Neue Funktionalität
Übersicht
VISSIM Fußgänger: Schneller am Ziel dank dynamischer Potentiale
Jeder von uns kennt diese Situation: Wir sind spät dran und versuchen, in letzter Minute einen Zug zu erreichen. Im Prinzip ist diese Aufgabe nicht allzu schwierig, wenn die Bahnhofshalle, die man noch durchqueren muss, nicht überfüllt wäre.
Hier ist der kürzeste Weg meist nicht der schnellste und es gilt abzuwägen, welchen man tatsächlich wählt. Am Ziel angekommen kann man – trotz der auf dem Weg gesammelten Informationen – normalerweise nicht sicher sagen, dass es sich um den schnellsten Weg handelte.
Solcherlei Alltagserschwernisse finden sich in der Modellierung der dynamischen Fußgängerbewegung wieder: Einerseits ist es sehr einfach, einem Fußgänger mit einer bestimmten Position und einem festgelegten Ziel den kürzesten Weg zuzuweisen. Andererseits gibt es keine Methode, die den Fußgänger über exakt den schnellsten Weg führt.
Die Fußgängersimulation in VISSIM 5.30 integriert eine neue Methode, die eine Abschätzung über die Richtung des schnellsten Weges macht, genannt Dynamisches Potenzial.
Dynamische Potenziale lassen die Fußgänger auch über größere Distanzen hinweg frühzeitig reagieren, etwa wenn eine größere Personengruppe entgegenkommt oder den geplanten Weg blockiert.
Ein großer Vorteil dieser Methode liegt darin, dass die Rechenzeit nur in geringem Maße von der Anzahl der betroffenen Fußgänger abhängt. Mathematisch handelt es sich um eine Berechnung der geschätzten verbleibenden Reisezeit durch numerische Integration der erwarteten inversen Gehgeschwindigkeiten. Die Methode lehnt sich an die „Fast Marching Method“ an, die in zahlreichen technischen und wissenschaftlichen Bereichen etabliert ist. Für die Anwendung in VISSIM wurde die Schätzung der erwarteten Gehgeschwindigkeit, die einen wichtigen Bestandteil der Berechnung darstellt, angepasst.
Mit der Kombination aus Dynamischen Potenzialen und Teilrouten in VISSIM 5.30 zeigt die PTV AG sich führend beim Thema der Routenplanung in der Fußgängersimulation – sowohl unter den Anbietern von Standardsoftware als auch im wissenschaftlichen Diskurs.
Neue Funktionen in VISSIM 5.20 / Fußgängersimulation
Wir freuen uns, Ihnen das Release von VISSIM 5.20 mit hilfreichen neuen Funktionen und Verbesserungen vorzustellen. Es steht seit September 2009 zur Verfügung.
Die Highlights sind:
- Unser erweiterter grafischer Signalzeiteneditor, mit dessen Hilfe Sie aufbauend auf einer Zwischenzeitmatrix Phasen und Phasenübergänge definieren und daraus Festzeitsignalprogramme erstellen oder PUA-Dateien für VAP erzeugen können. (Zusatzmodul VISSIG).
- Simulation von Ein- und Aussteigern an Haltestellen (VISSIM Fußgängersimulation).
- Nutzung der makroskopischen statischen Umlegung aus VISUM als Startlösung für die dynamische Umlegung in VISSIM.
- Neuer Dialog für die Auswahl von 3D-Objekten mit Anzeige aller Attribute (z.B. Zustände, Levels of Detail, Achsen- und Kupplungspositionen) in einer 3D-Vorschau.
- Eine 64-Bit-Edition für sehr große Netze.
Weitere Neuerungen in VISSIM 5.20 sind u.a.:
- Eine Schnittstelle zu Siemens-SCOOT.
- Beschleunigung des Analyzers.
- Direkter Import von SketchUp-3D-Modellen (Google Earth).
- Viele zusätzliche 3D-Modelle (Pkw, Lkw, Motorräder und Flugzeuge).
Darüber hinaus erhöhen zahlreiche kleinere Verbesserungen den Benutzerkomfort. Lassen Sie sich überraschen!
VISSIM Fußgängersimulation – neue Funktionen
Die Fußgängersimulation in VISSIM
Seit dem Release von VISSIM 5.1 gibt es ein neues Add-On-Modul zur Simulation von Fußgängern in VISSIM. Das noch junge und umfangreiche Modul wurde seit dem Release in einigen Servicepacks merklich erweitert. Hervorzuheben sind hier die Interaktion zwischen Fahrzeugen und Fußgängern, sowie eine Funktionalität, mit der man das Verhalten in Warteschlangen simulieren kann.
Zu Anwendungsprojekten gehören u.a. die bildliche Darstellung des Laufverhaltens der Zuschauer auf Fluchtwegen für „Das Fest“ in Karlsruhe (Anwendungsbeispiel, AVI Download) und für ein Stadion in Deutschland, sowie die Simulation des Umsteigeverhaltens von Fahrgästen in der North Melbourne Station in Australien.
Was ist der Unterschied zur bereits zuvor vorhandenen Fußgängerfunktionalität?
Bereits vor der Veröffentlichung von VISSIM 5.1 gab es die Möglichkeit Fußgänger in beschränktem Umfang in die Simulation einzubinden. Dabei waren die Fußgänger jedoch an Strecken gebunden und folgten der Dynamik des Fahrzeugmodells von Rainer Wiedemann. Ein Beispiel einer solchen Verwendung kann hier betrachtet werden.
Im neuen Add-On können sich die Fußgänger frei in zwei Dimensionen bewegen. Sie folgen dabei dem Social Force Modell von Prof. Helbing von der ETH Zürich. Dadurch ergibt sich zum Beispiel die Möglichkeit Gegenstromsituationen realistisch zu simulieren, da nun Spuren dynamisch entstehen und wieder zerstört werden können (Anwendungsbeispiel, AVI Download) . Eine aktualisierte Version des obigen Beispieles am Brandenburger Tor befindet sich hier. (Anwendungsbeispiel, AVI Download)
Interaktion zwischen Fahrzeugen und Fußgängern
VISSIM ist die einzige mikroskopische Verkehrssimulation, die eine wechselseitige Berücksichtigung von Fahrzeugen und Fußgängern auf der Ebene einzelner Zeitschritte erlaubt (Anwendungsbeispiel, AVI Download). Die realistische Simulation des Verhaltens von Fußgängern macht es dabei möglich, auch Verstöße gegen Verkehrsregeln, z.B. das Nichtbeachten einer Lichtsignalanlage (Anwendungsbeispiel, AVI Download) oder ein aus der Dynamik des Systems entstehendes Brechen einer Vorfahrtsregel zu modellieren (Anwendungsbeispiel, AVI Download).
Warteschlangen
Service Pack 6 enthält Warteschlangen als neues Objekt. Wo Wartezeiten bislang nur als ungeordnetes Pausieren der Fußgänger möglich waren, können sich diese nun in einer geordneten Warteschlange aufstellen. Die Servicedauer des jeweils vordersten Wartenden ergibt sich aus einer vom Anwender frei definierbaren Zeitverteilung (Anwendungsbeispiel, AVI Download).
In Zukunft wird diese Funktionalität ausgebaut und an die unterschiedlichen Varianten von Warteschlangen angepasst werden.
Neue Funktionen in VISSIM 4.30
Konfliktflächen
Mit Konfliktflächen kann, alternativ zu den Querverkehrsstörungen, die Vorfahrt an Kreuzungen festgelegt werden. Wir erwarten, dass sie die Querverkehrsstörungen in den meisten Fällen ersetzen werden, da sie leichter zu definieren sind und das resultierende Fahrverhalten intelligenter ist.
Eine Konfliktfläche existiert per Definition immer dort, wo sich zwei Strecken in VISSIM überlappen. Für jede Konfliktfläche kann die Strecke ausgewählt werden, die Vorfahrt hat, oder die Konfliktfläche ist passiv und hat keinen Einfluss auf die Fahrzeuge.
Die wesentliche Verbesserung des Fahrverhaltens besteht darin, dass die Fahrer planen, wie sie die Konfliktfläche überqueren. Ein wartepflichtiger Fahrer beobachtet die Fahrzeuge im Hauptstrom und entscheidet, wann er einfährt. Dabei plant er einen Beschleunigungsverlauf für die nächsten Sekunden, der es ihm ermöglicht, die Konfliktfläche zu durchfahren, wobei er die Situation hinter der Konfliktfläche berücksichtigt: Wenn er weiß, dass er dort aufgrund von anderen Fahrzeugen anhalten oder langsamer fahren muss, so veranschlagt er mehr Zeit, um die Konfliktfläche zu überqueren oder entschließt sich, noch zu warten.
Auch die Fahrzeuge im Hauptstrom reagieren auf die Konfliktflächen: konnte ein kreuzendes Fahrzeug die Fläche nicht vollständig überqueren, weil der Fahrer die Situation falsch eingeschätzt hat, so bremst das Fahrzeug im Hauptstrom oder hält an. Und falls sich ausgehend von einer Signalanlage stromabwärts der Konfliktfläche ein Stau bildet, versuchen die Fahrzeuge im Hauptstrom, nicht auf der Konfliktfläche zu halten, um den kreuzenden Verkehr nicht zu blockieren. Dies wird erreicht, indem sich die Fahrer einen ähnlichen Plan zum Überqueren der Konfliktfläche machen wie die wartepflichtigen Fahrzeuge.
Konfliktflächen steuern somit das Fahrverhalten in einer Weise, die zuvor durch das Zusammenwirken mehrerer Querverkehrsstörungen modelliert wurde. Der eigentliche Nutzen besteht jedoch darin, dass die Planung des Fahrverhaltens modelliert wird: so kommen die simulierten Fahrer in VISSIM ihren realen Vorbildern noch näher.
Der VISSIM-Analyzer
VISSIM 4.30 enthält die erste Version des VISSIM-Analyzers. Mit dem Analyzer können einfach und schnell berichtsfähige Auswertungen von Simulationsläufen definiert und erstellt werden. Der Analyzer sammelt Daten aus einem oder mehreren Simulationsläufen in einer Datenbank. Nach der Simulation kann die gewünschte Art der Auswertung für einen bestimmten Teil des simulierten Netzes festgelegt werden. Die Ergebnisse werden gefiltert und entsprechend aggregiert und dann nach Microsoft Excel exportiert., wo sie in vordefinierten Berichten dargestellt werden. Aus Excel können sie dann einfach ausgeschnitten und in andere Dokumente eingefügt werden. Außerdem können PDF-Dokumente und XML-Dateien exportiert werden.
Eine sehr praktische Funktionalität des Analyzers ist das Zusammenfassen der Ergebnisse aus mehreren Simulationsläufen mit unterschiedlichen Startzufallszahlen und die Berechnung von Mittelwerten und Standardabweichungen.
Internes COM-Scripting
Wie in jedem Release wurde die COM-Programmierschnittstelle von VISSIM durch eine Vielzahl neuer Funktionen erweitert, wie z.B. den Zugriff auf den Zustand eines 3D-Objektes, auf den Zustand von Signalgruppen oder auf benachbarte Fahrzeuge. In VISSIM 4.30 können COM-Skripte aber auch auf eine neue Weise ausgeführt werden. Im Hauptmenü können im Menü Skripte Visual Basic- oder Python-Skripte innerhalb von VISSIM ausgeführt werden. So wird einerseits eine wesentlich höhere Ausführungsgeschwindigkeit erzielt, und andererseits muss kein VISSIM-Objekt erzeugt oder eine Netzdatei geöffnet werden, weil das Skript mit dem aktuell in VISSIM geladenen Modell startet.
Export in High-End-Animationssoftware
Eine der meistgeschätzten Funktionen in VISSIM ist die 3D-Animation des simulierten Verkehrs, weil sie Laien und Entscheidungsträgern die Arbeit des Verkehrsplaners anschaulich macht. Um noch realistischere Simulationsvideos zu erhalten, nutzen einige VISSIM-Anwender die Simulationsergebnisse in spezialisierten Animationssoftwareprodukten und erstellen Videos mit Hilfe dieser Tools.
Eine neue Funktionalität in VISSIM 4.30 vereinfacht diesen Vorgang: Anwender können Netzdaten und Fahrzeugtrajektorien in einer Textdatei speichern, die dann in Autodesks 3ds Max-Software importiert werden kann. Skripte in der Autodesk Makrosprache sorgen für den Import dieser Dateien in 3ds Max.
Integriertes Verfahren zur Durchführung von Mehrfachsimulationen
Aufgrund des stochastischen Charakters des Simulationsmodells sind mehrere Simulationsläufe mit unterschiedlichen Startzufallszahlen erforderlich, um statistisch abgesicherte Ergebnisse zu erhalten. Die automatische Wiederholung von Simulationsläufen ist nun direkt in VISSIM integriert.
Der Benutzer legt dabei die Startzufallszahl, den numerischen Abstand, sowie die Anzahl der erforderlichen Simulationsläufe fest und bestimmt das Verzeichnis für die Auswertungsdateien, welche durch die Startzufallszahl gekennzeichnet werden.
Texturmanager
Mit Hilfe des Textur-Managers können in der 3D-Ansicht realistische Oberflächen von Straßen und ihrem Umfeld hinterlegt werden. Zudem ist mit nur einem Klick möglich eine originalgetreue Darstellung des Himmels einzufügen.
Vielseitige Darstellungsformen für statische 3D Objekte
Statische 3D Objekte, die in der VISSIM 3D-Darstellung eingesetzt werden, können verschiedene Anzeigezustände aufweisen. Eine Umschaltung der Anzeigezustände wird über die COM-Schnittstelle gesteuert, während die Definition der Zustände über das Zusatzmodul VISSIM 3D Modeler (V3DM) erfolgt.
Mögliche Anwendungen hierfür sind z.B. die Darstellung von beweglichen Toren, Wechselverkehrszeichen, Zugbrücken, Schranken usw.
Verbesserung des Konvergenzverhaltens in der dynamischen Umlegung
Zur Verbesserung des Konvergenzverhaltens kann bei der dynamischen Umlegung in VISSIM 4.20 die MSA-Methode (Method of Successive Averages) alternativ zur expotentiellen Glättung der Streckenkosten verwendet werden.
Zudem wurde die Alternativroutensuche durch benutzerdefinierte stochastische Veränderungen der Streckenkosten verbessert.
Erweiterung der Schnittstellen
In der neuen Version VISSIM 4.20 wird die COM-Schnittstelle durch Callback-Funktionen erweitert, die das Überschreiben ausgewählter interner VISSIM-Funktionen durch den Benutzer zulassen. Auch wurde der Zugriff über die COM-Schnittstelle für eine Reihe von Netzelementen erweitert: Detektoren, Visualisierungsaufzeichnungen, Wunschgeschwindigkeitsentscheidungen, Langsamfahrbereiche, Fahrzeuggewicht, Parkplätze usw.
Interessant für Hersteller von Signalanlagen ist die neue DLL-basierte Schnittstelle zu Signalsteuerungen, welche die bisherige DDE-Technologie ablöst. Verbunden hiermit ist eine effizientere und leichter verständliche Programmierumgebung.
Zwar kann die alte Schnittstelle weiterhin verwendet werden, doch der Wechsel zur neuen DLL-Schnittstelle ist ohne große Umstellungen möglich, da die vorhandenen Funktionen der DDE-Schnittstelle auch in der DLL-Schnittstelle zur Verfügung stehen.
