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TRFS: desenvolvimento de um protótipo para simulação microscópica de tráfego

Author(s): Gamboa, João Pedro Sousa

Date: 2016

Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.21/6065

Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa

Subject(s): Simulação; Tráfego; Microssimulação; Vissim; Simulation; Traffic; Microsimulation; Car-following


Description

Nas últimas décadas, com o aumento do poder de processamento dos computadores disponíveis para o utilizador comum, tem-se verificado uma crescente adesão a meios informáticos que permitem a análise e resolução de problemas de engenharia de formasignificativamente mais eficiente e, frequentemente, mais fiel à realidade do que recorrendo aos métodos simplificados clássicos. No âmbito da Engenharia de Tráfego, observa-se não só a tentativa de adaptação dos modelos analíticos a formatos informáticos, mas também o desenvolvimento de programas informáticos que permitem a criação e representação de modelos que simulam o comportamento dos utilizadores da rede viária a diferentes escalas. Por um lado, ao nível macroscópico, observa-se a evolução dos fluxos de tráfego na rede (simulação macroscópica) e, por outro, ao nível microscópico, no qual se desenvolve o modelo à escala do individuo, simula-se o comportamento de cada agente e a sua influência no desempenho da rede (simulação microscópica ou microssimulação). Neste documento, expõem-se os campos de aplicação comercial e académica das ferramentas de simulação de tráfego disponíveis no mercado, comparando as funcionalidades presentes em cinco dos programas de simulação mais populares e guiando o leitor para a escolha da ferramenta de análise de tráfego apropriada às suas necessidades. Adicionalmente, é apresentada uma metodologia para o desenvolvimento de modelos de simulação microscópica, uma avaliação das limitações destes modelos e uma análise da forma como os resultados obteníveis com ferramentas de simulação se comparam com metodologias analíticas clássicas (HCM – Highway Capacity Manual). Finalmente, apresentam-se os modelos comportamentais de car-following e lane changingque atuam na inteligência artificial dos condutores presentes na rede e desenvolve-se um simulador de tráfego em Java. Este último, com a finalidade de permitir a análise da influência dos parâmetros de calibração dos modelos comportamentais no tráfego, possibilitando ao utilizador a sua manipulação em tempo real. Adicionalmente, efetua-se uma revisão do programa comercial Vissim [1], demonstrando as etapas e precauções a tomar no desenvolvimento de um modelo. Neste âmbito, desenvolvese um modelo da implementação de uma via de alta ocupação na praça de portagens da ponte 25 de Abril, em Lisboa, Portugal.

Abstract: Over the course of the last few decades, along with the advancements in processing power of personal computers, there has been a growing gravitation towards the use of programmatic means for the analysis and resolution of engineering problems in a more efficient fashion and, frequently, with a better representation of reality than classic simplified methodologies. In Traffic Engineering we perceive, not only the adaptation of analytical models to computerized environments for greater efficiency, but also the development of software capable of simulating the behaviour of individual drivers at multiple scales. First, at the macroscopic level, where it’s possible to see the evolution of traffic flows throughout the network and, more recently, at the microscopic level, where each driver and its influence on the network’s performance measures is tracked and analysed individually. This kind of models are entitled, respectively, macrosimulation and microsimulation. This document presents the scope of commercial and academic application of the traffic simulation tools available in the market, as well as the comparison between the functionalities of five of the most popular microsimulation software packages, guiding the reader for the choice of the most appropriate tool for the job. Additionally, it demonstrates a methodology for the development of simulation models, the limitations of their use and also the relationship between the results that one can obtain from simulation and classic analytical methodologies such as the Highway Capacity Manual. Finally, a review of driver behaviour models is presented, such as the car-following and lane changing models that operate in the artificial intelligence of drivers replicated by simulation applications. A stand-alone software for the analysis of the effects of model parameters in the traffic simulation is developed. This application intends to provide users the ability to change the value of each parameter in real time, visualizing its influence on the driving behaviour. Additionally, an appraisal of the commercial software package Vissim (PTV) is made, demonstrating the steps and precautions required for the development of a microsimulation model. Also, a model of the toll plaza leading to the Tagus Bridge, in Lisbon, Portugal is developed, to showcase the functionalities that are possible to obtain using simulation software.

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Vias de Comunicação e Transportes

Document Type Master thesis
Language Portuguese
Advisor(s) Martins, Paulo José de Matos
Contributor(s) Gamboa, João Pedro Sousa
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