Transcript O-4 Van Kooten - Modellen en de Praktijkproef Amsterdam

Modellen en de Praktijkproef Amsterdam:
Een verstandshuwelijk…
Jaap van Kooten (ARANE) en Serge Hoogendoorn (TU Delft)
Fase
wegkant
In the1:Field
Operational Test “Praktijkproef Amsterdam”
•TU
Gecoordineerde
toeritdosering
A10W
Delft is developing
operational
control methods
•for
Gecoordineerde
VRI’s s102
coordinated control
(planned in 2013)
Coentunnel
• Coordinatie A10W en s102
s102
A10W
Fase 1: in-car
• Verschillende proeven met FCD
data Expecting
verzameling,
in-car
a reduction
in
informatie
routegeleiding
Vehicle
Lossen
Hours
of over 30%
• Regulier en evenementenspoor
due to using recent insights in dynamics and control
De Praktijkproef bestaat uit de volgende fasen:
• Fase 1: A10W + s102 + aansluitingen en in-car informatie (separaat)
• Fase 2: PPA wegkant andere locaties, integratie in-car/wegkant (monitoring)
• Fase 3: realisatie integratie in-car / wegkant (monitoring en control)
“Er zitten ernstige beperkingen aan het
zelf-organiserend vermogen van verkeerssystemen”
Efficiente zelforganisatie
Capaciteitsval en
filegolven
Terugslag files en
grid-lock
Toenemende belasting netwerk
Afnemende productie van verkeersnetwerk
Einde aan de efficiente zelf-organisatie
• Rustig verkeer organiseert zichzelf op efficiente wijze
• Wordt het drukker, dan stagneert deze efficiente zelforganisatie
• Fenomenen ontstaan die efficientie afwikkeling aanzienlijk doen afnemen
Oorzaken vormen basis voor hoordlijnen Verkeersmanagement
Eenvoudige oplosrichting als onderlegger voor ontwerp regelaars
Capacteitsval
Terugslag
wachtrijen
Onevenwichtige
verdeling verkeer
Inefficient keuzegedrag
reizigers
Doorstroming
verhogen
Terugslag
vermijden
Verkeer evenwichtig
verdelen
Instroom netwerk
beperken
Hoofdlijnen realiseren met wegkant en incar technologie
• Vier hoofdrichtingen om efficientie te verhogen
• Knelpunten aanpakken: blokkades voorkomen + doorstroming vehogen
• Verkeer beter spreiden in ruimte en tijd
INCAR SPOOR PPA
Rerouten en vraagbeinvloeding door
in-car informatie, advisering en geleiding
Dynamische
Snelheden
& Ontvlechten
(fase 3)
Gecoordineerde TDI’s en
VRI regelingen
WEGKANTSPOOR PPA
Wachtrijen verdelen
over corridors (VRI’s)
Intermezzo ‘ex-ante light’
Toepassing quickscan modellen voor het bepalen van meerwaarde PPA
Voor nadere uitwerking is meerwaarde PPA ingeschat door gebruik te
maken van eenvoudige back-of-envelope berekeningen
•
Tijdens POC gebruik gemaakt van RBV voor inschatting effecten PPA
•
Voor DSP is berekend wat uitstellen capaciteitsval betekent voor VVU’s (met
wachtrijmodellen) + inschatting gemaakt van doseerduur voor verschillende
scenario’s (e.g. lokaal, coordinatie aansluitingen, aansluitingen + s102)
Coentunnel
Hoe lang capval (12,6%)
uitstellen?
Winst VVU
•
Lokaal
Coordinatie aansl.
CA + coord. s102
8 min
40 min
60 min
-4%
-20%
-30%
Effecten voorkomen terugslag file door uitvoerige data analyse en eenvoudige
rekenmodellen: afname VVU’s ~15%
Unique Selling Points van de Praktijkproef Amsterdam (wegkant)
1. Capaciteitsval moet zoveel mogelijk worden voorkomen of uitgesteld.
Daarom is het zaak om anticiperend te regelen en de verkeersvraag naar
de kiem te beïnvloeden, zodat de congestie (en daarmee de capaciteitsval)
wordt voorkomen of op z’n minst uitgesteld.
2. Blokkades en terugslag congestie bij kruispunten en aansluitingen
worden zoveel mogelijk voorkomen.
Om dit te realiseren worden de verkeersregelingen aangepast en wordt de
kracht van de regeling aangepast op de actuele verkeerssituatie (op basis
van tactische uitgangspunten).
3. Een verkeersprobleem moet zoveel mogelijk opgelost worden op het
niveau waar het probleem zich voordoet.
Dit doen we door gelaagd te regelen en tijdig op te schalen en door de
ruimte in het netwerk optimaal te benutten, gegeven de actuele
verkeerssituatie.
Vertaling Unique Selling Points naar concrete regelaanpak
Ontwerp PPA Wegkantspoor
Monitoring & diagnose
Kiemenspeurder
Berginsindicator
Regelen
TDI’s
VRI’s
VRI’s
Supervisor
A10W
Supervisor
aansluitingen A10
Supervisor
S102
Deelnetwerksupervisor
Gecoordineerde toeritdosering
Geregeld deelnetwerk
Monitoring & Diagnose
Fileschatter
Kiemenspeurder
HWN
Parameterschatter
Wachtrijschatter
Berginsindicator
Functioneringsniveau
Regeleenheden
TDI apparaat
LRE (TDI
algoritme)
LRE (VRI
regeling)
LRE (VRI
regeling)
Supervisor A10W
Supervisor
Aansluiting
RTNR
Deelnetwerksupervisor
Supervisor S102
Gecoördineerde toeritdosering
Gebruik andere toeritten om verkeer te bufferen
Om zolang mogelijk te kunnen doseren, moet
bufferruimte overal gelijkertijd opgebruikt worden
Kiem
2. Master TDI begint met
doseren (stelt congestie uit
of regelt congestie terug),
maar bufferruimte is
beperkt!
4. Doseerintensiteit Slaves wordt
zo gekozen dat doseertijd
Slaves = doseertijd Master
(alle aansluitingen gelijk vol)
1. Supervisor T2 kiest
op grond van
kiemlocatie Master
TDI (
)
3. Supervisor wijst Slaves aan
die meedoseren (
)
5. Slaves creëren ruimte
op ASW waardoor
Master langer kan
doseren
Intermezzo ‘ontwerp regelaar’
Ontwikkeling en analyse regelaanpak met simpele modellen
•
Verschillende ontwerpen regelaar getest met eenvoudig netwerk en
eenvoudig wachtrijmodel en macroscopisch model FastLane
ivm rekentijd en analysemogelijkheden
•
Uiteindelijk ontwerp (doseerintensiteit Slaves zo kiezen dat doseerduur Master
en Slaves identiek zijn + Master laten anticiperen op aankomende ‘gaten’)
gekozen op grond van deze analyse
•
Eerste inzichten in effect instellingen parameters TDI regelaar en supervisor
Lokaal doseren (FastLane)
Gecoordineerd doseren (FastLane)
Intermezzo ‘testen prototype regelaar’
Doortesten regelconcept met microsimulatie
•
Simpel netwerk ivm begrip resultaten (respectievelijk 2 en 3 toeritten)
•
Complicaties: koppeling “Supervisor aansluiting” met VRI’s in Vissim
+ te beperkte capaciteitsval Vissim!
•
Toets concept aan de hand van verlengen doseerduur, niet VVU’s
Lokaal doseren
Gecoordineerd
doseren
Voorkomen of uitstellen capaciteitsval en blokkades
• Gebruik beschikbare buffers op toerit en op de
toeleidende wegvakken
• Stem instroom vanuit SWN af op de uitstroom van de TDI
Gebruik bufferruimte gebaseerd op:
• relatie met kiem (fractie in%)
Kiem
• het voorkomen van ongewenste
blokkades op het SWN
80%
80%
• tactische uitgangspunten (volgorde
inzet en locatie wordt door beleid 70%
60%
bepaald)
30%
• eerlijke verdeling hinder door
60%
gelijkmatige vulling van buffers
• tijdig (niet te vroeg niet te laat) in
kunnen grijpen bij verstoringen
• drukte in het netwerk en de locatie
van de kiemen
Voorbeeld laat zien welke buffers gebruik
kunnen worden om congestievorming uit
te stellen
Voorkomen of uitstellen capaciteitsval en blokkades
Geregelde aansluiting
Monitoring Eenheden
Fileschatter
Wachtrijschatter
Functioneringsniveau
Regeleenheden en Supervisors
TDI apparaat
LRE (VRI
regeling)
LRE (VRI
regeling)
LRE (TDI
algoritme)
Supervisor
Aansluiting
RTNR
Deelnetwerksupervisor
Supervisor S102
Berginsindicator
Intermezzo ‘Testen productieomgeving’
Technische en verkeerskundige test regelaar
Gebruik simulatieomgeving tijdens implementatiefase:
• Simulatie wordt gebruikt als ‘realiteit’ voor implementatie in de praktijk
• Exacte kopie productieomgeving incl. regelaars in simulatie omgeving
• Toets technisch en verkeerskundig functioneren monitor- en
regelcomponenten en interactie van deze componenten (ketentest)
Functionele architectuur Simulatie omgeving
TDI’s
TDI’s
VRI’s
VRI’s
VRI’s
VRI’s
Offline
Analyse
RTNR
TDI
comm.
VBS
ST1L
PPA
GUI
ST1L
ST2
DNW
Configuratie
service
Logging
service
PPA BUS
Inwinning
HWN
Fileschatter
HWN
Kiemenspeurder
HWN
Monica
MTM
Wachtrij
Schatter
Parameter
schatter
TDI
algoritme
Bergings
indicator
Functionerings
niveau
Testopstelling van een “Aansluiting”
TDI’s
TDI’s
VRI’s
VRI’s
VRI’s
VRI’s
Offline
Analyse
RTNR
TDI
comm.
VBS
ST1L
PPA
GUI
ST1L
ST2
DNW
Configuratie
service
Logging
service
PPA BUS
Inwinning
HWN
Fileschatter
HWN
Kiemenspeurder
HWN
Monica
MTM
Wachtrij
Schatter
Parameter
schatter
TDI
algoritme
Bergings
indicator
Functionerings
niveau
Intermezzo ‘Testen Productieomgeving’
Technische en verkeerskundige test regelaar
Met simulatiemodel toetsing van:
•
Werking TDI’s: bepalen in- en
uitschakeldrempels
•
Werking regelaars: werkt afstemming
instroom VRI(‘s) op gerealiseerde uitstroom
TDI
•
Werking wachtrijschatter: vergelijking
berekende lengtes met gemeten
wachtrijlengtes
•
Werking beveiligingen: vollopen toerit en/of
vollopen SWN buffers
•
Tactische uitgangspunten: evenwichtig
gebruik van buffers
Toetsen vormen sluitstuk specificatiefase
Samenvatting gebruik modellen
Van wens naar realiteit: lessons learnt
•
Oorspronkelijk (veel) grotere rol ‘complete’
simulatiemodel beoogd, e.g.:
- Aantonen meerwaarde PPA
- Toetsen regelconcepten
- Testen prototype regelsysteem (Matlab)
- Testen productieomgeving (technisch)
- Tunen algoritmes
- Ex-ante evaluatie productieomgeving
•
Wensen vervat in vooraf opgesteld eisenpakket
met modeleisen (verkeerskundig, performance,
gebruikerseisen, functioneel en technisch)
•
Is deze ‘one size fits all’ aanpak haalbaar?
Samenvatting gebruik modellen
Van wens naar realiteit: lessons learnt
•
Oorspronkelijk (veel) grotere rol ‘complete’
simulatiemodel beoogd, e.g.:
- Aantonen meerwaarde PPA
- Toetsen regelconcepten
- Testen prototype regelsysteem (Matlab)
- Testen productieomgeving (technisch)
- Tunen algoritmes
- Ex-ante evaluatie productieomgeving
•
Wensen vervat in vooraf opgesteld eisenpakket
met modeleisen (verkeerskundig, performance,
gebruikerseisen, functioneel en technisch)
•
Is deze ‘one size fits all’ aanpak haalbaar?
Samenvatting gebruik modellen
Van wens naar realiteit: lessons learnt
Dit bleek niet haalbaar (maar ook niet altijd wenselijk)
om diverse technische en functionele redenen
Belangrijkste issues bij toepassing model:
•
Beperkte validiteit van het model (capaciteitsval
te klein, kritische dichtheid te hoog,5filelocaties
lastig reproduceerbaar, etc.)
•
Rekensnelheid problematisch (langzamer dan
real-time!)
4
•
Interacties processen binnen model te complex
om duidelijk inzicht te krijgen in functioneren
regelaanpak
Gekozen voor een alternatieve aanpak…
Slide 21
4
Wat ik hiermee bedoelde is dat in het echte netwerkmodel er zoveel zaken spelen dat het moeilijk is om het effect van het regelen te isoleren
(door elkaar lopende HB relaties, routekeuze, etc.). Daarnaast is er sprake van forse stochastiek. Daarom is het soms lastig om het precieze
functioneren van de regelaar te zien!
Serge Hoogendoorn; 05-03-2014
5
De parameters die de verkeersafwikkeling beschrijven blijken dus niet te kloppen. Volgens Ramon bleek de kritiche dichtheid (wat een
doelwaarde is voor de regelaar) te hoog. Het principe werkt dan nog wel, maar dit maar bijvoorbeeld tunen weer heel erg lastig.
Serge Hoogendoorn; 05-03-2014
Samenvatting gebruik modellen
Van wens naar realiteit: lessons learnt
Hoofdlijnen aanpak:
• Werking Monitoring & Diagnose eenheden hoofdzakelijk in de praktijk
toetsen (het model heeft hier beperkte waarde)
• Toetsing Regeleenheden uiteindelijk vooral gericht op werking
3
regelmechanismen en juiste implementatie van de software
Gevolgde aanpak gebruikt stelsel aan rekenmethoden en modellen van
verschillende complexiteit, geschikt voor de te toetsen regelcomponenten:
• Omvang van het modelnetwerk in overeenstemming brengen met de te toetsen
componenten (wachtrij, aansluiting, gecoordineerde TDI’s, etc.)
• Aard en omvang model afhankelijk van doel fase (toetsen concept, ontwerp
regelaar, testen productieomgeving, etc.)
Uiteindelijk alleen met praktijkproef echt zicht op werking, kosten en baten!
Slide 22
3
Wat ik hiermee bedoelde is dat in het echte netwerkmodel er zoveel zaken spelen dat het moeilijk is om het effect van het regelen te isoleren
(door elkaar lopende HB relaties, routekeuze, etc.). Daarnaast is er sprake van forse stochastiek! Weglaten mag ook ;-)
Serge Hoogendoorn; 05-03-2014
PPA wegkant fase 1: waar staan we nu?
•Prototypes zijn ontwikkeld en getest in simulatieomgeving
•Productieomgeving is (deels) getest en eerste resultaten zijn
beschikbaar
•Concept lijkt te werken, deels operationeel (vanaf afgelopen maandag)
Vragen?
PPA wegkant fase 1: waar staan we nu? Beelden tonen werking PPA concept
in de praktijk (camerabeelden s101)