Grundlagen zur Berechnung der dynamischen Umlegung

Das Prinzip der dynamischen Umlegung zeigt ein Flussdiagramm (Flussdiagramm dynamische Umlegung).

Der Schnellstart zeigt Ihnen die wichtigsten Schritte und Einstellungen, die für die Dynamische Umlegung notwendig sind, nachdem Sie das Vissim-Netz modelliert haben (Schnellstart Dynamische Umlegung).

Die dynamische Umlegung wird in Vissim durch iterierte Simulation berechnet. Dabei wird das modellierte Straßennetz nicht nur einmal, sondern immer wieder simuliert. Die Fahrer wählen dabei den Weg durch das Netz auf Basis der Erfahrungen, die sie während der vorhergehenden Simulationen gemacht haben. Die Modellierung dieses „Lernprozesses” setzt sich aus folgenden Teilaufgaben zusammen:

• Vissim berücksichtigt bei der Suche der Wege von den Quellen zu Zielen, dass nicht alle Fahrer den optimalen Weg wählen. Einige Fahrer werden weniger attraktive Wege wählen. Das heißt, dass nicht nur der beste Weg für eine Quelle-Ziel-Beziehung bekannt sein muss, sondern eine Menge von Wegen. Im Idealfall würde die Menge der k besten Wege verwendet werden. Da es keine effiziente Methode zur direkten Berechnung dieser Menge gibt, die für die Verkehrsumlegung sinnvoll ist, wendet Vissim das folgende Verfahren an:

In jeder Wiederholung der Simulation werden die jeweils besten Wege berechnet. Da sich von Iteration zu Iteration der Verkehrszustand ändert, ergeben sich andere optimale Wege. Im Lauf der Iterationen wächst die Menge der unterschiedlichen Wege und das Archiv an bekannten Wegen, aus denen die Fahrer wählen können (Wegesuche und Wegewahl).

• Für die gefundenen Wege muss eine Bewertung berechnet werden, auf deren Grundlage sich die Fahrer entscheiden. In Vissim werden für die Wege die sogenannten generalisierten Kosten berechnet, die sich aus Reisezeit, Reiseweite und anderen Kosten, beispielsweise Maut, zusammensetzen. Reiseweite und Kosten ergeben sich direkt aus dem Netzmodell, wohingegen die Reisezeit erst mit Hilfe der Simulation bestimmt werden kann. Deshalb werden in Vissim während eines Simulationslaufs die Fahrzeiten auf den einzelnen Teilen des Netzes gemessen und können in den folgenden Simulationen für die Wegewahl herangezogen werden.
• Die Auswahl eines Weges aus einer Menge möglicher Wege ist ein Spezialfall des Problems der diskreten Entscheidung (discrete choice problem). Aus der Menge der Wege und ihren generalisierten Kosten wird für jeden Weg der Anteil der Fahrer berechnet, die ihn wählen. Die bei weitem am häufigsten verwendete mathematische Funktion zur Abbildung dieser Art von Auswahl ist die Logit-Funktion. Auch Vissim verwendet eine Variante des Logit-Modells bei der Wegewahl (Verfahren der Wegewahl mit oder ohne Wegesuche).

Das Straßennetz wird in Vissim sehr detailliert modelliert, um eine möglichst genaue Nachbildung des Verkehrsflusses in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung zu ermöglichen. Allerdings ist diese detaillierte Modellierung für keine der drei oben aufgezählten Teilaufgaben notwendig. Denn beispielsweise hängt die Entscheidung, welcher Weg durch eine Stadt gewählt wird, nicht davon ab, auf welchem Fahrstreifen gefahren wird oder wie Kreuzungen auf dem Weg genau aussehen. Für die Umlegung reicht der Bezug auf eine abstrakte Beschreibung des Straßennetzes aus, bei der Kreuzungen die Knoten und die Strecken zwischen den Kreuzungen die Kanten eines abstrakten Netzgraphen sind. Auf diesem abstrakten Netzgraphen können die Umlegungsverfahren wesentlich effizienter arbeiten. Der abstrakte Netzgraph kommt auch dem menschlichen Verständnis entgegen: Wenn Sie beispielsweise jemanden einen Weg beschreiben, reicht es aus, die Folge von Kreuzungen zu nennen und zu ergänzen, ob er an diesen abbiegen muss, eine detailliertere Beschreibung ist nicht notwendig.

In Vissim wird für die dynamische Umlegung ein abstraktes Netz aufgebaut. Dafür markieren Sie die Teile des detaillierten Modells, die als abstrakte Knoten dienen sollen, indem Sie an diesen Stellen Netzobjekte vom Typ Knoten einzeichnen. Für dynamische Umlegung mit Mikrosimulation werden dies normalerweise die Netzausschnitte sein, die den realen Kreuzungen entsprechen (Aufbau des abstrakten Netzgraphen).

Die Simulation wird iteriert durchgeführt, bis sich die Verkehrsbelastungen und Reisezeiten im Netz von einer zur nächsten Iteration nicht mehr signifikant ändern. Dieser Zustand wird in Vissim als Konvergenz bezeichnet. Die Kriterien für die Konvergenz können Sie einstellen (Attribute für das Erreichen der Konvergenz).