View
219
Download
1
Category
Preview:
DESCRIPTION
Apresentação pública da dissertação. Nesta dissertação foi utilizado o MATSim, uma ferramenta de simulação por agentes que permite realizar análises de sistemas de transportes com base em modelos de atividades (activity-based modelling), disponibilizada de forma gratuita e que pode representar uma alteração substancial da forma de análise dos sistemas de transporte no futuro. Para comprovar a aplicabilidade deste tipo de ferramentas à modelação e análise de sistemas de transportes em meio urbano foi construído um modelo em MATSim para uma zona da cidade de Lisboa, constituída pelas freguesias de Alvalade, Nossa Senhora de Fátima, São João de Deus, São Sebastião da Pedreira e São Jorge de Arroios. Por fim, foi efetuada a calibração do modelo, bem como da validação dos resultados obtidos.
Citation preview
Pedro Miguel Lourenço FarinhaLicenciado em Engenharia Civil
Orientador:
Mestre Paulo José de Matos Martins, Professor Adjunto (ISEL)
Janeiro 2014
Índice
Introdução;
Revisão bibliográfica;
Análise da ferramenta MATSim;
Construção de um modelo inicial;
Calibração e validação;
Conclusões e perspetivas futuras.
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
2 de 29
Objetivo do Trabalho
Analisar as vantagens, desvantagens e potencialidades da aplicação de modelosde simulação baseados em agentes à modelação e análise de sistemas detransportes.
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Esta análise será consubstanciada através da criação de um modelo real numazona da cidade de Lisboa.
3 de 29
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Definições fundamentais
Um modelo pode ser descrito como uma representação simplificada darealidade, (Castle & Crooks, 2006) e uma simulação como a execução destemesmo modelo, (Macal & North, 2010);
Tem-se assistido, a uma crescente utilização de dados desagregados, tendocontribuído para tal: Crescente poder computacional Adoção de uma abordagem autómata.
4 de 29
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
AbordagemAutómata
Autómatoscelulares
Modelação baseada em
agentes
Mecanismo de processamento de dados resultantes da conjugação de: Características do próprio
modelo; Regras impostas; Dados de entrada.(Castle & Crooks, 2006)
Conjunto de unidades ou agentes autónomos, capazesda tomada de decisões – agentes inteligentes
5 de 29
Utilização de Modelos de Simulação
Sistemas Inteligentes de Transportes
Representação dinâmica da rede viária
Volumes de tráfego; Velocidades praticadas; Atrasos existentes na rede; Emissão de gases poluentes; Consumo de combustível; Tempo estimado de viagem entre as diferentes zonas; Congestionamento de arcos; Percursos entre pares de zonas de origem e destino.
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
6 de 29
Revisão Bibliográfica
Inúmeros estudos e documentos debruçam-se sobre a análise pontual deferramentas de simulação de tráfego;
Últimos 20 anos: realizadas algumas coletâneas em que são identificados eanalisadas várias ferramentas;
Uso comercial e aplicações nas áreas de investigação: CORSIM; VISSIM; PARAMICS; INTEGRATION; SimTraffic.
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
7 de 29
O MATSimFerramenta open-source, desenvolvida em ambiente Java, criado no final dadécada de 90 do século XX, mantido por:
Transport Systems Planning and Transport Telematics, do Institute for Landand Sea Transport Systems, Technische Universität Berlin;
Transport Planning do Institute for Transport Planning and Systems (IVT),Swiss Federal Institute of Technology Zurich;
Senozon, empresa privada Suiça fundada por ex-alunos doutorados;
Grupos de investigação de Toronto (Canada), Pretoria (Africa do Sul),Karlsruhe e Munique (ambos Alemães) e Singapura.
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
8 de 29
Potencialidades do MATSim
Simulação de transporte individual e público;
Apresentação de resultados de simulação e de análises facilmentecompreensíveis;
Suporte de simulação de áreas de intervenção de grande dimensão;
Personalização com potencialidades desenvolvidas pelos utilizadores;
Visualizador interativo.
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
9 de 29
O MATSimModelos já desenvolvidos:
Tel Aviv (Israel); Singapura; Gauteng (Africa do Sul); Padang (Indonésia); Berlim (Alemanha); Zurique (Suíça); Lyon (França); Munique (Alemanha); Toronto (Canada); Africa do Sul; Barcelona (Espanha) …
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Âmbito:
Modelação de sistemas detransporte em geral;
Simulação de evacuação; Previsão de tráfego; Modelação de intersecções
não semaforizadas; Comparação com outras
ferramentas (EMME/2); Cálculo de emissão de gases
poluentes; Complemento ao UrbanSim; …
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
10 de 29
Funcionamento do MATSim
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
11 de 29
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
12 de 29
Mapa de Localização
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
13 de 29
14 de 29
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Pressupostos do modelo Consideração do centróide da subsecção estatística; Distribuição das viagens feita consoante a utilização de ‘geradores’ sintetizados
(formulados) em MatLab, sendo utilizados um fator de atração (Índice de “Serviços”),obtido através das propriedades de geoprocessamento da ferramenta ArcGis;
Todos os agentes têm como meio de locomoção o transporte individual; Foram apenas consideradas as viagens casa-trabalho e trabalho-casa; Dados sobre a rede rodoviária obtidos através do OpenStreetMap;
Tráfego de atravessamento nas freguesias de estudo; Deslocações com destino para os “Açores”, “Madeira” e o “Estrangeiro”.
Não considerado:
15 de 29
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Viagens consideradas no modelo As viagens entre o centróide de cada uma das subsecções das 5 freguesias e:
As restantes subsecções da mesma freguesia; As subsecções das outras 4 freguesias; O concelho de Lisboa; NUTT II Lisboa; Restantes NUT II.
16 de 29
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
População residente por freguesia a exercer uma profissão por local de
residência e local de trabalho
BGRI
Localização da habitação
Q 6.41
Na freguesia onde reside
Noutra freguesia do município onde reside
Alentejo
Algarve
Centro
Lisboa
Norte
Açores
Madeira
Estrangeiro
Em casa
Probabilidade de escolha de destino
Número de Classes
Rotina de Cálculo em MatLab
Indivíduos residentes empregados por subsecção
Número de Agentes originários de cada subsecção Número de Casos
17 de 29
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Rotina de Cálculo em MatLab
Indivíduos Residentes empregados por subsecção a
exercer uma profissão por local de residência e trabalho
Na freguesia onde reside
Noutra freguesia do município onde reside
Alentejo
Algarve
Centro
Lisboa
Norte
Açores
Madeira
Estrangeiro
Em casa
Não Considerados no modelo
Centróides de destino Número de Casos
Número de edifícios principalmente não residenciais
Número de edifícios principalmente residenciais
BGRI
Índice de Serviços
Probabilidade de escolha de destino
Número de Classes
Rotina de Cálculo em MatLab
Distribuição das viagens
MATRIZ OD
Rotina de Cálculo em MatLab
18 de 29
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
MATRIZ ODNúmero total de agentes
Distribuição das viagens
travelsurvey_persons.txt
Coordenadas das subsecções da BGRI
Coordenadas das zonas “A”, “B”, “C” e “D”
Coordenadas das zonas “E”, “F”, “G” e “H”
Coordenadas dos NUTII “Norte”, “Centro”,
“Alentejo” e “Algarve”
CreateNetwork.javaDados exportados do OpenStreetMap
travelsurvey_trips.txt
lisbon_municipalities.txt
lisbon_census.txt
lisbon_facilities.xml
CreateDemand.java
CreatePopulation.java
network.xml
CreatePopulationaandDemand.java plans_lisbon.xml
MATRIZ OD
19 de 29
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
plans_lisbon.xml
network.xml
lisbon_facilities.xml
config.xml Controller.java DADOS DE SAÍDA
plans_lisbon.xml
network.xml
lisbon_facilities.xml
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Análise de resultados
Distância média percorrida: 4.414 metros; Tempo de percurso médio: 5h41m; Velocidade média de percurso: 0,77 km/h.
Incapacidade de escoamento dos agentes durante as 24 horas; Zonas próximas dos centróides dos NUTII e dos municípios: grande número
de agentes em conflito (capacidade dos arcos muito inferior à necessária).
Modelo não calibrado não corresponde a uma representação muito fiável.
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
20 de 29
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Calibração e validação
Curva de tráfego em que exista o menor número possível de veículos emcirculação entre os períodos de ponta;
Fator de hora de ponta equiparável aos registados pelos contadores detráfego da Câmara Municipal de Lisboa;
Comparação com dados reais de contagens de tráfego.
ÍndiceConstrução de um
modelo inicialCalibração e
validaçãoIntrodução Revisão
bibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
21 de 29
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Alterações efetuadas no ficheiro config.xml
Algoritmo de escolha de caminho mínimo: AStarLandmarks Duração das atividades: igual ao inicial Módulos e estratégias a adotar em cada simulação:
ChangeExpBeta, com probabilidade de 0,9; ReRoute , com probabilidade de 0,1; TimeAllocationMutator , com probabilidade de 0,1;
Tipo de simulação de mobilidade : JDEQSim; Número de iterações: 400 ;
ÍndiceConstrução de um
modelo inicialCalibração e
validaçãoIntrodução Revisão
bibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
22 de 29
23 de 29
ÍndiceConstrução de um
modelo inicialCalibração e
validaçãoIntrodução Revisão
bibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Aumento da rede e modificação dos centróides
5717 arcos e 3085 nós 29911 arcos e 15479 nós
24 de 30
ÍndiceConstrução de um
modelo inicialCalibração e
validaçãoIntrodução Revisão
bibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Validação dos resultados
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 9
18
27
36
45
54
63
72
81
90
99
10
8
11
7
12
6
13
5
14
4
15
3
16
2
17
1
18
0
18
9
19
8
20
7
21
6
22
5
23
4
24
3
25
2
26
1
27
0
27
9
28
8
29
7
30
6
31
5
32
4
33
3
34
2
35
1
36
0
36
9
37
8
38
7
39
6
average_speed (km/h)
0,00
500,00
1000,00
1500,00
2000,00
2500,00
3000,00
0 8
16
24
32
40
48
56
64
72
80
88
96
10
4
11
2
12
0
12
8
13
6
14
4
15
2
16
0
16
8
17
6
18
4
19
2
20
0
20
8
21
6
22
4
23
2
24
0
24
8
25
6
26
4
27
2
28
0
28
8
29
6
30
4
31
2
32
0
32
8
33
6
34
4
35
2
36
0
36
8
37
6
38
4
39
2
40
0
trip_durations (s)
25 de 29Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
ÍndiceConstrução de um
modelo inicialCalibração e
validaçãoIntrodução Revisão
bibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Comparação dos resultados com contagens reais
Dados provenientes da CML; Contagens referentes ao dia 21 de Março de 2012;
Avenida de Berna para Avenida da República, depois da Rua Marquês Sá da Bandeira; Avenida Fontes Pereira de Melo para Saldanha, depois da Rua Latino Coelho; Faixa central da Avenida da Republica (N/S) para Campo Pequeno (saída túnel) junto linha
férrea; Avenida da República para Campo Pequeno, depois da Avenida Miguel Bombarda.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Avenida de Berna para Avenida da República, depois da Rua Marquês Sá da Bandeira
Real
Máximo Modelo
Média Modelo
Mínimo Modelo
0
500
1000
1500
2000
2500
Avenida Fontes Pereira de Melo para Saldanha, depois da Rua Latino Coelho
Real
Máximo Modelo
Média Modelo
Mínimo Modelo
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Faixa central da Avenida da Republica (N/S) para Campo Pequeno (saída túnel) junto linha férrea
Real
Máximo Modelo
Média Modelo
Mínimo Modelo
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Avenida da República para Campo Pequeno, depois da Avenida Miguel Bombarda
Real
Máximo Modelo
Média Modelo
Mínimo Modelo
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
ÍndiceConstrução de um
modelo inicialCalibração e
validaçãoIntrodução Revisão
bibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Principais conclusões
Avaliação bastante positiva da possibilidade do desenvolvimento, emtempo útil, da modelação por agentes, em zonas com as características daAML;
Implementação às restantes freguesias da cidade de Lisboa e mesmo daAML não consideradas;
Este tipo de modelos poderão vir a ser uma mais-valia na análise eprevisão, tanto do congestionamento como dos fluxos de tráfego;
26 de 29
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
Fatores críticos de sucesso
Disponibilização do MATSim de forma gratuita; Construção de rotinas de cálculo em MatLab de modo a estruturar e
organizar os dados de entrada do MATSim; Acesso à BGRI , visto esta ser dotada de um maior nível de detalhe do que
os dados disponibilizados nas estatísticas gerais dos censos; Possibilidade de obtenção de toda a rede utilizada no MATSim através do
OpenStreetMap; Obtenção de dados dos contadores de tráfego das curvas de tráfego,
embora não sendo possível a comparação linear dos resultados, estascurvas foram fundamentais no processo de calibração do modelo.
ÍndiceConstrução de um
modelo inicialCalibração e
validaçãoIntrodução Revisão
bibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
27 de 29
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
28 de 29
Obrigado
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
29 de 29
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
31 de 30
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Charypar-Nagel scoring function
Realização das atividades é compensada; Viagem, chegada mais cedo às atividades e chegada mais tarde são punidas
Trabalho Final de MestradoPedro Farinha nº32835
32 de 30
Índice Construção de um modelo inicial
Calibração e validação
Introdução Revisãobibliográfica
Conclusões e perspetivas futuras
Análise da ferramenta MATSim
Recommended