Транзим
TRANSIMS (система моделирования TRansportation ANaанализ) представляет собой интегрированный набор инструментов, разработанный для проведения анализа региональной транспортной системы. С целью сделать TRANSIMS постоянным общедоступным ресурсом, доступным транспортному сообществу, TRANSIMS предоставляется в соответствии с Соглашением НАСА об открытом исходном коде версии 1.3.
Фон
[ редактировать ]TRANSIMS — интегрированный набор инструментов для проведения анализа региональной транспортной системы на базе микросимулятора клеточных автоматов . Он использует новую парадигму моделирования индивидуальных путешественников и их мультимодальных перевозок на основе синтетических популяций и их деятельности. По сравнению с другими моделями транспортных агрегатов, TRANSIMS представляет время последовательно и непрерывно, а также подробные сведения о людях и домохозяйствах. Его зависящая от времени маршрутизация и микросимулятор с участием человека также отличаются от других агрегатных моделей.
Методология
[ редактировать ]Обзор
[ редактировать ]Цель методологии — загрузить трафик в сеть и выполнить итерацию в направлении равновесия Нэша . Субмодули включают в себя синтезатор популяции, генератор активности, планировщик маршрутов и микросимулятор. Обратная связь от модулей будет следующей входной информацией по мере итерации процесса уравновешивания. Путешественники моделируются так, чтобы выбирать более короткий путь, который лучше всего подходит для всего населения, а не значительно лучший маршрут. Одним из важных ограничений является то, что путешественники выбирают вид транспорта в соответствии с опросами путешествий, а не для оптимизации своих потребностей в поездках.
-
Базовая методология TRANSIMS
Входные данные
[ редактировать ]На этом этапе TRANSIMS создает дорожную сеть, транзитную сеть, а также графики движения. Обычно уличные и транспортные сети можно получить в городских планирующих организациях . Сети можно экспортировать из других инструментов анализа трафика в довольно простой табличный формат для ввода в TRANSIMS. В TRANSIMS встроено несколько функций для редактирования сетей. Он может использовать некоторые распространенные инструменты и форматы ГИС ( шейп-файлы ) для редактирования и визуализации сети. Он также может понимать важные географические информационные системы , такие как система государственной плоскости , универсальная поперечная система Меркатора и т. д. Существуют проблемы с сетевыми данными. Уличная сеть обычно доступна через общественную Census Tiger/Line, коммерческую NavTeq и особенно через сети, подготовленные и поддерживаемые MPO. Однако необходимы многие детали, которые обычно не предоставляются общими источниками данных, такие как светофоры, полосы поворота и т. д. Кроме того, уличная сеть должна быть топологически подходящей, то есть связи между ссылками должны быть последовательными и репрезентативными. Транспортная сеть должна быть совместима с уровнем уличной сети. Данные обычно должны быть собраны из нескольких независимых источников. Автобусы движутся вместе с движением транспорта, поэтому результаты могут противоречить исходному расписанию движения автобусов.
Синтезатор населения
[ редактировать ]Этот шаг заключается в имитации населения региона, чтобы гарантировать, что демографические данные точно соответствуют реальному населению, а распределение домохозяйств пространственно приближается к распределению населения региона. Подробные функции синтеза населения включают создание синтетических домохозяйств на основе данных группы переписных кварталов , разработку демографических характеристик каждого домохозяйства (доход, члены и т. д.), размещение каждого синтетического домохозяйства на звене транспортной сети (места деятельности), и распределение транспортных средств по каждому домохозяйству (совместное использование транспортных средств и поездок внутри домохозяйства). [1] [2] На этом этапе применимы два типа данных. Данные STF3 — это агрегированные данные, описывающие относительно небольшие регионы, называемые группами блоков, а PUMS — это дезагрегированные данные, охватывающие гораздо большую территорию и сокращенные до 5% выборки. [3] [4]
Одной из проблем на этом этапе является то, что экстраполяция данных переписи может быть неточной. Кроме того, необходимы дополнительные данные о землепользовании для надлежащего распределения домохозяйств по местам деятельности.
-
Ввод и вывод синтезатора совокупности
Генератор активности
[ редактировать ]Этот шаг заключается в определении домашних занятий, приоритетов деятельности, мест занятий, времени занятий, а также предпочтений в отношении режима и поездок. Этот шаг требует ввода дополнительных данных для назначения отдельных действий. Основными входными данными является подробное обследование деятельности, которое является репрезентативным. Общий процесс распределения видов деятельности заключается в сопоставлении синтетических домохозяйств с соответствующими обследованными домохозяйствами на основе собранных социально-экономических данных. Кроме того, к записям обследований применяются небольшие случайные вариации, чтобы избежать точного дублирования для множества различных синтетических домохозяйств. На основе введенных демографических данных для каждого домохозяйства будет составлен список видов туристической деятельности. Эта деятельность будет обозначаться как «домашняя» или «индивидуальная» деятельность. С каждым действием связан набор параметров, определяющих важность действия, продолжительность действия и интервал времени, в течение которого действие должно выполняться, если оно вообще выполняется (например, работа является обязательной, поэтому рабочая поездка должна быть сделано, но поездка за покупками обычно не так важна и может быть пропущена в определенный день, если планирование слишком сложное). Для обязательных действий будут указаны такие места, как домашний адрес, а также адреса рабочего места и школы. Места других видов деятельности (шоппинга) не указаны — планировщик выберет их из списка для данного населенного пункта. [5] Предпочтение режима также моделируется на основе записей опросов, а не оптимизации маршрута.
Перед генератором активности стоит несколько задач. Ограниченный размер выборки в опросе может привести к грубому распределению видов деятельности. Это во многом зависит от наличия недавнего и актуального обследования деятельности, а также подробной информации о зонировании, требующей ручной корректировки. Наконец, это может привести к появлению нелогичных моделей активности в определенных регионах.
Планировщик маршрутов
[ редактировать ]Этот шаг заключается в считывании ранее сгенерированных отдельных действий и определении самого быстрого маршрута в это время дня. Планировщик маршрутов имеет несколько особенностей. Маршруты домохозяйств скоординированы, чтобы обеспечить возможность совместного использования поездок. Алгоритм включает зависящую от времени оптимизацию сети на основе задержек на линии связи, которые меняются в течение дня. Маршрутизатор не выбирает режим транспортировки, а находит лучший маршрут с учетом этого режима. Маршрутизатор начинает с использования известной функции распределения трафика BPR+ для оценки задержек каналов на основе количества поездок, маршрутизируемых по каждому каналу. [6] Затем он определяет оптимальный маршрут для каждой поездки и создает точные планы поездок. План поездки представляет собой последовательность режимов, маршрутов и запланированного времени отправления и прибытия в пункты отправления и назначения, а также средств изменения режима, предназначенных для перемещения людей к местам деятельности. [7]
-
Ввод и вывод планировщика маршрутов
Микросимулятор
[ редактировать ]Этот шаг заключается в ежесекундном выполнении всех планов поездок, созданных маршрутизатором, по всей сети. Он использует принципы клеточных автоматов для анализа взаимодействия между отдельными транспортными средствами. Микросимулятор постоянно производит индивидуальные местоположения всех путешественников и транспортных средств. Микросимулятор и маршрутизатор работают в итеративном цикле, чтобы уравновесить назначенный трафик в сети. Микросимулятор следует этим планам перемещения и определяет новый набор задержек соединения, которые используются для замены тех, которые ранее использовались маршрутизатором. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие.
-
Микросимулятор ввода и вывода
Обратная связь
[ редактировать ]Обратная связь применяется к процессу уравновешивания, повторяющемуся между маршрутизатором и микросимулятором. Благодаря модулю обратной связи некоторые маршруты могут оказаться невозможными. Эти действия затем передаются обратно генератору действий для определения подходящих альтернатив. Некоторым планам поездок невозможно следовать в микросимуляторе из-за зависящих от времени перекрытий дорог и других триггеров. В этом случае пользователи с этими планами передаются обратно на маршрутизатор для получения новых предложений по маршрутизации.
Результаты
[ редактировать ]TRANSIMS может создавать совокупные результаты, сравнимые с традиционными инструментами анализа. Микросимуляция может привести к получению очень подробных моментальных данных, например точного местоположения каждого путешественника в любой момент времени. Поскольку объем данных трудно понять, результаты необходимо эффективно визуализировать. Обычно используемые инструменты визуализации включают оригинальный визуализатор TRANSIMS, fourDscape и (программный) визуализатор Balfour, ArcGIS и аналогичные инструменты ГИС, Google Earth и NASA World Wind , Advanced Visualization ( NCSA ) и NEXTA .
Приложения
[ редактировать ]В сфере транспорта было много дискуссий о том, насколько широко будет распространен TRANSIMS, что породило несколько школ мысли. Скептики полагают, что большие требования к данным, компьютерным требованиям и требованиям к обучению ограничат использование TRANSIMS горсткой крупнейших MPO. Вторая точка зрения заключается в том, что нормативные требования быстро заставят использовать TRANSIMS во многих регионах. Такое ускоренное внедрение TRANSIMS может превысить возможности персонала проекта по поддержке пострадавших регионов. Последняя точка зрения заключается в том, что вначале TRANSIMS действительно будет использоваться в основном крупными MPO, решающими особенно сложные вопросы планирования перевозок. Впоследствии TRANSIMS разовьется в версии, которые будут более подходящими для MPO с меньшим штатом сотрудников и различными потребностями в анализе. Опыт работы с более ранними версиями программного обеспечения показывает, что последний сценарий наиболее вероятен. Это также наиболее многообещающий сценарий, позволяющий менее болезненным образом донести новые технологии до самой широкой аудитории. [8]
Тематическое исследование в Далласе
[ редактировать ]В случае с Далласом основное внимание уделялось разработке микромоделирования в TRANSIMS, которое было бы достаточно надежным для выполнения маршрута путешествия каждого человека в городском регионе. Разработанное микромоделирование ограничивалось автомобильными поездками, а также были разработаны методы использования существующей информации о зональном производстве/достопримечательностях NCTCOG в качестве источника спроса на поездки в системе. Микросимуляция выполнила около 200 000 поездок (с 5:00 до 10:00) по территории площадью 25 квадратных миль (65 км2). 2 ) учебная территория. Он работал в режиме реального времени на пяти рабочих станциях SUN SPARC («реальное время» означает, что пятичасовой период занимал пять часов). [8]
Пример из Портленда
[ редактировать ]В отличие от вопроса планирования «реального мира», который рассматривался в Далласе, в тематическом исследовании в Портленде изучалось влияние различных типов данных на результаты и чувствительность TRANSIMS. Возможности планирования маршрутов и микромоделирования, разработанные для Далласа, были расширены и теперь включают в себя большие транспортные средства, транзитные транспортные средства и транзитных пассажиров. Сюда входят сложные задачи по включению в базу данных всех расписаний транзитных транспортных средств, различных эксплуатационных характеристик железнодорожного транспорта и автобусов, а также моделирования взаимодействия транзитных транспортных средств и частных транспортных средств. На рассмотрении находились два теста на чувствительность. В первом тестировался эффект создания синтетических местных улиц вместо реалистичного кодирования каждой улицы в регионе. Второй тест исследовал эффект синтеза планов светофоров. Чтобы проверить чувствительность этой и других моделей, сотрудники Портленда собрали реальные планы местных улиц и светофоров для сравнения с результатами синтеза. [8] Эти тесты определили влияние синтеза данных на чувствительность моделей TRANSIMS.
Ссылки
[ редактировать ]- https://code.google.com/p/transims/
- https://web.archive.org/web/20120415123916/http://tmiponline.org/Clearinghouse/Subject-Category/TRANSIMS.aspx
- ^ Гуин, Ангшуман., Введение в TRANSIMS , март 2010 г., https://t-square.gatech.edu/access/content/group/28974.201002/Introduction_to_TRANSIMS_Part1.pdf .
- ^ Бекман, Ричард Дж.; Бэггерли, Кейт А.; Маккей, Майкл Д., Создание синтетических базовых популяций , [1]
- ^ Гуин, Ангшуман., Введение в TRANSIMS , март 2010 г., https://t-square.gatech.edu/access/content/group/28974.201002/Introduction_to_TRANSIMS_Part1.pdf .
- ^ Смит, ЛаРон; Бекман, Ричард; Бэггерли, Кейт; Энсон, Дуг; Уильямс, Майкл., TRANSIMS: Система транспортного анализа и моделирования: Краткое описание и статус проекта , 1995, http://ntl.bts.gov/DOCS/466.html.
- ^ Смит, ЛаРон; Бекман, Ричард; Бэггерли, Кейт; Энсон, Дуг; Уильямс, Майкл., TRANSIMS: Система транспортного анализа и моделирования: Краткое описание и статус проекта , 1995, http://ntl.bts.gov/DOCS/466.html.
- ^ Гуин, Ангшуман., Введение в TRANSIMS , март 2010 г., https://t-square.gatech.edu/access/content/group/28974.201002/Introduction_to_TRANSIMS_Part1.pdf .
- ^ Смит, ЛаРон; Бекман, Ричард; Бэггерли, Кейт; Энсон, Дуг; Уильямс, Майкл., TRANSIMS: Система транспортного анализа и моделирования: Краткое описание и статус проекта , 1995, http://ntl.bts.gov/DOCS/466.html.
- ^ Перейти обратно: а б с «Раннее развертывание TRANSIMS: тематический документ» (PDF) . Арлингтон, Техас . Август 1999 г. Архивировано из оригинала (PDF) 27 мая 2010 г. . Проверено 26 мая 2023 г.
Программа улучшения модели путешествий