PERFORMANCE EVALUATION OF TRAFFIC SYSTEMS

VALUTAZIONE DI PERFORMANCE DI SISTEMI COMPLESSI

Autori:Amatucci AndreaFanì DanielePennacchietti Luca

Docente:Prof. Pasini Leonardo

giovedì 9 giugno 2011


OBIETTIVI:sviluppare un modello in grado di rappresentare una rete stradale

simulare il traffico della rete stradale modellata

analizzare i dati risultanti dalla simulazione



il nostro caso d’uso: SIENA



SVILUPPARE IL MODELLO



Il primo passo da fare è individuare la rete stradale da simulare e i vari oggetti che saranno utilizzati per la costruzione del modello.


Per questa simulazione è stata scelta la zona della stazione di Siena, circoscritta da 4 rotatorie collegate.





stazione





nord ovest

sud ovest

nord est

sud est




Le 4 rotatorie sono collegateorizzontalmente da viale Lombardi e viale Mazzini;verticalmente dal ponte Nuovo e da ponte Malizia.




I punti di ingresso (flussi) al sistema da simulare sono identificati dai quadratini arancioni.



Individuati gli oggetti principali da inserire nel modello (rotatorie e flussi) si può procedere con l’analisi delle singole rotatorie.


Gli oggetti da modellare sono:flusso via multiplexer input output

multiplexerdi via archi



Analizziamo ad esempio gli oggetti della rotatoria NORD-OVEST.





Il flusso è un particolare oggetto che, nella simulazione sviluppata, genera i veicoli da immettere nel sistema. Ha, quindi, il compito di creare le autovetture. E’ sempre seguito da una via su cui immettere i veicoli generati.




Una via è un oggetto che serve ad incanalare e contenere i veicoli in coda. Non è altro che un tratto di strada, a singola corsia, di lunghezza variabile. Viene rappresentato con una linea gialla che ne illustra il percorso. E’ un oggetto esterno alla rotatoria e, nella maggior parte dei casi, collega due distinte rotatorie.




L’ingresso, o Input Section, è un oggetto che immette i veicoli in una rotatoria. E’ rappresentato da un pallino verde con un proprio identificativo. Per ogni rotatoria vi sono tanti ingressi quante sono le strade che confluiscono nella rotatoria stessa. Gli ingressi sono, infatti, posizionati tra la fine della strada e la rotatoria. E’ preceduto sempre da un multiplexer semplice e, nelle rotatorie, seguito sempre da un arco.




L’uscita, o Out Section, è un oggetto che ha lo scopo di permettere l’uscita dei veicoli da una rotatoria. Tramite di esso, le vetture si immettono in una strada esterna alla rotatoria che può portare all’esterno del sistema o ad un’altra rotatoria. Viene rappresentato con un pallino rosso, anch’esso fornito di un identificativo.




Il Multiplexer Semplice serve a decidere quale input section scegliere tra le tante disponibili. E’ sempre preceduto da una via e seguito da una input section. Ha capacita’ singola.

Il Multiplexer di Via serve a decidere su quale via proseguire in caso di una biforcazione.


arco 14via 28



Un Path è un possibile percorso che una vettura può prendere. E’ composto da una input section, una output section e una sequenza di archi. (Nell’animazione sono comprese anche le vie)



Una volta individuati tutti gli oggetti, è necessario associare ad ognuno di essi le relative proprietà.





FLUSSO

• TEMPO SERVIZIO: ogni quanti secondi immette una macchina nel sistema?

• VIA: su quale via immette le auto create?


• LUNGHEZZA: quanti metri è lunga?

• ESTERNA: esce dal sistema o è interna?

• MULTIPLEXER: su quale multiplexer termina?

VIA




• INGRESSI: tra quante input section può scegliere?

• PROBABILITA’: con quale probabilità un’auto sceglie un determinato ingresso?

MULTIPLEXER




• USCITE: tra quante vie si può scegliere di uscire?

• PROBABILITA’: con quale probabilità un’auto sceglie una delle vie?

MULTIPLEXER DI VIA




INPUT SECTION



• PATH: quanti e quali path partono da quell’ input section?

• TEMPO SERVIZIO: quanto tempo serve per essere attraversata?


OUTPUT SECTION



• VIA: su quale via si immettono i veicoli in uscita?

• TEMPO SERVIZIO: quanto tempo serve per uscire dalla rotatoria?


ARCO



• SUCCESSIVO: qual’è l’arco successivo? E’ un arco uscente?

• LUNGHEZZA: quanti metri è lungo?


PATH



• ARCHI: da quali e quanti archi è composto il path?

• PRECEDENZE: che precedenze hanno gli archi in questo path?

• INPUT-OUTPUTda quale input inizia e su quale output termina?




L’input del simulatore è un file di testo contenente tutte le proprietà degli oggetti appena visti. Il simulatore a quel punto creerà il modello con quei dati e inizierà la simulazione

L’INPUT DEL SIMULATORE




L’INPUT DEL SIMULATORE& NUM_INC NUM_ROT NUM_VIE! NUM_MPX! NUM_FLU! NUM_MPX_DI_VIA 0 4 29 17 6 5;& ID_VIA NOME! EST LUNG_VIA! INCRO! ID_MP PRIORITY 1 "Bandinelli sx 1" 0 0.051 1 1 1; 2 "Bandinelli dx 2" 1 0.051; 3 "Ponte nuov sx 3" 0 0.120 1 4 1; ...& ID_FLUSSO! TEMP_ISTR! ID_STRADA 1 3.14 1; 2 1.52 13; ...& ID_MPX! NUM_SEZ_ING! ID_ROT ! Sez_In1 Prob_1! Sez_In2! Prob_2 4 2 2 2 0.3 3 0.7 ; 5 1 2 1 1.0; ...&######### ROTATORIA1 ############&! ID_ROT NUM_INP_SEC NUM_ARCHI! NUM_OUT_SEC! NUM_PATH 1 3 12 3 9;& ID_ARC ! LUNGHEZZA IN METRI 1 11.4; 2 8.5; ...& ID_SEX_INP!N_PATH! TEMP_SERV! INCR 1 3 1 2;... & ID_PATH LUNGHEZZA! ID_ARCO! PRIORITA ID_ARCO! PRIORITA ID_ARCO! PRIORITA! INPSEC! OUTSEC 1 3 1 20 2 10 3 20 ... 1 2; 2 5 1 20 2 10 4 20 ... 1 3; ...& ID_INP! ID_PATH1! PROB_1 ! ID_PATH2 PROB_2 ID_PATH3 PROB_3 1 1 0.46 2 0.53 3 0.01; 2 4 0.63 5 0.36 6 0.01; 3 7 0.39 8 0.60 9 0.01;...



SIMULARE IL MODELLO



SIMULARE IL MODELLO

Il simulatore è stato sviluppato usando QNAP(Queueing Network Analysis Package), un software principalmente utilizzato per modellare e simulare sistemi basati su modelli complessi di reti di code, come sistemi logistici o reti di comunicazione dati.

Nel nostro caso è stato usato per simulare il flusso veicolare nei 20 minuti di punta.



SIMULARE IL MODELLO

proprietà degli oggetti

creazionemodello output

file XML

XSLT

html,javascriptsimulazione

QNAP



SIMULARE IL MODELLO

In QNAP gli oggetti del modello sono rappresentati dagli object. Ogni object ha i suoi attributi (real, integer, ..), i suoi puntatori (ref) e le sue code (queue).

coda delle auto create

puntatore ad una via



SIMULARE IL MODELLO

Ad ogni coda di un object, corrisponde una station.La station definisce il comportamento dell’oggetto./STATION/NAME=*FLUSSO.SORGENTE;TYPE=SOURCE;SERVICE=! BEGIN! ! CST(TI); &flusso = ogni 'ti' secondi ! ! NUOVO_VE := NEW(Veicolo);! ! WITH NUOVO_VE::Veicolo DO BEGIN! ! ! VELOCITA := DISCRETE((40,50,60),(0.3, 0.5, 0.4));! ! ! IF (NEXT_VIA.TRATTOVI.NB = 0) THEN SET(NEXT_VIA.COLMA); & inizializzazione flag(c'e' spazio)! ! ! WRITE("FLUSSO ",ID_F," £ creata nuova auto." ,NEXT_VIA.NOME, " ha ");! ! ! TMP_TIME:= -TIME;! ! ! WAIT(NEXT_VIA.COLMA); ! ! ! TMP_TIME:= TMP_TIME + TIME;! ! ! IF (TMP_TIME > 0.1) THEN! ! ! ! WRITELN("FLUSSO ",ID_F,"tempo attesa --> ",TMP_TIME, " su ",NEXT_VIA.NOME);! ! ! TRANSIT(NUOVO_VE, ENTRA, VHE);! ! END;! END;TRANSIT=OUT;



ANALIZZARE LA SIMULAZIONE




Sfruttando i dati generati in output dalla simulazione, vengono creati dei grafici interattivi per semplificarne la consultazione.Nei grafici, gli oggetti del modello sono individuati tramite il proprio id. Qualsiasi oggetto del modello infatti è identificato da un numero.




Il seguente grafico a torta mostra quante macchine sono uscite per ogni via.Ogni via ha il suo nome e il suo id.




Il prossimo grafico mostra dei dati analoghi, permettendo però di controllare quante delle macchine passate hanno dovuto aspettare prima di uscire dalla via.Questo grafico permette già di avere un’idea sulle vie maggiormente intasate.




E’ possibile anche vedere il tempo medio d’attesa delle auto bloccate.




Usando un grafico a colonne possiamo anche vedere quali sono le vie più trafficate, cioè quali hanno il numero medio di auto presenti uguale (o quasi) alla capacità.




Per analizzare l’intasamento del sistema, è utile confrontare i tempi, reali e teorici, di instradamento dei flussi.I tempi teorici sono quelli caricati dall’utente nel modello. I tempi reali sono quelli che il sistema riesce a gestire.Se i tempi reali sono maggiori di quelli teorici, vuol dire che le vie successive ai flussi sono molto trafficate.




E’ possibile anche vedere la situazione dell’intero sistema instante per instante, per tutta la durata della simulazione (in questo caso di 20 minuti).




Grazie ai grafici appena visti, è facile analizzare come e dove cambia il traffico veicolare a seguito di modifiche apportate al sistema.




GRAZIE PER L’ATTENZIONE


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