Výběr vhodného typu křižovatky

Název simulace: Výběr vhodného typu křižovatky

Autor: Vela Tomáš, velt02

Modelovací nástroj: NetLogo

Definice problému

Křižovatky na pozemních komunikacích jsou místa, kde se protínají dopravní trasy vedoucí z různých směrů, ale zároveň jsou to i místa, která, pokud jsou nevhodně řešená, zapříčiňují mnohdy vznik dopravních kongescí, a dokonce i vznik dopravních nehod. Řešeným problémem je místo křížení dvou komunikací s omezeným prostorem pro výstavbu řešení. Jelikož při průjezdu křižovatkou může být řidič zdržen například z důvodu dávání přednosti v jízdě nebo kvůli čekání na signál volno u křižovatky se světelným signalizačním zařízením (dále SSZ), tak hlavním sledovaným parametrem je průměrné zdržení v křižovatce, neboť tento parametr určuje kvalitu dopravy v místě křížení.

Metoda

Simulaci je implementována jako agentní simulace. Řidiči se chovají jako samostatní agenti, na které působí prostředí a kteří se navzájem ovlivňují svým chováním.

Model

Modelovaná plocha je o velikosti 64x64 patchů. Pole není uzavřené, ale vozidla, která se dostanou za hranici pole, zahynou. Ramena křižovatky jsou široká celkem 9 patchů (2x 4 patche na směr a mezi nimi 1 patch na bílou dělící čáru) a na sebe navzájem kolmá a vytváří tedy symetrický kříž se středem v bodě 0,0. Kolem bodu 0,0 je samotné řešení křižovatky, pro které byly vytvořeny tři typy. Dva typy jsou průsečné křižovatky, které jsou velikostí identické, tj. čtverec o velikosti 9x9 patchů. Poslední typ je kruhový objezd s modifikovatelnou velikostí.

Do modelu jsou vozidla přidávána na začátek jednotlivých ramen. Frekvenci je možné ovládat pomocí slideru „new-cars-frequency“. Maximální počet vozidel na mapě je možné také ovládat, a to pomocí slideru „max-cars“. Jednotlivé směry, ze kterých vozidla přijíždí a do kterých mají namířeno, je možné ovládat pomocí slideru „from-xxxx“, respektive „to-xxxx“ (za xxxx dosaďte jeden ze čtyř světových směrů).

Společné parametry pro všechny typy řešení

Frekvence vozidel (new-cars-frequency) – Nastavitelné v rozmezí od 0 do 100 %. Defaultně je nastaven parametr na 75, což představuje aktuální intenzitu dopravy. Při nastavení na 100 % vozidlo přibude v průměru jednou za 4 tiky.

Maximum vozidel (max-cars) – Parametr nastavitelný od 0 do 20 vozidel, která se mohou nacházet v jednu chvíli na mapě.

Časoprostorová mezera (time-gap) – Parametr v rozmezí od 2 do 4, který modifikuje potřebnou časoprostorovou mezeru řidičů, pro provedení manévru. Kolize vozidel však narůstají při nižší hodnotě. Při kolizi jsou vozidla odstraněna.

Ze směru (from-xxxx) – V rozmezí od 0 do 100. Pomocí nastavení jednotlivých směrů se budou s nastavenou preferencí vytvářet vozidla z daných směrů. Příklad: from-north = 100, from-south = 50, from-east = 50, from-west = 0; celkem 200, ze severu (100/200) se vytvoří průměrně tedy každé druhé auto, z jihu (50/200), resp. východu (50/200) to bude průměrně každé čtvrté a ze západu (0/200) se nevytvoří žádné.

Do směru (to-xxxx) – Analogicky řešení „from-xxxx“. Pokud padne při výtváření vozidla stejný směr „from“ a „to“, tak se směr „to“ přenastaví na opačný směr (otáčení v křižovatce směrem zpět není povoleno, ani na kruhovém objezdu).

Limit – Poté, co křižovatkou projede daný počet vozidel, se simulace zastaví. Nastavitelný. Defaultně 4000.

Průměrná doba zdržení (average-waiting-time) – Sledovaný parametr, který se získává podílem součtu všech dob, kdy vozidla nebyla v pohybu (wait-time), a celkovým počtem vozidel, která úspěšně projela křižovatkou (went-through). Parametr se tedy mění až ve chvíli, kdy vozidlo zahyne na hranici mapy.

Křižovatka s upravenou předností v jízdě (Crossroad) - Použití pomyslného dopravního značení "Stůj, dej přednost v jízdě!" na dvou protilehlých ramenech křižovatky (na západním a východním). Řidiči, příjíždějící ke křižovatce z těchto směrů, musí zastavit na určitou dobu na „STOP čáře“ vytvořené pomocí červených patchů na hranici křižovatky. Dále pak dávají přednost v jízdě vozidlům z hlavních směrů, a pokud odobčují doleva, tak dávají přednost i protijedoucím vozidlům, pokud tato vozidla také neodbočují vlevo. Vozidla z hlavních směrů dávají přednost v jízdě pouze protijedoucím vozidlům, pokud odbočují doleva, ale pokud protijedoucí vozidla odbočují také vlevo, tak jedou současně. Křižovatku je možné modifikovat přidáním odobočovacího pruhu doprava na hlavních směrech. Parametry: waiting-time – Minimální doba, po kterou bude řidič čekat na „stop čáře“. Doba stání je náhodná a pohybuje se v rozmezí od 7 do 12 č.j. (časových jednotek). Odbočovací pruh (turning-lane) – Modifikovatelné přepínačem s možnostmi ON/OFF. V pozici ON je vytvořen na hlavních dopravních směrech odbočovací pruhu doprava, který si vozidla s tímto směrem vždy vyberou. Světelně řízená křižovatka (Traffic lights) Použití pomyslného světelného signalizačního zařízení. Implementováno pomocí pruhů (analogicky k „stop čára“) na hranici křižovatky, které mění barvu ze zelené přes oranžovou na červenou a z červené přes žlutou na zelenou. Zelená značí signál „volno“ a řidiči z těchto směrů mají přednost v jízdě. (platí klasická pravidla při odbočování vlevo). Při žluté barvě mohou řidiči již vjet do křižovatky. Při oranžové barvě je řidič nucen zastavit, pokud již není v křižovatce (slouží k vyklizení křižovatky). Při červené barvě značící signál „STOP“ jsou řidiči povinni zastavit na hranici křižovatky. Parametry: Zelená SEVER-JIH (green-lenght-north-south) – Nastavitelný parametr od 0 do 75. Určuje dobu, po kterou bude „svítit“ signál volno z daného směru. Zelená ZÁPAD-VÝCHOD (green-lenght-west-east) – Nastavitelný parametr od 0 do 75. Určuje dobu, po kterou bude „svítit“ signál volno z daného směru. Žlutá (yellow-length) – Nastavitelný parametr v rozmezí od 4 do 15, který ovlivňuje dobu trvání mezifáze se žlutou a oranžovou barvou pruhů na hraně křižovatky. Odbočovací pruh (turning-lane) – Stejné jako u typu „Crossroad“.

Kruhový objezd (Roundabout)– Průměr kruhového objezdu je modifikovatelný sliderem „roundabout-radius“. Mění se tak i vzdálenost jednotlivých ramen křižovatky. Parametry: Průměr kruhového objezdu (roundabout-radius) – Nastavitelný parametr v rozmezí od 9 do 11. Určuje vnější průměr kruhového objezdu. Vnitřní průměr je o velikosti: vnější – 5.