::Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici - často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice - Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
: Střídání pruhů 
:: Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
:Držení se v pruhu 
::Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Omezení modelu==
*Model neobsahuje pokročile způsoby chování, kterými jsou například uplatňování pravidla zipu v koloně před překážkou, ale pouze chování popsaná níže v kapitole Běh simulace.´
*Model nobsahuje veškeré dopravní pravidla a omezení.
*Přestože byl kladen důraz na kvalitu simulování jízdy vozidla ve smyslu, že bude vozidlo schopno reálného rozjíždění, brždění a udržování rychlosti. Naprogramovaný výsledek má daleko k realitě. Bylo by zapotřebí zapojit více fyzikálních rovnic a zákonitostí, což samozřejmě vyžaduje více času a znalostí v této oblasti. Také samotné prostředí simulace založené na cyklech neumožňuje lepší výsledky, protože se zvyšující se rychlostí uplyne příliš velká vzdálenost mezi možnými rozhodnutími řidiče, proto je pohyb vozidel upravován navíc negativní zpětnou vazbou, což se vzdaluje realitě.
*Model je taktéž omezen výpočetním výkonem pracovní stanice, na které byl vytvářen. V současném stavu probíhají simulace již na hraně možností stanice a při plném obsazení agentů se stává, že program simulace přestane odpovídat.
*Model je připraven na práci s osobnostní charakteristikou člověka, avšak v době tvorby model, nebyl nalezen vhodný výzkum těchto charakteristik v souvislosti s řízením vozidla. Na každou charakteristiku je potom nahlíženo jako na soubor hodnot ze škály 0-100%.

==Grafické rozhraní==
[[File:Graficke_rozhrani_a_prostredi_simulace.png|thumb|none|upright|Grafické rozhraní a prostředí simulace]]

Grafické rozhraní definuje tři základní oblasti: ovládací prvky, samotné prostředí simulace a monitorovací oblast. 
Ovládací prvky jsou popsány v sestupném pořadí:
* 3 tlačítka názorně pojmenovaná sloužící k ovládání spouštění simulace
* Sada prvků nastavující parametry prostředí simulace
* Sada prvků nastavující parametry osobnostních charakteristik zkoumaného vozidla
* Ovládací tlačítka k pohodlnému sledování zkoumaných vozidel
 
Monitorovací oblast poskytuje zobrazení grafů průměrné rychlosti a uražené vzdálenosti sledovaných vozidel a graf počtu vozidel podle jednotlivých pruhů.

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně. Ostatní atributy ovlivňující jízdu jsou totžné a navíc jsou těmto vozům přiřazeny hodnoty atributů modelu Tolerantnost, Uvědomnělost a Klidnost.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

===Adaptace míry trpělivosti===
Každé kolo simulace se musí všem řidičům upravit míra trpělivosti. Dochází k tomu podobně jako v případě vyběru nového pruhu. Tedy vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel, tak se mu poníží míra trpělivosti o 10% krát koeficient Klidnosti a koeficient míry rozdílu rychlostí.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.
*Tolerantnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Uvědomělost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Klidnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

Jelikož čas simulace bude vždy daný, tak rozhodující metrikou indikující lepší projetí dopravní situací byla zvolena Ujetá vzdálenost, potažmo celková průměrná rychlost vozidel. Bylo provedeno 20 běhů simulací, ve kterých se docházelo k různému nastavení parametrů prostředí pro vozidla. Neměnými parametry byly osobnostní charakteristiky řidiče ovládající dvě vyznačená zkoumaná vozidla s odlišnými styly jízdy. Tyto parametry byly nastaveny podle osobního ohodnocení autorovi povahy. To znamená, že se autor mohl dozvědet, jaký styl jízdy by měl uplatnit, chce-li projíždět dopravní situaci nejrychleji. 
Kód simulace není bezchybný, a tak se může stát, že se vozidla v simulaci zaseknou, výsledky těchto simulací nejsou brány v potaz. Samotná simulace je také náročná na HW požadavky počítače a vypadá to, že 4GB RAM dostatečně nestačí na delší průběh simulací. Proto je ve výsledném souboru provedeno pouze 20 simulací, přičemž většina má délku simulace 5-7 tisíc tiků. Pro 16. - 20. simulaci se podařilo spuštění na výkonném stroji s 16GB RAM a 4GHZ porcesorem, jejich doba běhu je přes 20 000 tiků. Údaje o jednotlivých simulacích jsou shrnuty v přiloženém Excel souboru přičemž pro nejdelší 16. simulaci jsou přiloženy i detailněji grafy z NetLoga. 
Shrnu-li výsledky, tak 16-krát vyhrál způsob jízdy střídání pruhů a pouze 4-krát způsob držení se v jednom pruhu. Závěrem na základě takto omezeného vzorku simulací je, že v 80% případů se pro testovaný charakter řidiče, čili pro mě, vyplatí jízdní styl "agresivního" střídání pruhů. Opačná strategie jízdního stylu, tedy držet se jednoho pruhu, se vyplácela jen v případech tří proudové silnice s tím, že byla-li překážka na silnici, tak byla v jednom z krajních pruhů a zkoumané vozidlo jelo po opačném, tedy nejvzdálenějším pruhu. Nebyla-li překážka na silnici, tak zkoumaný vůz cestoval v nejlevějším pruhu ve směru jízdy a existoval značný rychlostní limit.

=Závěr=

Cílem zadání bylo zjistit, zda se v dopravní zácpě při určitých podmínkách vyplatí projíždějícímu řidiči držet jednoho pruhu nebo zda by měl pruhy aktivně střídat podle situace okolo. Vytvořená simulace staví na zjednodušeném, ale kvalitním modelu jízdních vlastností vozidel. Vzhledem ke krátkému času na vytvoření modelu se průběh simulace občas neobejde bez divného chování vozidel. To je způsobeno sekvenčním prováděním operací jednotlivých agentů a příliš velkými skoky (uražená dráha) mezi dalším rozhodnutím agenta. V realitě je situace přemýšlení řidičů souběžná a běží v reálném čase. Přesto model přináší tazateli odpověd na danou otázku strategie jízdy vozidla. Výhodou navíc je, že za pomoci nastavitelných parametrů můžeme jednoduše studovat výsledky simulace pro různé druhy povahy řidiče.

=Přiložené soubory=

Kód: [[File:Simulace_jizdy_v_dopravni_zacpe.nlogo]] 
Výsledky excel: [[File:Simulace_jizdy_v_dopravni_zacpe_Vysledky_simulaci.xlsx]]

=Reference=
<references />

--[[User:Xnejd00|Xnejd00]] ([[User talk:Xnejd00|talk]]) 01:30, 7 June 2018 (CEST)

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-06T23:32:26Z

Xnejd00:

Autor: Daniel Nejezchleb, xnejd00

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
:Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
:Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut - Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice - Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) - Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
::Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
::Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče - Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
::Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
::Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
::Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
::Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
::Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
::Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici - často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice - Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
: Střídání pruhů 
:: Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
:Držení se v pruhu 
::Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Omezení modelu==
*Model neobsahuje pokročile způsoby chování, kterými jsou například uplatňování pravidla zipu v koloně před překážkou, ale pouze chování popsaná níže v kapitole Běh simulace.´
*Model nobsahuje veškeré dopravní pravidla a omezení.
*Přestože byl kladen důraz na kvalitu simulování jízdy vozidla ve smyslu, že bude vozidlo schopno reálného rozjíždění, brždění a udržování rychlosti. Naprogramovaný výsledek má daleko k realitě. Bylo by zapotřebí zapojit více fyzikálních rovnic a zákonitostí, což samozřejmě vyžaduje více času a znalostí v této oblasti. Také samotné prostředí simulace založené na cyklech neumožňuje lepší výsledky, protože se zvyšující se rychlostí uplyne příliš velká vzdálenost mezi možnými rozhodnutími řidiče, proto je pohyb vozidel upravován navíc negativní zpětnou vazbou, což se vzdaluje realitě.
*Model je taktéž omezen výpočetním výkonem pracovní stanice, na které byl vytvářen. V současném stavu probíhají simulace již na hraně možností stanice a při plném obsazení agentů se stává, že program simulace přestane odpovídat.
*Model je připraven na práci s osobnostní charakteristikou člověka, avšak v době tvorby model, nebyl nalezen vhodný výzkum těchto charakteristik v souvislosti s řízením vozidla. Na každou charakteristiku je potom nahlíženo jako na soubor hodnot ze škály 0-100%.

==Grafické rozhraní==
[[File:Graficke_rozhrani_a_prostredi_simulace.png|thumb|none|upright|Grafické rozhraní a prostředí simulace]]

Grafické rozhraní definuje tři základní oblasti: ovládací prvky, samotné prostředí simulace a monitorovací oblast. 
Ovládací prvky jsou popsány v sestupném pořadí:
* 3 tlačítka názorně pojmenovaná sloužící k ovládání spouštění simulace
* Sada prvků nastavující parametry prostředí simulace
* Sada prvků nastavující parametry osobnostních charakteristik zkoumaného vozidla
* Ovládací tlačítka k pohodlnému sledování zkoumaných vozidel
 
Monitorovací oblast poskytuje zobrazení grafů průměrné rychlosti a uražené vzdálenosti sledovaných vozidel a graf počtu vozidel podle jednotlivých pruhů.

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně. Ostatní atributy ovlivňující jízdu jsou totžné a navíc jsou těmto vozům přiřazeny hodnoty atributů modelu Tolerantnost, Uvědomnělost a Klidnost.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

===Adaptace míry trpělivosti===
Každé kolo simulace se musí všem řidičům upravit míra trpělivosti. Dochází k tomu podobně jako v případě vyběru nového pruhu. Tedy vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel, tak se mu poníží míra trpělivosti o 10% krát koeficient Klidnosti a koeficient míry rozdílu rychlostí.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.
*Tolerantnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Uvědomělost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Klidnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

Jelikož čas simulace bude vždy daný, tak rozhodující metrikou indikující lepší projetí dopravní situací byla zvolena Ujetá vzdálenost, potažmo celková průměrná rychlost vozidel. Bylo provedeno 20 běhů simulací, ve kterých se docházelo k různému nastavení parametrů prostředí pro vozidla. Neměnými parametry byly osobnostní charakteristiky řidiče ovládající dvě vyznačená zkoumaná vozidla s odlišnými styly jízdy. Tyto parametry byly nastaveny podle osobního ohodnocení autorovi povahy. To znamená, že se autor mohl dozvědet, jaký styl jízdy by měl uplatnit, chce-li projíždět dopravní situaci nejrychleji. 
Kód simulace není bezchybný, a tak se může stát, že se vozidla v simulaci zaseknou, výsledky těchto simulací nejsou brány v potaz. Samotná simulace je také náročná na HW požadavky počítače a vypadá to, že 4GB RAM dostatečně nestačí na delší průběh simulací. Proto je ve výsledném souboru provedeno pouze 16 simulací, přičemž většina má délku simulace 5-7 tisíc tiků. Pro 16. - 20. simulaci se podařilo spuštění na výkonném stroji s 16GB RAM a 4GHZ porcesorem, jejich doba běhu je přes 20 000 tiků. Údaje o jednotlivých simulacích jsou shrnuty v přiloženém Excel souboru přičemž pro nejdelší 16. simulaci jsou přiloženy i detailněji grafy z NetLoga. 
Shrnu-li výsledky, tak 16-krát vyhrál způsob jízdy střídání pruhů a pouze 4-krát způsob držení se v jednom pruhu. Mohu-li udělat závěr na základě takto omezeného vzorku simulací, tak v 80% případů se pro testovaný charakter řidiče, čili pro mě, vyplatí jízdní styl "agresivního" střídání pruhů. Opačná strategie jízdního stylu, tedy držet se jednoho pruhu, se vyplácela jen v případech tří proudové silnice s tím, že byla-li překážka na silnici, tak byla v jednom z krajních pruhů a zkoumané vozidlo jelo po opačném, tedy nejvzdálenějším pruhu. Nebyla-li překážka na silnici, tak zkoumaný vůz cestoval v nejlevějším pruhu ve směru jízdy a existoval rychlostní limit.

=Závěr=

=Přiložené soubory=

Kód: [[File:Simulace_jizdy_v_dopravni_zacpe.nlogo]] 
Výsledky excel: [[File:Simulace_jizdy_v_dopravni_zacpe_Vysledky_simulaci.xlsx]]

=Reference=
<references />

--[[User:Xnejd00|Xnejd00]] ([[User talk:Xnejd00|talk]]) 01:30, 7 June 2018 (CEST)

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-06T23:30:46Z

Xnejd00:

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
:Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
:Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut - Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice - Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) - Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
::Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
::Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče - Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
::Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
::Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
::Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
::Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
::Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
::Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici - často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice - Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
: Střídání pruhů 
:: Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
:Držení se v pruhu 
::Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Omezení modelu==
*Model neobsahuje pokročile způsoby chování, kterými jsou například uplatňování pravidla zipu v koloně před překážkou, ale pouze chování popsaná níže v kapitole Běh simulace.´
*Model nobsahuje veškeré dopravní pravidla a omezení.
*Přestože byl kladen důraz na kvalitu simulování jízdy vozidla ve smyslu, že bude vozidlo schopno reálného rozjíždění, brždění a udržování rychlosti. Naprogramovaný výsledek má daleko k realitě. Bylo by zapotřebí zapojit více fyzikálních rovnic a zákonitostí, což samozřejmě vyžaduje více času a znalostí v této oblasti. Také samotné prostředí simulace založené na cyklech neumožňuje lepší výsledky, protože se zvyšující se rychlostí uplyne příliš velká vzdálenost mezi možnými rozhodnutími řidiče, proto je pohyb vozidel upravován navíc negativní zpětnou vazbou, což se vzdaluje realitě.
*Model je taktéž omezen výpočetním výkonem pracovní stanice, na které byl vytvářen. V současném stavu probíhají simulace již na hraně možností stanice a při plném obsazení agentů se stává, že program simulace přestane odpovídat.
*Model je připraven na práci s osobnostní charakteristikou člověka, avšak v době tvorby model, nebyl nalezen vhodný výzkum těchto charakteristik v souvislosti s řízením vozidla. Na každou charakteristiku je potom nahlíženo jako na soubor hodnot ze škály 0-100%.

==Grafické rozhraní==
[[File:Graficke_rozhrani_a_prostredi_simulace.png|thumb|none|upright|Grafické rozhraní a prostředí simulace]]

Grafické rozhraní definuje tři základní oblasti: ovládací prvky, samotné prostředí simulace a monitorovací oblast. 
Ovládací prvky jsou popsány v sestupném pořadí:
* 3 tlačítka názorně pojmenovaná sloužící k ovládání spouštění simulace
* Sada prvků nastavující parametry prostředí simulace
* Sada prvků nastavující parametry osobnostních charakteristik zkoumaného vozidla
* Ovládací tlačítka k pohodlnému sledování zkoumaných vozidel
 
Monitorovací oblast poskytuje zobrazení grafů průměrné rychlosti a uražené vzdálenosti sledovaných vozidel a graf počtu vozidel podle jednotlivých pruhů.

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně. Ostatní atributy ovlivňující jízdu jsou totžné a navíc jsou těmto vozům přiřazeny hodnoty atributů modelu Tolerantnost, Uvědomnělost a Klidnost.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

===Adaptace míry trpělivosti===
Každé kolo simulace se musí všem řidičům upravit míra trpělivosti. Dochází k tomu podobně jako v případě vyběru nového pruhu. Tedy vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel, tak se mu poníží míra trpělivosti o 10% krát koeficient Klidnosti a koeficient míry rozdílu rychlostí.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.
*Tolerantnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Uvědomělost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Klidnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

Jelikož čas simulace bude vždy daný, tak rozhodující metrikou indikující lepší projetí dopravní situací byla zvolena Ujetá vzdálenost, potažmo celková průměrná rychlost vozidel. Bylo provedeno 20 běhů simulací, ve kterých se docházelo k různému nastavení parametrů prostředí pro vozidla. Neměnými parametry byly osobnostní charakteristiky řidiče ovládající dvě vyznačená zkoumaná vozidla s odlišnými styly jízdy. Tyto parametry byly nastaveny podle osobního ohodnocení autorovi povahy. To znamená, že se autor mohl dozvědet, jaký styl jízdy by měl uplatnit, chce-li projíždět dopravní situaci nejrychleji. 
Kód simulace není bezchybný, a tak se může stát, že se vozidla v simulaci zaseknou, výsledky těchto simulací nejsou brány v potaz. Samotná simulace je také náročná na HW požadavky počítače a vypadá to, že 4GB RAM dostatečně nestačí na delší průběh simulací. Proto je ve výsledném souboru provedeno pouze 16 simulací, přičemž většina má délku simulace 5-7 tisíc tiků. Pro 16. - 20. simulaci se podařilo spuštění na výkonném stroji s 16GB RAM a 4GHZ porcesorem, jejich doba běhu je přes 20 000 tiků. Údaje o jednotlivých simulacích jsou shrnuty v přiloženém Excel souboru přičemž pro nejdelší 16. simulaci jsou přiloženy i detailněji grafy z NetLoga. 
Shrnu-li výsledky, tak 16-krát vyhrál způsob jízdy střídání pruhů a pouze 4-krát způsob držení se v jednom pruhu. Mohu-li udělat závěr na základě takto omezeného vzorku simulací, tak v 80% případů se pro testovaný charakter řidiče, čili pro mě, vyplatí jízdní styl "agresivního" střídání pruhů. Opačná strategie jízdního stylu, tedy držet se jednoho pruhu, se vyplácela jen v případech tří proudové silnice s tím, že byla-li překážka na silnici, tak byla v jednom z krajních pruhů a zkoumané vozidlo jelo po opačném, tedy nejvzdálenějším pruhu. Nebyla-li překážka na silnici, tak zkoumaný vůz cestoval v nejlevějším pruhu ve směru jízdy a existoval rychlostní limit.

=Závěr=

=Přiložené soubory=

Kód: [[File:Simulace_jizdy_v_dopravni_zacpe.nlogo]] 
Výsledky excel: [[File:Simulace_jizdy_v_dopravni_zacpe_Vysledky_simulaci.xlsx]]

=Reference=
<references />

Autor: --[[User:Xnejd00|Xnejd00]] ([[User talk:Xnejd00|talk]]) 01:30, 7 June 2018 (CEST)

SS 2017/2018/cs

2018-06-06T23:29:11Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-06T23:27:39Z

Xnejd00:

SS 2017/2018/cs

2018-06-06T23:26:29Z

Xnejd00:

{{DISPLAYTITLE:LS 2017/2018}}

Semestrální práce (simulace) z letního semestru 2017/2018. Sem přidejte odkaz na stránku s Vaší prací. Nejprve je třeba nechat schválit [[Assignment_SS_2017/2018/cs|zadání práce]].

=Vypracovaná témata LS 2017/2018=
* [[Simulace úspor na důchod ve zvoleném kraji v ČR (Monte Carlo)]] - Jan Marek Slabihoud, slaj09
* [[Můj život aneb jak poznat tu pravou (NetLogo)]] - Mai Duc Anh, maid01
* [[Simulace jizdy v dopravni zacpe]] (NetLogo) - Daniel Nejezchleb, xnejd00

SS 2017/2018/cs

2018-06-06T23:25:36Z

Xnejd00:

{{DISPLAYTITLE:LS 2017/2018}}

Semestrální práce (simulace) z letního semestru 2017/2018. Sem přidejte odkaz na stránku s Vaší prací. Nejprve je třeba nechat schválit [[Assignment_SS_2017/2018/cs|zadání práce]].

=Vypracovaná témata LS 2017/2018=
* [[Simulace úspor na důchod ve zvoleném kraji v ČR (Monte Carlo)]] - Jan Marek Slabihoud, slaj09
* [[Můj život aneb jak poznat tu pravou (NetLogo)]] - Mai Duc Anh, maid01
* [[Simulace jizdy v dopravni zacpe (NetLogo)]] - Daniel Nejezchleb, xnejd00

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-06T23:23:15Z

Xnejd00:

Úvodní odstavec

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
:Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
:Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut - Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice - Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) - Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
::Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
::Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče - Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
::Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
::Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
::Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
::Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
::Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
::Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici - často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice - Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
: Střídání pruhů 
:: Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
:Držení se v pruhu 
::Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Omezení modelu==
*Model neobsahuje pokročile způsoby chování, kterými jsou například uplatňování pravidla zipu v koloně před překážkou, ale pouze chování popsaná níže v kapitole Běh simulace.´
*Model nobsahuje veškeré dopravní pravidla a omezení.
*Přestože byl kladen důraz na kvalitu simulování jízdy vozidla ve smyslu, že bude vozidlo schopno reálného rozjíždění, brždění a udržování rychlosti. Naprogramovaný výsledek má daleko k realitě. Bylo by zapotřebí zapojit více fyzikálních rovnic a zákonitostí, což samozřejmě vyžaduje více času a znalostí v této oblasti. Také samotné prostředí simulace založené na cyklech neumožňuje lepší výsledky, protože se zvyšující se rychlostí uplyne příliš velká vzdálenost mezi možnými rozhodnutími řidiče, proto je pohyb vozidel upravován navíc negativní zpětnou vazbou, což se vzdaluje realitě.
*Model je taktéž omezen výpočetním výkonem pracovní stanice, na které byl vytvářen. V současném stavu probíhají simulace již na hraně možností stanice a při plném obsazení agentů se stává, že program simulace přestane odpovídat.
*Model je připraven na práci s osobnostní charakteristikou člověka, avšak v době tvorby model, nebyl nalezen vhodný výzkum těchto charakteristik v souvislosti s řízením vozidla. Na každou charakteristiku je potom nahlíženo jako na soubor hodnot ze škály 0-100%.

==Grafické rozhraní==
[[File:Graficke_rozhrani_a_prostredi_simulace.png|thumb|none|upright|Grafické rozhraní a prostředí simulace]]

Grafické rozhraní definuje tři základní oblasti: ovládací prvky, samotné prostředí simulace a monitorovací oblast. 
Ovládací prvky jsou popsány v sestupném pořadí:
* 3 tlačítka názorně pojmenovaná sloužící k ovládání spouštění simulace
* Sada prvků nastavující parametry prostředí simulace
* Sada prvků nastavující parametry osobnostních charakteristik zkoumaného vozidla
* Ovládací tlačítka k pohodlnému sledování zkoumaných vozidel
 
Monitorovací oblast poskytuje zobrazení grafů průměrné rychlosti a uražené vzdálenosti sledovaných vozidel a graf počtu vozidel podle jednotlivých pruhů.

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně. Ostatní atributy ovlivňující jízdu jsou totžné a navíc jsou těmto vozům přiřazeny hodnoty atributů modelu Tolerantnost, Uvědomnělost a Klidnost.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

===Adaptace míry trpělivosti===
Každé kolo simulace se musí všem řidičům upravit míra trpělivosti. Dochází k tomu podobně jako v případě vyběru nového pruhu. Tedy vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel, tak se mu poníží míra trpělivosti o 10% krát koeficient Klidnosti a koeficient míry rozdílu rychlostí.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.
*Tolerantnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Uvědomělost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Klidnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

Jelikož čas simulace bude vždy daný, tak rozhodující metrikou indikující lepší projetí dopravní situací byla zvolena Ujetá vzdálenost, potažmo celková průměrná rychlost vozidel. Bylo provedeno 20 běhů simulací, ve kterých se docházelo k různému nastavení parametrů prostředí pro vozidla. Neměnými parametry byly osobnostní charakteristiky řidiče ovládající dvě vyznačená zkoumaná vozidla s odlišnými styly jízdy. Tyto parametry byly nastaveny podle osobního ohodnocení autorovi povahy. To znamená, že se autor mohl dozvědet, jaký styl jízdy by měl uplatnit, chce-li projíždět dopravní situaci nejrychleji. 
Kód simulace není bezchybný, a tak se může stát, že se vozidla v simulaci zaseknou, výsledky těchto simulací nejsou brány v potaz. Samotná simulace je také náročná na HW požadavky počítače a vypadá to, že 4GB RAM dostatečně nestačí na delší průběh simulací. Proto je ve výsledném souboru provedeno pouze 16 simulací, přičemž většina má délku simulace 5-7 tisíc tiků. Pro 16. - 20. simulaci se podařilo spuštění na výkonném stroji s 16GB RAM a 4GHZ porcesorem, jejich doba běhu je přes 20 000 tiků. Údaje o jednotlivých simulacích jsou shrnuty v přiloženém Excel souboru přičemž pro nejdelší 16. simulaci jsou přiloženy i detailněji grafy z NetLoga. 
Shrnu-li výsledky, tak 16-krát vyhrál způsob jízdy střídání pruhů a pouze 4-krát způsob držení se v jednom pruhu. Mohu-li udělat závěr na základě takto omezeného vzorku simulací, tak v 80% případů se pro testovaný charakter řidiče, čili pro mě, vyplatí jízdní styl "agresivního" střídání pruhů. Opačná strategie jízdního stylu, tedy držet se jednoho pruhu, se vyplácela jen v případech tří proudové silnice s tím, že byla-li překážka na silnici, tak byla v jednom z krajních pruhů a zkoumané vozidlo jelo po opačném, tedy nejvzdálenějším pruhu. Nebyla-li překážka na silnici, tak zkoumaný vůz cestoval v nejlevějším pruhu ve směru jízdy a existoval rychlostní limit.

=Závěr=

=Přiložené soubory=

Kód: [[File:Simulace_jizdy_v_dopravni_zacpe.nlogo]] 
Výsledky excel: [[File:Simulace_jizdy_v_dopravni_zacpe_Vysledky_simulaci.xlsx]]

=Reference=
<references />

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-06T23:11:15Z

Xnejd00:

Úvodní odstavec

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut 
Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice 
Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) 
Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče 
Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici 
často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice 
Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
Střídání pruhů 
Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
Držení se v pruhu 
Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Omezení modelu==
*Model neobsahuje pokročile způsoby chování, kterými jsou například uplatňování pravidla zipu v koloně před překážkou, ale pouze chování popsaná níže v kapitole Běh simulace.´
*Model nobsahuje veškeré dopravní pravidla a omezení.
*Přestože byl kladen důraz na kvalitu simulování jízdy vozidla ve smyslu, že bude vozidlo schopno reálného rozjíždění, brždění a udržování rychlosti. Naprogramovaný výsledek má daleko k realitě. Bylo by zapotřebí zapojit více fyzikálních rovnic a zákonitostí, což samozřejmě vyžaduje více času a znalostí v této oblasti. Také samotné prostředí simulace založené na cyklech neumožňuje lepší výsledky, protože se zvyšující se rychlostí uplyne příliš velká vzdálenost mezi možnými rozhodnutími řidiče, proto je pohyb vozidel upravován navíc negativní zpětnou vazbou, což se vzdaluje realitě.
*Model je taktéž omezen výpočetním výkonem pracovní stanice, na které byl vytvářen. V současném stavu probíhají simulace již na hraně možností stanice a při plném obsazení agentů se stává, že program simulace přestane odpovídat.
*Model je připraven na práci s osobnostní charakteristikou člověka, avšak v době tvorby model, nebyl nalezen vhodný výzkum těchto charakteristik v souvislosti s řízením vozidla. Na každou charakteristiku je potom nahlíženo jako na soubor hodnot ze škály 0-100%.

==Grafické rozhraní==
[[File:Graficke_rozhrani_a_prostredi_simulace.png|thumb|none|upright|Grafické rozhraní a prostředí simulace]]

Grafické rozhraní definuje tři základní oblasti: ovládací prvky, samotné prostředí simulace a monitorovací oblast. 
Ovládací prvky jsou popsány v sestupném pořadí:
* 3 tlačítka názorně pojmenovaná sloužící k ovládání spouštění simulace
* Sada prvků nastavující parametry prostředí simulace
* Sada prvků nastavující parametry osobnostních charakteristik zkoumaného vozidla
* Ovládací tlačítka k pohodlnému sledování zkoumaných vozidel
 
Monitorovací oblast poskytuje zobrazení grafů průměrné rychlosti a uražené vzdálenosti sledovaných vozidel a graf počtu vozidel podle jednotlivých pruhů.

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně. Ostatní atributy ovlivňující jízdu jsou totžné a navíc jsou těmto vozům přiřazeny hodnoty atributů modelu Tolerantnost, Uvědomnělost a Klidnost.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

===Adaptace míry trpělivosti===
Každé kolo simulace se musí všem řidičům upravit míra trpělivosti. Dochází k tomu podobně jako v případě vyběru nového pruhu. Tedy vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel, tak se mu poníží míra trpělivosti o 10% krát koeficient Klidnosti a koeficient míry rozdílu rychlostí.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.
*Tolerantnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Uvědomělost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Klidnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

Jelikož čas simulace bude vždy daný, tak rozhodující metrikou indikující lepší projetí dopravní situací byla zvolena Ujetá vzdálenost, potažmo celková průměrná rychlost vozidel. Bylo provedeno 20 běhů simulací, ve kterých se docházelo k různému nastavení parametrů prostředí pro vozidla. Neměnými parametry byly osobnostní charakteristiky řidiče ovládající dvě vyznačená zkoumaná vozidla s odlišnými styly jízdy. Tyto parametry byly nastaveny podle osobního ohodnocení autorovi povahy. To znamená, že se autor mohl dozvědet, jaký styl jízdy by měl uplatnit, chce-li projíždět dopravní situaci nejrychleji. 
Kód simulace není bezchybný, a tak se může stát, že se vozidla v simulaci zaseknou, výsledky těchto simulací nejsou brány v potaz. Samotná simulace je také náročná na HW požadavky počítače a vypadá to, že 4GB RAM dostatečně nestačí na delší průběh simulací. Proto je ve výsledném souboru provedeno pouze 16 simulací, přičemž většina má délku simulace 5-7 tisíc tiků. Pro 16. - 20. simulaci se podařilo spuštění na výkonném stroji s 16GB RAM a 4GHZ porcesorem, jejich doba běhu je přes 20 000 tiků. Údaje o jednotlivých simulacích jsou shrnuty v přiloženém Excel souboru přičemž pro nejdelší 16. simulaci jsou přiloženy i detailněji grafy z NetLoga. 
Shrnu-li výsledky, tak 16-krát vyhrál způsob jízdy střídání pruhů a pouze 4-krát způsob držení se v jednom pruhu. Mohu-li udělat závěr na základě takto omezeného vzorku simulací, tak v 80% případů se pro testovaný charakter řidiče, čili pro mě, vyplatí jízdní styl "agresivního" střídání pruhů. Opačná strategie jízdního stylu, tedy držet se jednoho pruhu, se vyplácela jen v případech tří proudové silnice s tím, že byla-li překážka na silnici, tak byla v jednom z krajních pruhů a zkoumané vozidlo jelo po opačném, tedy nejvzdálenějším pruhu. Nebyla-li překážka na silnici, tak zkoumaný vůz cestoval v nejlevějším pruhu ve směru jízdy a existoval rychlostní limit.

=Závěr=

=Přiložené soubory=

Kód: [[File:Simulace_jizdy_v_dopravni_zacpe.nlogo]] 
Výsledky excel: [[File:Simulace_jizdy_v_dopravni_zacpe_Vysledky_simulaci.xlsx]]

=Reference=
<references />

File:Simulace jizdy v dopravni zacpe Vysledky simulaci.xlsx

2018-06-06T22:32:53Z

Xnejd00:

File:Simulace jizdy v dopravni zacpe.nlogo Vysledky simulaci.xlsx

2018-06-06T22:28:46Z

Xnejd00:

File:Simulace jizdy v dopravni zacpe.nlogo

2018-06-06T22:28:26Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-06T22:24:45Z

Xnejd00:

Úvodní odstavec

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut 
Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice 
Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) 
Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče 
Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici 
často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice 
Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
Střídání pruhů 
Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
Držení se v pruhu 
Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Grafické rozhraní==
[[File:Graficke_rozhrani_a_prostredi_simulace.png|thumb|none|upright|Grafické rozhraní a prostředí simulace]]

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně. Ostatní atributy ovlivňující jízdu jsou totžné a navíc jsou těmto vozům přiřazeny hodnoty atributů modelu Tolerantnost, Uvědomnělost a Klidnost.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

===Adaptace míry trpělivosti===
Každé kolo simulace se musí všem řidičům upravit míra trpělivosti. Dochází k tomu podobně jako v případě vyběru nového pruhu. Tedy vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel, tak se mu poníží míra trpělivosti o 10% krát koeficient Klidnosti a koeficient míry rozdílu rychlostí.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.
*Tolerantnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Uvědomělost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Klidnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

Jelikož čas simulace bude vždy daný, tak rozhodující metrikou indikující lepší projetí dopravní situací byla zvolena Ujetá vzdálenost, potažmo celková průměrná rychlost vozidel. Bylo provedeno 20 běhů simulací, ve kterých se docházelo k různému nastavení parametrů prostředí pro vozidla. Neměnými parametry byly osobnostní charakteristiky řidiče ovládající dvě vyznačená zkoumaná vozidla s odlišnými styly jízdy. Tyto parametry byly nastaveny podle osobního ohodnocení autorovi povahy. To znamená, že se autor mohl dozvědet, jaký styl jízdy by měl uplatnit, chce-li projíždět dopravní situaci nejrychleji. 
Kód simulace není bezchybný, a tak se může stát, že se vozidla v simulaci zaseknou, výsledky těchto simulací nejsou brány v potaz. Samotná simulace je také náročná na HW požadavky počítače a vypadá to, že 4GB RAM dostatečně nestačí na delší průběh simulací. Proto je ve výsledném souboru provedeno pouze 16 simulací, přičemž většina má délku simulace 5-7 tisíc tiků. Pro 16. - 20. simulaci se podařilo spuštění na výkonném stroji s 16GB RAM a 4GHZ porcesorem, jejich doba běhu je přes 20 000 tiků. Údaje o jednotlivých simulacích jsou shrnuty v přiloženém Excel souboru přičemž pro nejdelší 16. simulaci jsou přiloženy i detailněji grafy z NetLoga. 
Shrnu-li výsledky, tak 16-krát vyhrál způsob jízdy střídání pruhů a pouze 4-krát způsob držení se v jednom pruhu. Mohu-li udělat závěr na základě takto omezeného vzorku simulací, tak v 80% případů se pro testovaný charakter řidiče, čili pro mě, vyplatí jízdní styl "agresivního" střídání pruhů. Opačná strategie jízdního stylu, tedy držet se jednoho pruhu, se vyplácela jen v případech tří proudové silnice s tím, že byla-li překážka na silnici, tak byla v jednom z krajních pruhů a zkoumané vozidlo jelo po opačném, tedy nejvzdálenějším pruhu. Nebyla-li překážka na silnici, tak zkoumaný vůz cestoval v nejlevějším pruhu ve směru jízdy a existoval rychlostní limit.

=Závěr=

=Kód=

=Reference=
<references />

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-06T21:55:26Z

Xnejd00:

Úvodní odstavec

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut 
Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice 
Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) 
Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče 
Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici 
často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice 
Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
Střídání pruhů 
Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
Držení se v pruhu 
Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Grafické rozhraní==
[[File:Graficke_rozhrani_a_prostredi_simulace.png|thumb|none|upright|Grafické rozhraní a prostředí simulace]]

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně. Ostatní atributy ovlivňující jízdu jsou totžné a navíc jsou těmto vozům přiřazeny hodnoty atributů modelu Tolerantnost, Uvědomnělost a Klidnost.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

===Adaptace míry trpělivosti===
Každé kolo simulace se musí všem řidičům upravit míra trpělivosti. Dochází k tomu podobně jako v případě vyběru nového pruhu. Tedy vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel, tak se mu poníží míra trpělivosti o 10% krát koeficient Klidnosti a koeficient míry rozdílu rychlostí.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.
*Tolerantnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Uvědomělost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Klidnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

Jelikož čas simulace bude vždy daný, tak rozhodující metrikou indikující lepší projetí dopravní situací byla zvolena Ujetá vzdálenost, potažmo celková průměrná rychlost vozidel. Bylo provedeno 16 běhů simulací, ve kterých se docházelo k různému nastavení parametrů prostředí pro vozidla. Neměnými parametry byly osobnostní charakteristiky řidiče ovládající dvě vyznačená zkoumaná vozidla s odlišnými styly jízdy. Tyto parametry byly nastaveny podle osobního ohodnocení autorovi povahy. To znamená, že se autor mohl dozvědet, jaký styl jízdy by měl uplatnit, chce-li projíždět dopravní situaci nejrychleji. 
Kód simulace není bezchybný, a tak se může stát, že se vozidla v simulaci zaseknou, výsledky těchto simulací nejsou brány v potaz. Samotná simulace je také náročná na HW požadavky počítače a vypadá to, že 4GB RAM dostatečně nestačí na delší průběh simulací. Proto je ve výsledném souboru provedeno pouze 16 simulací, přičemž většina má délku simulace 5-7 tisíc tiků. Pro poslední 16. simulaci se podařilo spuštění na výkonném stroji s 16GB RAM a 4GHZ porcesorem, její doba běhu je téměř 30 000 tiků. Údaje o jednotlivých simulacích jsou shrnuty v přiloženém Excel souboru přičemž pro nejdelší 16. simulaci jsou přiloženy i detailněji grafy z NetLoga. 
Shrnu-li výsledky, tak 12-krát vyhrál způsob jízdy střídání pruhů a pouze 4-krát způsob držení se v jednom pruhu. Mohu-li udělat závěr na základě takto omezeného vzorku simulací, tak v 3/4 případů se pro testovaný charakter řidiče, čili pro mě, vyplatí jízdní styl "agresivního" střídání pruhů. Opačná strategie jízdního stylu, tedy držet se jednoho pruhu, se vyplácela jen v případech tří proudové silnice s tím, že byla-li překážka na silnici, tak byla v jednom z krajních pruhů a zkoumané vozidlo jelo po opačném, tedy nejvzdálenějším pruhu. Nebyla-li překážka na silnici, tak zkoumaný vůz cestoval v nejlevějším pruhu ve směru jízdy.

=Závěr=

=Kód=

=Reference=
<references />

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T18:44:50Z

Xnejd00:

Úvodní odstavec

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut 
Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice 
Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) 
Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče 
Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici 
často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice 
Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
Střídání pruhů 
Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
Držení se v pruhu 
Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Grafické rozhraní==
[[File:Graficke_rozhrani_a_prostredi_simulace.png|thumb|none|upright|Grafické rozhraní a prostředí simulace]]

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně. Ostatní atributy ovlivňující jízdu jsou totžné a navíc jsou těmto vozům přiřazeny hodnoty atributů modelu Tolerantnost, Uvědomnělost a Klidnost.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

===Adaptace míry trpělivosti===
Každé kolo simulace se musí všem řidičům upravit míra trpělivosti. Dochází k tomu podobně jako v případě vyběru nového pruhu. Tedy vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel, tak se mu poníží míra trpělivosti o 10% krát koeficient Klidnosti a koeficient míry rozdílu rychlostí.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.
*Tolerantnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Uvědomělost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Klidnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

=Závěr=

=Kód=

=Reference=
<references />

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T18:42:33Z

Xnejd00:

Úvodní odstavec

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut 
Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice 
Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) 
Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče 
Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici 
často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice 
Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
Střídání pruhů 
Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
Držení se v pruhu 
Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Grafické rozhraní==
[[File:Graficke_rozhrani_a_prostredi_simulace.png|thumb|center|upright|Grafické rozhraní a prostředí simulace]]

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně. Ostatní atributy ovlivňující jízdu jsou totžné a navíc jsou těmto vozům přiřazeny hodnoty atributů modelu Tolerantnost, Uvědomnělost a Klidnost.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

===Adaptace míry trpělivosti===
Každé kolo simulace se musí všem řidičům upravit míra trpělivosti. Dochází k tomu podobně jako v případě vyběru nového pruhu. Tedy vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel, tak se mu poníží míra trpělivosti o 10% krát koeficient Klidnosti a koeficient míry rozdílu rychlostí.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.
*Tolerantnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Uvědomělost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Klidnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

=Závěr=

=Kód=

=Reference=
<references />

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T18:36:08Z

Xnejd00:

Úvodní odstavec

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut 
Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice 
Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) 
Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče 
Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici 
často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice 
Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
Střídání pruhů 
Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
Držení se v pruhu 
Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Grafické rozhraní==
[[File:example.jpg|frame|Grafické rozhraní a prostředí simulace]]

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně. Ostatní atributy ovlivňující jízdu jsou totžné a navíc jsou těmto vozům přiřazeny hodnoty atributů modelu Tolerantnost, Uvědomnělost a Klidnost.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

===Adaptace míry trpělivosti===
Každé kolo simulace se musí všem řidičům upravit míra trpělivosti. Dochází k tomu podobně jako v případě vyběru nového pruhu. Tedy vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel, tak se mu poníží míra trpělivosti o 10% krát koeficient Klidnosti a koeficient míry rozdílu rychlostí.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.
*Tolerantnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Uvědomělost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Klidnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

=Závěr=

=Kód=

=Reference=
<references />

File:Graficke rozhrani a prostredi simulace.png

2018-06-05T18:34:49Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T18:32:53Z

Xnejd00:

Úvodní odstavec

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut 
Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice 
Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) 
Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče 
Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici 
často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice 
Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
Střídání pruhů 
Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
Držení se v pruhu 
Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Grafické rozhraní==
[[File:Example.jpg]]

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně. Ostatní atributy ovlivňující jízdu jsou totžné a navíc jsou těmto vozům přiřazeny hodnoty atributů modelu Tolerantnost, Uvědomnělost a Klidnost.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

===Adaptace míry trpělivosti===
Každé kolo simulace se musí všem řidičům upravit míra trpělivosti. Dochází k tomu podobně jako v případě vyběru nového pruhu. Tedy vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel, tak se mu poníží míra trpělivosti o 10% krát koeficient Klidnosti a koeficient míry rozdílu rychlostí.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.
*Tolerantnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Uvědomělost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Klidnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

=Závěr=

=Kód=

=Reference=
<references />

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T18:28:07Z

Xnejd00:

Úvodní odstavec

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut 
Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice 
Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) 
Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče 
Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici 
často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice 
Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
Střídání pruhů 
Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
Držení se v pruhu 
Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně. Ostatní atributy ovlivňující jízdu jsou totžné a navíc jsou těmto vozům přiřazeny hodnoty atributů modelu Tolerantnost, Uvědomnělost a Klidnost.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

===Adaptace míry trpělivosti===
Každé kolo simulace se musí všem řidičům upravit míra trpělivosti. Dochází k tomu podobně jako v případě vyběru nového pruhu. Tedy vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel, tak se mu poníží míra trpělivosti o 10% krát koeficient Klidnosti a koeficient míry rozdílu rychlostí.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.
*Tolerantnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Uvědomělost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.
*Klidnost - Statický parametr simulace, umožňuje simulující osobě nastavit si vlastní povahové charakteristiky a získat tak výsledek na míru. Popis je totožný jako popis v kapitole Atributy vozidla.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

=Závěr=

=Kód=

=Reference=
<references />

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T17:59:53Z

Xnejd00:

Úvodní odstavec

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut 
Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice 
Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) 
Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče 
Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici 
často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice 
Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
Střídání pruhů 
Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
Držení se v pruhu 
Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

===Adaptace míry trpělivosti===
Každé kolo simulace se musí všem řidičům upravit míra trpělivosti. Dochází k tomu podobně jako v případě vyběru nového pruhu. Tedy vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel, tak se mu poníží míra trpělivosti o 10% krát koeficient Klidnosti a koeficient míry rozdílu rychlostí.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

=Závěr=

=Kód=

=Reference=
<references />

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T17:39:21Z

Xnejd00:

Úvodní odstavec

=Definice problému=

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

Chování jízda v pruhu 
Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

Chování změna pruhu 
Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:

*Počet aut 
Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
*Počet proudů silnice 
Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
*Typ auta (osobni, nakladni) 
Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do dvou typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. 
Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost 
Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí 
*Typ řidiče 
Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy. 
Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla 
Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel 
Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody 
Klidný: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody 
Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh 
Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh 
*Nehoda na silnici 
často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
*Styl jizdy ridice 
Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu. 
Střídání pruhů 
Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit. 
Držení se v pruhu 
Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu 
Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

=Metoda=

K řešení stanoveného problému byla vybrána aplikace NetLogo<ref>Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref>, jelikož se jedná o multiagentní socilání simulaci, kterou lze zjednodušeně zobrazit ve 2D prostředí. Jako základ mé simulace jsem využil model Traffic 2 Lanes<ref>Wilensky, U. & Payette, N. (1998). NetLogo Traffic 2 Lanes model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.</ref> z knihovny předinstalovaných modelů NetLoga. Zejména mám na mysli využití hezkého grafického rozhraní celé simulace. Datový základ pro určení poměru typu vozidel jsem získal z celostátního sčítání dopravy z roku 2016<ref>http://scitani2016.rsd.cz/pages/map/default.aspx</ref>, ze kterého jsem si vybral úsek dálnice D1 mezi Chodovem a Pruhonicemi. Bohužel v souvislosti s osobnostní charakteristikou řidičů se mi podobně nepodařilo získat statistické údaje. V souvistlosti s cílem simulace jsem stanovil tedy tři základní charakteristiky řidiče: uvědomnělost, klidnost a tolerantnost respektive neuvědomnělost, agresivitu a netolerantnost. Každá z charakteristik je množina od 0 do 100% reprezentující míru naplnění dané charakteristiky a jejího opaku. Jednotlivé hodnoty jsou generované normálním náhodnostním rozdělením se stření hodnotou 50% a standardní odchylkou 50%, přičemž maximální a minimální hodnoty jsou omezeny na 90% respektive 10%. Toto omezení bych zdůvodnil argumentem, že normální člověk nemůže být nikdy stoprocentně klidný nebo agresivní a takový extrém by se dal považovat za bláznostvní, a tedy člověk by neměl mít ani řidičské oprávnění.

=Model=
Vozidla se budou pohybovat po rovné a nekonečně dlouhé silnici s nastaveným počtem pruhů a možnou překážkou. Hustotu provozu lze měnit podle potřeb a vozidla se jí musí přizpůsobit, přičemž kolonu chtějí projet nejrychleji při respektování základních dopravních pravidel. Grafické prostředí je, jak už bylo zmíněno, převzané z již stávajícího modelu Traffic 2 Lanes.

==Pravidla==
*Vozidla následují pruhy na vozovce
*Vozidla můžou měnit pruhy za účelem přejetí do, podle řidičova uvážení, rychleji jedoucího pruhu nebo kvůli objetí překážky
*Vozidla do sebe nesmí nabourat
*Vozidla se snaží dodržet stanovený minimální rozestup mezi vozy
*Vozidla jedou jedním směrem a nesmí couvat

==Příprava simulace==
Podle nastavených parametrů se vytvoří vozovka s daným počtem pruhů a na ní se rozestaví daný počet vozidel s náhodnými hodnotami atributů, konkrétněji popsaných v kapitole Agenti. Nákladní vozidla jsou umístěna vždy do nejpomalejšího, tedy nejspodnějšího pruhu. Na vozovku se do některého z pruhů náhodně umístí překážka, je-li nastavená. Poté se vyberou 2 osobní vozy, které bude simulace zkoumat z hlediska výhodnosti stylu jízdy řidiče, tedy střídání pruhů nebo setrvání v jednm pruhu. Vůz, jehož strategie je střídání pruhů je označen zelenou barvou a vůz s opačnou strategií je označený červeně.

==Běh simulace==
Hrubá kostra cyklického běhu simulace vypadá následovně: Vozidla, jejichž řidičům došla trpělivost se pokusí vybrait si lepší jízdní pruh a když si vyberou, tak se do něj pokusí přejet. Dále všechna vozdila udělají v simulaci krok kupředu, nebo-li pokračují v jízdě vzhledem k daným okolnostem. Nakonec se všem řidičům vozidel upraví jejich míra trpělivosti.

===Chování výběr a přejetí do jiného pruhu===
Když řidiči dojde trpělivost nastane proces výběru jiného pruhu. Vozdilo jednoduše porovná svou aktuální rychlost s průměrnou rychlostí vozidel v pruzích kolem sebe a do krátké vzdálenosti ve směru jízdy. Jesliže nalezne jiný pruh vyšší průměrnou rychlostí vozidel a není v kratké dohledné vzdálenosti navíc překážka, tak se rozhodne pro přesun do onoho pruhu, protože tím vylepší svou stávající situaci. 
Nyní když je rozhodnutý, tak dá najevo svůj záměr nahozením flagu o změně směru jízdy do určitého pruhu. Aby se přesunul, musí mít v cílovém pruhu prostor, takže kontroluje zda je velde něj dostatečné místo a když je, tak zda ho řidič v druhém pruhu vůbec pouští, protože nemá přednost v jízdě. Je-li situace bezpečná konečně se může přesunout a dokončit tak celý úkon. Nepustí-li řidiče nikdo do pruhu, tak musí počkat do doby, než to někdo udělá. Ovšem čeká-li příliš dlouho a trpělivost mu znovu dojde, může vyhodnotit, že návrat zpět do svého pruhu je pro něj lepší volbou.

===Chování jízda v pruhu===
Voidlo se pohybuje opředným směrem, následuje jízdní pruh, monitoruje situaci před vozidlem v jeho pruhu i v okolních přiléhavých pruzích a podle toho přizpůsobuje rychlost situaci tak, aby nenabouralo a dodrželo si dostatečný odstup. Důležitými podprocesy jsou zde tedy zrychlování, zpomalování a monitoring. Vozidlo zrychluje a stejně tak zpomaluje podle svých fyzických atributů, kterými jsou míra maximální zrychlení respektive maximální zpomalení. Avšak tyto limitní hodnoty jsou upravovány faktorem Klidnosti řidiče, takže klidný řidič se rozjíždí a brzdí pomaleji, možno říci rozvážněji. Tento model nepřipouští autonehodu, a tak v situacích, kdy se vozidlo rozjíždí nebo brzdí před jakoukoliv překážkou vždy počítá s fyzikální formulí rovnoměrného zrychlení/zpomalení a minimální brzdnou vzdáleností. Je-li to nutné, tak i klidný řidič brzdí maximálnín zpomalením nebo naopak agresivní řidič nezrychluje takovou mírou, aby si vždy udržel minimální brzdnou vzdálenost. 
Podproces adaptace se snaží vlastně zajišťovat realistickou plynulost provozu, aby vozidla mezi sebou nekmitala, když by pouze zrychlovala a brzdila. Opět se vozidlo na základě rovnoměrně zrychleného pohybu a minimální brzdné vzdálenosti pro danou rychlost snaží najít optimální vzdálenost, ve které může setrvat a jakoby aktivovat tempomat. 

===Chování umožnění změny pruhu===
Vozidlo také musí kontrolovat situaci v dopředném směru v přilehlých pruzích. Může se stát, že jiný vůz bude chtít odbočit do našeho pruhu a na to musí agent reagovat. Na základě míry tolerance a minimální brzdné vzdálenosti se řidič rozhodne, zda jinému vozidlu umožní změnu směru. Jestliže je rozhodnutí kladné, chová se jako v situaci, kdy by odbočující vozidlo stálo a snaží se mu přizpůsobit rychlost zpomalením a je-li to nutné tak i zastavením, aby mohlo odbočující vozidlo bezpečně přejet do pruhu. V připadě že se rozhodne vozidlo nepustit do pruhu, pokračuje v běžné adaptaci na situaci v jeho pruhu.

==Parametry modelu==
*Počet vozidel - Dynamický parametr umožňující nastavit hustotu dopravy od 1 vozidla po maximum vozidel vměstnající se na do simulovaného prostředí s ohledem na minimální vzdálenost mezi vozy.
*Počet jízdních pruhů - Statický paramter smulace umožňující nastavit 2 nebo 3 pruhy silnice.
*Překážka - Do simulace se také může přidat statická překážka na silnici za pomoci tohoto boolovského statického parametru.
*Rychlostní limit - Tento dynamický parametr nastavuje rychlostní limit silnice, který se dá do realitě přeložit jako dopravní pravidlo nebo značení omezující rychlost na tomto úseku vozovky. Řidiči se mohou rozhodnout tento limit nedodržovat.

==Agenti==

Hlavními agenty simulace jsou vozidla, která vlastně zaobalují většinu paramterů simulace. Dále existují ještě agenti typu překážka, ty sice neobsahují speciální paramtetry pro simulaci, je nutné je mít extra definované, protože s nimi počítají různé metody simulace.

===Vozidla===
Vozidla se pohybují po silnici přirozeným způsobem jako v reálném světě. Následují pruh silnice, přičemž monitorují okolní vozidla a přizpůsobují jim svou rychlost tak, aby do sebe nenarazila. Mají tendenci zrychlovat po svou maximální rychlost nebo po nastavený rychlostní limit, aby rychle projeli úsekem, stejně jako se chce racionální řidič dostat z bodu A do bodu B v přiměřeném čase. Za tímto účelem jsou schopna vozidla předjíždět a zároveň pouštět ostatní do svého pruhu, když předjíždí. Jízda vozidla je se přibližuje charakteristikám reálné jízdy tím, že vozidlo plynule zrychluje a zpomaluje podle svých vlastností a psychologických vlastností řidiče. Vlastnosti vozidla závisí na typu vozidla a podle toho náhodně vygenerovaných hodnotách pro onen daný typ, blíže jsou hodnoty popsány v kapiole o atributech. Vozidla byla rozdělena do dvou generických typů osobního auta a nákladního vozu, pro které jsou připravena statistická data o hustotě provozu.

====Atributy vozidla====
*Fyzické atributy Specifikace atributů týkajících se fyzických vlastností vozidel a tedy jejich jízdních vlastností
**Typ vozidla - Rozdělení vozidel podle typu na osobní auta a nákladní vozy. Od tohoto atributu se následně odvíjí další parametry závislé na typu vozu. Hodnoty jsou určovány náhodně, avšak upraveny pravděpodobností na základě poměru typu aut z výše zmiňovaného celostátního sčítání dopravy podle celoročního průměru.
**Velikost - Osobní vůz má referenční hodnotu 1.0, naproti tomu má nákladní vůz velikost 2.0. NetLogo agenty dovoluje evidovat pouze čtvercového typu, proto přestože je délka nákladního vozu ve skutečnosti většinou i více než 2x vetší, tak omezení NetLoga mají negativní dopad na šířku vozidla, která by pak byla neúměrně veliká. Omezíme se tedy pouze na dva typy velikostí vozů.
**Maximální rychlost - Pro osobní vozy byla vybrána arbitrární hodnota 1.0 a pro nákladní vozy o 40% nižší. K odvození hodnot došlo na základě maximální rychlosti na dálnici pro obě kategorie vozů. Tyto hodnoty jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.25), respektive N(0, 0.1).
**Maximální zrychlení - Průběh zrychlování rychlosti vozidla je podle diplomové práce Měření zrychlení vozidla od Mareše<ref> https://is.mendelu.cz/lide/clovek.pl?zalozka=13;id=10873;studium=50549;zp=30030;download_prace=1;lang=cz</ref> víceméně lineární a pro simulaci je toto zjednodušení dostatečné dokonalé. Hodnoty jsou nastaveny na 0.2 pro osobní vůz a 0.1 pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.05), respektive N(0, 0.03).
**Maximální zpomalení - Stejně jako zrychlení je půběh zpomalování lineární a hodnotami jsou tedy 40% z maximální rychlosti pro osobní vůz a 20% z maximální rychlosti pro nákladní vůz s tím, že jsou dále upraveny přičtením normálního pravděpodobnostního rozdělení N(0, 0.03), respektive N(0, 0.03). Za ovlivněním koeficientu brždění maximální rychlostí stojí myšlenka, že se zvyšující se maximální rychlostí musí výrobce dodávat účinnější brzdný systém, aby vlastně vůz zůstal dobře ovladatelný.
*Atributy osobnosti řidiče Specifikace atributů operátora vozidla a tedy způsobu jakým bude vozidlo řízeno 
**Uvědomnělost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak řidič inklinuje k dodržování dopravních pravidel. 0% znamená naprosté nedodržování a 100% znamená naprosté dodržování dopravních pravidel. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Klidnost - Škála od 0 do 100% popisující to, jak je řidič klidný a tedy jak plynule se rozjíždí a brzdí. 0% znamená naprostou agresivitu a 100% znamená naprostý klid. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Tolerantnost - Škála od 0 do 100% popisující to, zda řidič umožní jinému řidiči přejetí do jeho pruhu. 0% znamená naprostou netolerantnost a 100% znamená naprostou toleranci a umožnění změny pruhu. Hodnoty generované pro jednotlivé agenty jsou normálního pravděpodobnostního rozdělění N(0.5, 0.5). Tyto hodnoty jsou zbaveny extrémů, na základě argumentace v kapitole Metoda. A to tak, že hodnoty přesahující 0.9 a nižší než 0.1 jsou zarovnány na 0.9 respektive 0.1.
**Řidičský styl střídání pruhů - Boolean paramter značící, zda se auto bude pokoušet střídat pruhy v situaci, kdy jiný pruh jede rychleji. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla
**Řidičský styl držení se v pruhu - Boolean paramter značící, že se auto bude držet v jednom pruhu, bez ohledu na situaci kolem. Změní pruh pouze v situaci, že narazí na překážku, kterou je nutno objet. Parametr je nastavený na true pouze u jednoho sledovaného vozidla.
**Trpělivost - Interní atribut trpělivosti řidiče o škále 0-100%. Tento parametr udává mírutrpělivosti, která když dojde na nulu, tak se řidič rozhodne, že by se měl pokusit svoji situaci vylepšit a pokusí se najít lepší (rychleji jedoucí) pruh kolem sebe, do kterého by se mohl zařadit. Tento parametr je při probíhající simulaci ponižován mírou vysvětlenou v kapitole Model. Simulace prvotně nastavuje parametr kvůli diverzitě na velikost hodnoty atributu Klidnosti.

===Překážky===
Mají význam dopravní nehody nebo překážky na silnici, kterou je nutné objet a kvůli které se například mohla vytvořit dopravní kolona.

====Atributy překážky====
*Umístění - Překážka je umístěna na náhodné místo do některého z puhů.
*Velikost - Bylo rozhodnuto, že překážka bude mít velikost 1.0, tedy takovou, že bude svou šíří zabírat pouze jeden pruh.

=Výsledky=

=Závěr=

=Kód=

=Reference=

<references />

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T16:37:24Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T16:02:46Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T15:44:02Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T15:23:18Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T14:14:31Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T13:09:59Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T13:05:17Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T12:57:38Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-05T12:31:11Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-04T22:50:27Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-04T22:47:51Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-04T22:29:43Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-04T22:17:30Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-04T22:07:53Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-04T21:36:01Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-04T21:30:06Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-04T19:49:44Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-04T19:41:06Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-03T18:15:38Z

Xnejd00:

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-03T18:06:29Z

Xnejd00:

User:Xnejd00

2018-06-03T17:57:38Z

Xnejd00:

Byl jsem tu

Simulace jizdy v dopravni zacpe

2018-06-03T17:57:21Z

Xnejd00: Created page with "Úvodní odstavec =Definice problému= =Metoda= =Model= =Výsledky= =Závěr= =Kód="

Úvodní odstavec

=Definice problému=

=Metoda=

=Model=

=Výsledky=

=Závěr=

=Kód=

User:Xnejd00

2018-06-03T17:51:53Z

Xnejd00: Created page with "Úvodní odstavec =Definice problému= =Metoda= =Model= =Výsledky= =Závěr= =Kód="

Úvodní odstavec

=Definice problému=

=Metoda=

=Model=

=Výsledky=

=Závěr=

=Kód=

Assignment SS 2017/2018/cs

2018-05-06T22:08:54Z

Xnejd00:

{{DISPLAYTITLE:Zadání LS 2017/2018}}

{{Ambox
| text = <div>
Na tuto stránku vkládejte svá zadání. Nezapomeňte se podepsat. Můžete použít <nowiki>~~~~</nowiki> (čtyři tildy) k automatickému podpisu. Používejte Ukázat náhled, abyste si prohlédli Váš výsledek před konečným odesláním.
</div>
}}

{{Ambox
| text = <div>
Prosíme, snažte se formulovat Vaše zadání pečlive. S ohledem na to, že jde o Vaši semestrální práci, očekáváme adekvátní úsilí vynaložené na zadání. Nezapomeňte, že hlavním výsledkem má být výzkumná zpráva, což znamená, že Váš simulační model musí generovat takové výsledky, které jsou konkrétní, měřitelné a ověřitelné. Pečlivě promyslete, jakým způsobem budete vyvíjet Váš model, odvoďte entity, které budete používat, nakreslete si diagram modelu, zvažte, co budete měřit. Teprve pokud máte o modelu dostatečně přesnou představu, vložte Vaše zadání. A samozřejmě, nezapomeňte si prosím přečíst [[How to deal with the simulation assignment/cs|Jak na simulace]].
</div>
}}

{{Ambox
| type = content
| text = <div>
Abychom se vyhnuli případnému budoucímu nedorozumnění, prosíme, ověřte si, že máte tučné '''schváleno''' někde v našem komentáři pod Vaším zadání. Pokud tam není '''schváleno''', znamená to, že Vaše zadání dosud schváleno nebylo.
</div>
}}

----

'''Název simulace''': Simulace náhradní dopravy přes řeku

'''Autor''': Alena Charniauskaya

'''Typ modelu''': Multiagentní

'''Modelovací nástroj''': NetLogo

Nosným tématem mé simulace bude náhrada dopravy přes řeku kvůli zbourání mostu a stavbě nového. Jako jednou ze zkoumaných variant náhradní dopravy by se mohla stát říční lodní doprava (na bázi přívozu, tedy pouze spojující dva body proti sobě přes řeku).
Parametry modelu:
* Rychlost lodí
* Rychlost nástupu a výstupu
* Šířka řeky (vzdálenost)
* Přepravní kapacita na jednu lod'
* Počet lodí
* Počet pasažérů (v závislosti, zda je přeprava v dopravní špičce nebo mimo ni)

Cílem simulace je zjistit:

* Počet potřebných lodí (a jejich přepravní kapacita) nutných k náhradě běžné přepravy přes most
* Interval pendlování lodí
* Zda takový způsob náhradní dopravy pokryje potřeby normální přepravy přes most

[[User:Chaa14|Chaa14]] ([[User talk:Chaa14|talk]]) 21:25, 3 May 2018 (CEST)

: Dobrý den, obecně to není špatná myšlenka, problém je, že ji lze - tak jak to chápu - řešit analyticky, výpočtem... Tudíž simulace by byla nadbytečná. Zkuste to nějak upravit. [[User:Admin|Admin]] ([[User talk:Admin|talk]]) 00:26, 5 May 2018 (CEST)
:: Dobrý den, napadlo mě k tomu navíc zjistit pomocí simulace spokojenost cestujících s takovým způsobem náhradní dopravy, např. když bude cestující čekat více než 10 minut na nástup na loď, tak může odejít a použije jiný způsob dopravy. A my potřebujeme zjistit procento lidí, které jsme přepravili náhradní dopravou a kolik zvolilo jiný způsob dopravy. [[User:Chaa14|Chaa14]] ([[User talk:Chaa14|talk]]) 16:14, 6 May 2018 (CEST)
----

'''Název simulace''': Simulace brnění (NetLogo)

'''Autor''': Mykyta Lipskyi

'''Typ modelu''': Multiagentni

'''Modelovací nástroj''': NetLogo

Předmětem této simulace bude testování nového vojenského brnění, které vynalezl tým amerických vědců. Zkouška bude prováděna na kusu materiálu, ze kterého se brnění vyrábí. Do testovaného materiálu se bude střílet z různých zbraní a s různými náboji, ale vzdálenost mezi cílem a zbraní bude vždy stejná. Lze nastavit teplotu materiálu pro simulaci změn počasí.

Parametry modelu:
* Tloušťka materiálu
* Rychlost náboje
* Materiál náboje
* Teplota materiálu
Cílem simulace je zkontrolovat odolnost nového brnění

[[User:Lipm01|Lipm01]] ([[User talk:Lipm01|talk]]) 16:46, 4 May 2018 (CEST)

: Dobrý den, v tomto případě jde o učebnicový příklad diskrétní simulace a to velmi primitivní. V podstatě je identická základní verzi naší úlohy Supermarket. Chtělo by to něco sofistikovanějšího. [[User:Admin|Admin]] ([[User talk:Admin|talk]])

[[User:Lipm01|Lipm01]] ([[User talk:Lipm01|talk]]) 23:23, 6 May 2018 (CEST) Upraveno
----

'''Název simulace''': Gammora

'''Autor''': Ulrika Anna Jagošová

'''Typ modelu''': Multiagentní

'''Modelovací nástroj''': NetLogo

Předmětem této simulace je šíření nemoci HIV a jejího rozvinutí do AIDS a jak tuto problematiku ovlivní experimentální lék Gammora, který je vyvíjen izraelskými vědci. V současné době je účinnost Gammory na vyléčení HIV 97%, cílem je dosáhnout 100% léčby. Na AIDS léčba neexistuje, nakažený člověk zemře.

V rámci simulace budeme mít veřejný prostor s 1000 subjekty. V rámci prostoru se budou subjekty náhodně pohybovat a přicházet do kontaktu s jinými subjekty. Virus se bude šířit tělesným kontaktem mezi nakaženými jedinci. Prostor bude obsahovat 3 typy osob: zdravé jedince, nakažené jedince a mediky s vakcinační látkou Gammora. Pokud nakažený jedinec navštíví medika, je mu aplikována vakcína. V současné době má Gammora účinnost 97% na vyléčení osoby nakažené virem HIV v průběhu 8 dní. Pokud nenavštíví jedinec medika včas, případně Gammora nezničí virus HIV v jeho těle, rozvine se virus HIV do AIDS. HIV se rozvine do AIDS v průměru během 5 let. Jedince již v tomto stavu není možno zachránit, umírá.

Cílem této simulace je zjistit, jaké změny s sebou v rámci populace přinese schválení léčby pomocí vyvíjeného léku Gammora.

Zdroje pro realizaci simulace: SZÚ, AIDS pomoc, Zion Medical.

[[User:Xjagu00|xjagu00]] ([[User talk:Xjagu00|talk]]) 18:11, 5 May 2018 (CEST)

: Fajn, to by mohlo být ok, ale než si to potvrdíme, rozpracujte prosím zadání do detailu. Tohle je velmi stručné, nedá se z toho pořádně odvodit, jak budete pokračovat ani obtížnost... Jako příklad si vezměte zadání školních úloh. [[User:Admin|Admin]] ([[User talk:Admin|talk]]) 11:23, 6 May 2018 (CEST)
:: Doplnila jsem zadání. [[User:Xjagu00|xjagu00]] ([[User talk:Xjagu00|talk]]) 17:44, 6 May 2018 (CEST)
----
'''Název simulace''': Optimalizace počet provozoven rychlého občerstvení nového podniku v městech v ČR

'''Autor''': Nguyen Van Thanh

'''Typ modelu''': Monte Carlo

'''Modelovací nástroj''': MS Excel

'''Definice problému''':Jsme na trhu novou společností rychlého občerstvení a chceme zjistit optimální počet našich rozvržení provozoven, kdy bereme v potaz veškeré faktory ovlivňující náš chod provozoven. Viz parametry modelu.

''Parametry modelu'''
* Počet provozoven
* Návštěvnost a vytížení provozoven
* Náklady provozovny (zaměstnanci, suroviny, nájem, odpad, rozvoz atd.)
* Poptávka/nabídka ve městě
* Tržby provozoven

'''Cíl simulace'''
* Optimalizovat počet provozoven v daném městě na základě poptávky a nabídky a tím docílit podniku nejvyšší zisk.
* Optimalizovat efektivní rozpoložení počet zaměstnanců napříč provozoven
[[User:Xngut65|Xngut65]] ([[User talk:Xngut65|talk]]) 12:43, 6 May 2018 (CEST)

: Zajímavé téma, ale mám tam dost nejasností. Monte Carlo ja založeno na náhodných proměných (jinak by to byla jen kalkulace) - co by ve vaší simulaci bylo všechno náhodně generováno?
: Co bude zdrojem dat pro tyto náhodně generované proměné?
: Jak kvantifikujete poptávku a na základě čeho?
: Jak v Monte Carlu budete řešit to optimální rozložení prodejen (Monte Carlo nesimuluje prostor jako např. NetLogo, proto je to potřeba nějak ošetřit)?
: Jak budete řešit vzájemnou konkurenci prodejen - tedy jak kvantifikujete, že si přetahují zákazníky?
: [[User:Oleg.Svatos|Oleg.Svatos]] ([[User talk:Oleg.Svatos|talk]]) 09:26, 6 May 2018 (CEST)
::
:: 1. ''Náhodně jsou generovány náklady na zaměstnance, nájem nebytových prostorů, návštěvnost a průměrná útrata strávníka v řetězcích.''
:: 2. ''Zdrojem dat jsou portály s nabídkami práce (např. jobs.cz, práce.cz) , nemovitostmi v daném regionu (sreality.cz), dále údaje z dotazníkových šetření.''
:: 3. ''Poptávka se bude odvíjet od sezón, věkové skupiny, lokalitě a speciálních nabídek a preference strávníka v jakém stravovacím zařízení bude trávit. (geografická data jsou čerpána z českého statistického úřadu:https://www.czso.cz/ a zbylá data jsou čerpána z dotazníkových šetření)''
:: 4. ''Pomocí Monte Carla se zjistí, v jakém stavu výsledku hospodaření jsou zkoumané provozovny. Z těchto údajů, pak vybereme nejlepší model rozložení nákladů, který vynáší maximilní zisk pro náš nový podnik v jednotlivých městech.''
:: 5. ''Konkurence se řeší mezi stravovacích zařízení, které jsou dostupné z statistického šetření sektoru stravování: https://www.mmr.cz/getmedia/46223218-36e7-4503-a17e-b7f76240b602/06-Statisticke-setreni-sektoru-stravovani.pdf . Dále v reklamních kampaních a povědomí o značce, údaje čerpány z dotazníků. Zákazníků v daném městě je nějaký fixní počet, o který se budou tyto stravovací zařízení přetahovat.''
::[[User:Xngut65|Xngut65]] ([[User talk:Xngut65|talk]]) 12:43, 6 May 2018 (CEST)
:::
:::OK. '''Schváleno'''. Dejte pozor na to, aby simulace byla reálná a abyste pak ve zprávě k simulaci ukázal, jak jste jednotlivá rozdělení pro náhodné proměné odvodil - ukázal odvození jednotlivých pravděpodobnostních rozdělení ze zdrojových dat. [[User:Oleg.Svatos|Oleg.Svatos]] ([[User talk:Oleg.Svatos|talk]]) 13:55, 6 May 2018 (CEST)
----

'''Název simulace''': Simulace jizdy v dopravni zacpe na dalnici

'''Autor''': Daniel Nejezchleb

'''Typ modelu''': Multiagentni

'''Modelovací nástroj''': NetLogo

Hlavními entitami navrhovaného modelu budou vozidla, která budou v pruzích silnice a busou se snažit překonat dopravní zácpu. Agent vozidla bude obsahovat fyzické atributy jako jsou délka, akcelerace, typ. Budou také obsahovat chování jízda v pruhu a změna pruhu. Pro implementaci těchto chování je nutné, aby agenti neustále monitorovali okolí srze své senzory. Takto inteligentní chování budou složena dohromady z řady jednoduchých pravidel, kterými se agenti budou řídit.

* Chování jízda v pruhu
Toto chování se bude starat o to, že auta budou následovat pruh silnice. Nebudou do sebe narážet, tedy jestliže se nachází jiné auto před agentem, tak zpomalí na úroveň jeho rychlosti, aby dodržel minimální vzdálenost mezi vozidly.

* Chování změna pruhu
Jestliže agent zjistí, že jeho pruh stojí a okolní pruh se hýbe, tak se pokusí změnit pruh. Přitom se bude snažit nezpůsobit dopravní nehodu.

Parametry modelu:
* Počet aut
** Uvidíme zda simulace prokáže, jestli má hustota zácpy vliv na výsledek testu
* Počet proudů silnice
** Jeden pruh silnice nedává pro tuto simulaci smysl. Podle podmínek většiny českých silnic bude simulace zkoumat hlavně dvou a tří pruhové silnice
* Typ auta (osobni, užitková, nakladni)
**Modelovaná situace bude zobecňovat vozidla do tří typů, každý zaštiťující přibližně stejné paramtry vozidel té kategorie. Pro různé typy vozidel platí také jiné dopravní omezení a povinnosti. Je možné, že se model zjednoduší pouze na dva typy vozidel a to osobní/užitková a nákladní, kvůli nedostatečně detailním údajům z nalezených průzkumů.
** Osobní: Osobní vozidlo charakterizuje nejmenší velikost, nejrychlejší akcelerace a nejvyšší rychlost
** Užitková: Vozidla typu dodávka; charakteristické střední velikostí, střední akcelerací a střední rychlostí
** Nákladní: Vozidla charakterizována nejvetší velikostí, nejpomalejší akcelerací a nejpomalejší rychlostí
* Typ řidiče (slusny, agresivni)
**Agenti tohoto typu bodou rozhodovat o stylu jízdy.
** Uvědomělý: značí řidiče dodržujícího dopravní pravidla
** Neuvědomělý: značí řidiče, který často inklinuje k nedodržení dopravních pravidel
** Agresivní: značí řidiče, který svou jízdou zvyšuje riziko dopravní nehody
** Předvídavý: naopak začí řidiče, který naopak minimalizuje riziko dopravní nehody
** Toleratní: řidič, který spíše dovolí jinému změnit pruh
** Netolerantní: naopak spíše nedovolí ostatním změnit pruh
* Nehoda na silnici
** často bývají dopravní zácpy způsobené nehodou a pak nás zajímá jak překážka v jednom z průhů ovlivní výsledek simulace
* Styl jizdy ridice
**Nosný parametr simulace, zjišťující zda střidat pruhy či se držet v jednom vybraném pruhu
** Střídání pruhů: Řidič se podle aktualní situace v jeho bezprostředním okolí rozhoduje, zda má změnit pruh, protože v okolním pruhu plyne provoz rychleji; Výsledek tohoto stylu jízdy, také závisí na vůli řidiče, který má odbočujícího řidiče pustit
** Držení se v pruhu: Opak předchozího, kdy se řidič drží svého pruhu

Co se týče nastavení parametrů, tak pro poměr typů bych se pokusil najít nějaký behaviorální výzkum řidičů a jejich vlastností, podle toho by se potom odvodili hodnoty. Pro typy vozidel už jsem nalezl konkrétní Celostátní sčítání dopravy, o které se může simulace opřít http://scitani2016.rsd.cz/pages/results/default.aspx.

Cílem simulace je zjistit, zda se v dopravni zacpe na dalnici vyplati stridat pruhy podle aktualne se pohybujiciho pruhu nebo zda je stejne vyhodne nebo i vyhodnejsi drzet se ve vybranem pruhu. Vyhodnosti je rozumeno rychlejsi projeti dopravni situace za soucasne minimalizace rizika vlastni dopravni nehody zpusobene agresivni jizdou.

[[User:Xnejd00|Xnejd00]] ([[User talk:Xnejd00|talk]]) 02:01, 6 May 2018 (CEST)

: Dobrá, rozpracujte prosím zadání do detailu. Jak se třeba budou lišit osobní auta, dodávky, nákladní, v jakém poměru je budete na silnici pouštět a proč? Jak budete v simulaci řešit různé počty pruhů, jak se bude lišit slušný a agresivní řidič, v jakém poměru budou a proč, atd. atd. Jak jsme si říkali, zadání by mělo být formulováno tak, aby se to jen na jeho základě pak dalo řešit. [[User:Admin|Admin]] ([[User talk:Admin|talk]]) 11:26, 6 May 2018 (CEST)

:: Zkonkrétnil jsem zadání. Dalo by se už takto schválit?
:: [[User:Xnejd00|Xnejd00]] ([[User talk:Xnejd00|talk]]) 00:08, 7 May 2018 (CEST)
----
'''Název simulace''': Simulace vývoje slávy kapely

'''Autor''': Luboš Tomandl

'''Typ modelu''': Systémová dynamika

'''Modelovací nástroj''': VensimPLE

'''Definice problému''': Jsem členem začínající kapely. Máme za sebou několik koncertů v pražských klubech, účast na několik festivalech a soutěžích. Rádi bychom se více proslavili a tedy získali více fanoušků na sociálních sítích. Víme, že pro to musíme být aktivní, vytvářet nový obsah na sítích, koncertovat, vydávat novou hudbu a točit videoklipy. Na základě účtů na Facebooku, Instagramu, YouTube a Spotify můžeme snadno sledovat, které události a činnosti nejvíce přitáhly pozornost na naše sociální sítě. Podle těchto dat tedy můžeme nasimulovat, které aktivity mohou přispět tomu, aby se povědomí (počet sledujících) o naší kapele dále navyšovalo a co naopak nedělat (pokud najdu takové situace), aby se obliba kapely nesnižovala. Je však potřeba brát v úvahu mnoho faktorů. Členové kapely mají jen omezené finanční a časové možnosti. Aby byli ochotní vkládat své prostředky do aktivit kapely, nesmí tyto aktivity snižovat jejich celkovou spokojenost, která se dá měřit přílišnou časovou vytížeností a nadměrnými náklady. Fanoušci také nemají neomezené prostředky pro navštěvování koncertů a nakupování alb.

'''Cíl''': Maximalizovat slávu kapely kvantifikovanou počtem sledujících na sociálních sítích a minimalizovat rizika ztráty obliby u posluchačů.

[[User:Xtoml29|Xtoml29]] ([[User talk:Xtoml29|talk]]) 12:01, 6 May 2018 (CEST)

: Šlo by - důležité v tomto připadě bude ukázat ve zprávě k simulaci, na základě čeho přesně byly jednotlivé vztahy mezi proměnými a kvatifikace parametrů odvozeny. '''Schváleno'''. [[User:Oleg.Svatos|Oleg.Svatos]] ([[User talk:Oleg.Svatos|talk]]) 20:23, 6 May 2018 (CEST)
----

'''Název simulace''': Šíření víry v kontinentální Evropě 16. století

'''Autor''': Vojtěch Hyvnar

'''Typ modelu''': Multiagentní

'''Modelovací nástroj''': NetLogo 6.0.3

'''Popis modelu''': Začátkem 16. století došlo v Evropě k reformaci církve, která vedla k vytvoření dvou hlavních protestantských církví – Luteránství (na území dnešního Německa) a Kalvinismu (na území dnešního Švýcarska). Obě protestantské církve se pak rozšiřovaly do zbytku Evropy a byly dle nich zakládány také další církve (např. Hugenoti ve Francii), avšak tradiční římskokatolická církev byla stále jednoznačně nejrozšířenější.

Model by byl tvořen na mapě Evropy – vzhledem k problematické tvorbě „přechodů“ přes moře budu abstrahovat od všech ostrovů (a tudíž také vynechám například Anglikánskou církev) a budu uvažovat pouze kontinentální Evropu. Model a jeho parametry jsou samozřejmě velice zjednodušeným odrazem reality, jelikož se jedná o opravdu komplexní problém. Představitelé jednotlivých náboženství (misionáři) se snaží získat/konvertovat co nejvíce evropanů na svou stranu.

Parametry modelu:
* Počet katolíků (náhodně rozmístěných po celé Evropě, s největším shlukem kolem Říma –nejsem si 100% jistý, jestli je tohle možné v NetLogu naprogramovat)
* Počet luteránů (centrovaných v Německu, okolo Wittenbergu)
* Počet kalvinistů (centrovaných okolo Ženevy)
* Počet ateistů (náhodně rozmístěných po celé Evropě)
* Pravděpodobnost konvertování ateisty, katolíka, luterána či kalvinisty (logický předpoklad by byl, že luteráni či kalvinisté by byli hůře konvertovatelní než katolíci)
* Pravděpodobnost, že člověk samovolně opustí své náboženství a stane se ateistou
* Frekvence, jak často budou lidé evaluovat svou náboženskou situaci (např. jednou ročně; nenapadá mě sofistikovanější způsob, jak tento problém řešit)

'''Cíl''': Ačkoli tento problém už není úplně aktuální, zajímalo by mě, co by muselo vést k tomu (a jak dlouho by to trvalo), aby (za velmi zjednodušených podmínek) římskokatolická církev ztratila své dominantní postavení mezi evropskými náboženstvími (církvemi), případně aby se stala Evropa plně ateistickou.

[[User:Xhyvv00|Xhyvv00]] ([[User talk:Xhyvv00|talk]]) 13:52, 6 May 2018 (CEST)
----

'''Název simulace''': Simulace čekání vlakové soupravy cestujícími

'''Autor''': Evgeny Konoshenko

'''Typ modelu''': Multiagentní

'''Modelovací nástroj''': NetLogo

'''Popis modelu''': Předmětem této simulace je čekání vlaku na nádraží. Osoby přicházejí náhodně a budou pravidelně vyzvedávány vlakovou soupravou. Simulace bude navrhnuta tak, aby fungovala při jedné aktualizace za sekundu.

Vlaková souprava je tvořena jedním motorem a několika vozy. V dané simulaci motor má jenom první voz, což znamená, že vlak jede jedním směrem. Může být pouze 0 nebo 1 motor. Motor se vždy zastavuje po konci platformy.

Každý vůz má zátěž a může přijmout současně jednoho cestujícího. Pokud jsou vozy ale žádný motor, pak vlak opouští pravou stranu simulačního světa.
Osoby budou přicházet z dolní časti simulačního světa nahoru do platformy. Osoby se budou pohybovat nahoru, vlevo, vpravo, aby se zastavily naproti vozu. Osovy se nebudou pohybovat přes jiné osoby, ani se nebudou pohybovat dozadu. Osoby nebudou vstupovat do simulačního světa, pokud je platforma plná.
Po zastavení motoru, osoby budou moct nastoupit do vlaku.

Parametry modelu:
* Počet vozů
* Interval motoru (Počet sekund, než se vytvoří další motor)
* Interval osob (Počet sekund, než se vytvoří další osoba)
* Frekvence osob (Pravděpodobnost vytvoření osoby v daném intervalu)
* Rychlost simulace

'''Cíl''': Cílem simulace je optimalizovat dobu čekání vlaku cestujícími, a aby vlak odjížděl s maximálně využitou kapacitou. Dalším cílem je optimalizovat počet pasažérských míst na základě počtů poptávajících cestujících.

[[User:Xkone06|Xkone06]] ([[User talk:Xkone06|talk]]) 15:30, 6 May 2018 (CEST)
----

'''Název simulace:''' Simulace pastviny

'''Autor:''' Jan Reindl

'''Typ modelu:''' Multiagentní

'''Modelovací nástroj:''' NetLogo

'''Popis modelu:''' Model zachycuje situaci na pastvině (nebo v savanně), pastvina je pokryta trávou a nachází se v ní zvířata konzumující trávu a predátoři konzumující trávou vykrmená zvířata. Pokud zvířata spasou veškerou trávu na určitém poli, dojde k erozi půdy a pole se změní v poušť. Pokud je naopak pole dlouhou dobu nespasené, zaroste křovím.
Zvířata jsou přirozeně líná a zůstávají na jednom místě, dokud vše nespasou. Existence predátorů však uvádí zvířata v pohyb, takže nemají čas vše spást a změnit tak krajinu v poušť. Příliš mnoho predátorů však uloví všechna zvířata a pastvina zaroste křovinami a lesy.

Parametry modelu:

* Rychlost růstu rostlin
* Počet zvířat v pastvině
* Počet predátorů v pastvině
* Bohatost půdy

Cílem simulace je:

* Popsat vztah mezi počtem zvířat a predátorů v pastvině, a to včetně závislosti na bohatosti půdy (tedy kolik potravy může být maximálně k dispozici) a rychlosti růstu rostlin.
* Najít přibližný bod rovnováhy pro dlouhodobou udržitelnost modelu, popřípadě najít bod zvratu vedoucí k desertifikaci či k totálnímu zalesnění.

Možnosti rozšíření:

* V závislosti na případné složitosti či jednoduchosti modelu jej lze například rozšířit o různé druhy zvířat, tedy rozdělení skupiny zvířat na skot, ovce a kozy. Každý druh preferuje jiný druh rostlin a jejich konzumace má jiné následky pro ráz krajiny.
* Případně by šel model rozšířit o cílenou lidskou činnost (člověk může být teoreticky jedním z predátorů), ale nechci ji uvádět přímo, model by pak mohl skončit až příliš složitý.
[[User:Xreij15|Xreij15]] ([[User talk:Xreij15|talk]]) 18:13, 6 May 2018 (CEST)

----

'''Název simulace:''' Simulace pohybu zavazadel na letišti

'''Autor:''' Daniel Navrátil

'''Typ modelu:''' Multiagentní

'''Modelovací nástroj:''' NetLogo 6.0.3

'''Popis modelu:''' Předmětem tohoto modelu je simulace pohybu zavazadel na letišti. Letadla přiváží zavazadla, která je nutné z letadla vyložit a naložit na vozidla, která zavazadla převáží na pásy. Z pásu si pak cestující zavazadla odebírají. Zavazadla se rozlišují na lokální (zavazadla určená k odběru na daném letišti) a tranzitní (zavazadla určená k dalšímu převozu). Lokální zavazadla mají prioritu pro převoz, jelikož na ně již cestující vždy čekají.

Parametry modelu:

* Počet přivezených lokálních zavazadel
* Počet přivezených tranzitních zavazadel
* Počet vozidel zodpovědných za převoz zavazadel
* Kapacita vozidel

'''Cíl:''' Cílem simulace je optimalizovat čas doručení všech lokálních zavazadel až k cestujícím a najít efektivní počet vozidel při dané kapacitě a při daném počtu zavazadel.

[[User:Navd00|Navd00]] ([[User talk:Navd00|talk]]) 22:28, 6 May 2018 (CEST)

----

'''Název simulace:''' Simulace činnosti kavárny

'''Autorka:''' Mariia Alekseeva

'''Typ modelu:''' Systémová dynamika

'''Modelovací nástroj:''' VensimPLE

'''Definice problému:''' Dělám to na základě vlastní zkušenosti. Pracovala jsem jako baristka v nové kavárně několik měsiců, a pohopila jsem že i když z vnějšku to vypadá jako fajn, v podstatě je řizení takového podniku moc těžký a vystresujicí proces. Jsou entity mezi sebou vazené a skoro všechny mají vliv na uspech kavárny a manager má s tím počitat. Vždycky jsem myslela, že kdyby mohl to všechno nějak optimazovat a najit vazby meni entitami (jako spokojenost klientu, kvalita kavy, místo kavarny apod), měl by miň problemů.

'''Cíl:''' Spočitat náklady, pohopit kolik optimalně musíme utratit peněz aby byla kavárna popularní. A na zakladě situace na trhu a mzdy máme-li vůbec začinat ten podnik.
--[[User:Mashal|Mashal]] ([[User talk:Mashal|talk]]) 22:38, 6 May 2018 (CEST)

----

'''Název simulace:''' Můj zivot aneb jak poznat tu pravou (nefunguje mi na klávesnici písmeno “z” s háčkem)

'''Autor:''' Mai Duc Anh

'''Typ modelu:''' Multiagentní

'''Modelovací nástroj:''' NetLogo

'''Definice problému:'''

Jmenuji se ducan. Jsem hyperaktivní dítě (seriózně) ve věku 24 let původem z jihovýchodní Asie, programátor, nosím zlatočerné dioptrické ray bany (šestky na obou čočkách a lehký astigmatizmus) a od září pravidelně obcházím techno akce s příchutí MDMA. Pustili mě i do berlínského Berghainu, tolik polonahých gayů jsem v zivotě pohromadě neviděl. Momentálně hledám pěknou babu, resp. zenu svých snů.

Pokusím se proto co nejvěrohodněji nasimulovat jeden z mých nedávných týdnů. Den po dni, hodinu po hodině. To jest, part-time (life time) v proptech startupu Spaceflow, navštěvování státního edukativního institutu pro nabytí vědomostí a svatého papíru (doporučuju 4 dohody od Duška), lekce boxu, půlnoční strahovské procházky s partou kamarádů, rave party v Ankali, komunitní (rasově diskriminační) srazy mladých vietnamců v Zitné ulici, posilování lýtek ve fitku a další systematické, nahodilé, ale i nesmyslné činnosti.
Bude to 5 let co si zapisuju veškerou svojí denní aktivitu, s přesností na hodiny. Tímto zdravím pana kalendar z Gůgla, díky.

K věci. Během svých “dospělých” let jsem strávil dávku svého času s více či méně atraktivními/energickými/vášnivými/vyspělými zenami. Vytvořil jsem si nedávno i excel tabulku, kde jsem si je všechny ohodnotil v 15 kritériích na škále 0 do 100. Nakonec jsem si hodnoty zprůměroval a maximální skóre bylo osmdesát šest. Ano, vietnamský šovinista co bere extázi a chce ovládnout celou galaxii, těší mě.

V posledních 3 měsících se mi nedaří zadný vhodný objekt potkat (zenu), tudíz mi nezbýva nic jiného nez svůj zivot zmapovat, nasimulovat a zjistit, jak co nejideálněji tweaknout svůj denní rezim tak, abych zvýšil své šance potkat tu pravou. Na světě někde je, takze uz stačí být jen ve správnou dobu na správném místě.

'''Parametry modelu:'''

* Můj týdenní rezim

Pondělí
- 20 minut hygiena ve společných koupelnách na Strahově
- 7 hodin programování ve Spaceflow ve foru karlín
- 1 hodina oběd v Karlíně s náhodnou duší
- 2 hodiny boxu
- 1 hodina procházka s partou na petříně
- 1 hodina přesun/doprava v MHD

Úterý
- 20 minut hygiena
- 20 minut skype s mámou a tátou (jsou ve Vietnamu)
- šest hodin na VŠE
- 1 hodina oběd se spoluzáky
- 1 hodina přesun v MHD
- 3 hodiny vývojářský meetup v STRV

Pátek
- 20 minut hygiena
- 1 hodina oběd se spoluzackou
- šest hodin na VŠE
- 1 hodina posilování
- 1 hodina přesun v MHD
- 7 hodin taneční akce v Ankali

A tak dále ……

* Hustota vyskytu lidí/zen v konkrétních lokalitách - dle městských částí Prahy, ČSÚ
* Atraktivita (fyzická / duševní) - Gaussovo rozdělení (cíl je nad 87 percentil)
* Počasí - průměrné údaje za posledních 5 let v prvním týdnu května.
* Aktuální stav (svobodný, zadaný) - ČSÚ
* Věk (dle stromu zivota v ČR)
* Sexuální orientace (ČSÚ)
* Chemie (random)

'''Cíl simulace:'''

* Kolik vyhovujicich zen (skóre nad 87) lze potkat během jednoho pracovního týdne?
* Jak optimalizovat svůj denní rezim tak, abych zvýšil pravděpodobonst a šanci potkat svou spřízněnou duši.

[[User:Mai|Mai]] ([[User talk:Mai|talk]]) 23:31, 6 May 2018 (CEST)

Nevím jestli to budeš mít schvaleno, ale musím napsat že je to fakt skvělě
--[[User:Mashal|Mashal]] ([[User talk:Mashal|talk]]) 23:40, 6 May 2018 (CEST)

Assignment SS 2017/2018/cs

2018-05-06T00:02:32Z

Xnejd00: