- TRẦN THỊ MƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG PHẦN MỀM HỖ TRỢ MÔ PHỎNG GIAO THÔNG Công nghệ thông tin NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. - Tên đề tài: Xây dựng phần mềm hỗ trợ mô phỏng giao thông Tôi -Trần Thị Mơ - Cam kết Luận văn là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của TS. - Hà Nội, ngày 10 tháng 09 năm 2015 Học viên thực hiện Trần Thị Mơ iii TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hiện nay, với tốc độ đô thị hóa nhanh chóng ở nước ta, người dân đổ dồn về các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh… để làm việc, học tập làm hệ thống giao thông ở các thành phố này rơi vào tình trạng quá tải. - Tình trạng ùn tắc giao thông vào giờ cao điểm trở thành một vấn đề hết sức nan giải. - Để giải quyết vấn đề này, các cấp chính quyền đề xuất mở rộng, nâng cấp hay tạo ra các con đường mới nhằm mục đích giảm tải gánh nặng giao thông. - Câu hỏi đặt ra cho các cơ quan này là cần phải mở rộng hay cải tạo những con đường nào? Và sau khi thực hiện, tình trạng ùn tắc giao thông có được giải quyết triệt để không? Để trả lời những câu hỏi này, một trong những phương pháp hiệu quả, cần thiết và tiết kiệm ngân sách nhất là thực hiện trước quá trình mô phỏng giao thông trên máy tính. - Luận văn “Xây dựng phần mềm hỗ trợ mô phỏng giao thông” là kết quả nghiên cứu và phát triển một công cụ hỗ trợ mô hình hóa và mô phỏng hệ thống giao thông trong thực tế. - Luận văn xây dựng dựa trên lý thuyết mô phỏng, yêu cầu cơ bản của một phần mềm mô phỏng giao thông cần có và cách mô phỏng dựa trên mô hình đa Agent. - Từ khóa: mô phỏng giao thông, mô hình dựa trên agent iv ABSTRACT OF THE THESIS Currently, the speed of rapid urbanization in our country, people are flocking to the big cities like Hanoi, Ho Chi Minh City. - 1 Chương I: MỘT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG GIAO THÔNG. - Bài toán mô phỏng giao thông. - Một số mô hình phổ biến đang được sử dụng. - Mô phỏng sự kiện rời rạc và phương pháp Monte Carlo. - Mô phỏng trong thời gian liên tục. - Mô hình Cellular Automata. - Mô hình car-following. - Phân loại và xu hướng mô phỏng giao thông. - Phân loại ứng dụng mô phỏng giao thông. - Xu hướng phát triển trong mô phỏng giao thông. - Ứng dụng của mô phỏng giao thông trong thực tế. - Chức năng và yêu cầu đối với phần mềm mô phỏng giao thông. - Các chức năng cơ bản của một phần mềm mô phỏng giao thông. - Yêu cầu cơ bản đối với hệ thống mô phỏng giao thông. - Các hành vi được mô phỏng của phương tiện giao thông. - Một số nghiên cứu về giao thông ở nước ta. - Mô phỏng giao thông sử dụng hệ thống đa tác tử. - Xây dựng và đánh giá một hệ thống mô phỏng giao thông Việt Nam. - Đề xuất xây dựng phần mềm mô phỏng giao thông hợp lý. - Một số phần mềm mô phỏng giao thông. - 21 Chương II: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG GIAO THÔNG DỰA TRÊN MÔ HÌNH ĐA AGENT. - Mô hình Agent và hệ thống đa Agent. - Hệ thống đa Agent - MAS. - 23 2.2 Mô hình hóa dựa trên Agent. - Khái niệm về mô hình dựa trên Agent – ABM. - Một số ý tưởng mô phỏng giao thông dựa trên mô hình Agent. - Một số đặc điểm của giao thông ở Việt Nam. - Xây dựng hệ thống đường xá. - Xây dựng Agent đóng vai trò người tham gia giao thông. - 31 Chương III: XÂY DỰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỆ THỐNG GIAO THÔNG. - Đèn tín hiệu giao thông. - Bản đồ giao thông. - Phương tiện giao thông. - 35 3.4.1.Xây dựng mô hình mạng lưới giao thông. - Thiết kế làn đường giao thông. - Lưu trữ và sử dụng mạng lưới giao thông đã thiết kế. - Mô phỏng giao thông. - Giao diện mô phỏng. - Mô phỏng phương tiện tham gia giao thông. - Xác định tọa độ các đỉnh của 1 phương tiện giao thông. - 56 ix DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.8.1: Giao diện phần mềm TRANSIMS. - 16 Hình 1.8.2: Giao diện mô phỏng giao thông phần mềm Aimsum. - 17 Hình 1.8.3: Giao diện phần mềm SUMO. - 18 Hình 1.8.4: Giao diện phần mềm VISSIM. - 25 Hình 3.3.1: Cấu trúc tổng quan hệ thống mô phỏng giao thông. - 35 Hình 3.4.1: Giao diện thiết kế mạng lưới giao thông. - 38 Hình 3.4.2: Giao diện thêm làn đường. - 39 Hình 3.4.4: Giao diện thêm đèn tín hiệu. - 40 Hình 3.4.5: Giao diện thêm điểm dừng. - 41 Hình 3.4.6: Lưu bản đồ. - 41 Hình 3.5.1: Giao diện mô phỏng giao thông. - 42 Hình 3.5.2: Sơ đồ quá trình mô phỏng phương tiện tham gia giao thông. - 50 Hình 3.6.8: Mục đích xác định lề đường. - 51 Hình 3.6.11: Kết quả xác định lề đường. - 52 xi THUẬT NGỮ VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt / thuật ngữ Ý nghĩa ABM Agent-Based Modeling, mô hình dựa trên Agent Agent Tác tử CAD Ứng dụng thiết kế bản vẽ kỹ thuật Car-following Mô hình tương tác giữa các phương tiện trong quá trình mô phỏng GDI+ Graphics Device Interface, thư viện đồ họa nền tảng .Net Framework GIS Hệ thống thông tin địa lý GPL GNU General Public License GUI Giao diện đồ họa người dùng Intelligent Driver Model Mô hình điều khiển xe thời gian liên tục sử dụng trong mô hình hóa luồng giao thông do Treiber phát triển MAS Multi-Agent System, hệ thống đa Agent Microscopic Simulation Mô hình mô phỏng vi mô Mesoscopic Simulation Mô hình mô phỏng trung mô Macroscopic Simulation Mô hình mô phỏng vĩ mô Mô hình 3 pha của Kerner Lý thuyết dòng chảy giao thông được Boris Kerner phát triển từ năm 1996 đến năm 2002, chủ yếu hướng vào giải thích khía cạnh vật lý củ sự cố giao thông và kết quả của tắc nghẽn giao thông trên đường. - Kerner mô tả xii Từ viết tắt / thuật ngữ Ý nghĩa 3 pha giao thông, trong khi lý thuyết cổ điển lại chỉ dịnh nghĩa hai pha: dòng chảy tự do và tắc nghẽn giao thông. - Kerner chia pha tắc nghẽn thành 2 pha riêng biệt: đồng bộ dòng chảy và mắc kẹt di chuyển diện rộng Mô hình Gipps Mô hình tương tác phương tiện giao thông do Peter G.Gipps phất triển cuối những năm 1970 dưới sự tài trợ của S.R.C, mô hình này hoạt động dựa vào hành vi người điều khiển và theo dõi các phương tiện khác trong dòng chảy giao thông. - Mô phỏng giao thông Mô phỏng hệ thống giao thông vận tải O/D Matrix Origin/Destination Matrix, Ma trận điểm đầu/điểm đích làm đầu vào sinh nhu cầu giao thông cho ứng dụng. - Phương pháp Euler Một thủ tục số học để giải phương trình vi phân thông thường với giá trị khởi tạo cho trước Phương pháp Heun Một thủ tục số học giải phương trình vi phân thông thường với giá trị khởi tạo cho trước, thường dùng để cải tiến hoặc chỉnh sửa phương pháp Euler hoặc phương pháp Runge-Kutta 2 tần Phương pháp Monte Carlo Một lớp rộng các thuật toán tính toán dựa trên việc lấy mẫu ngẫu nhiên để thu được kết quả dạng số PTGT Phương tiện giao thông Phương pháp Runge-Kutta Một họ các phương pháp lặp quan trọng được sử dụng để rời rạc hóa thời gian nhằm tìm lời giải xấp xỉ cho phương trình vi phân thông thường TRACI Traffic Control Interface, giao diện điều khiển giao thông, có khả năng truy cập mô phỏng giao thông đang chạy, lấy thông tin của các đối tượng được mô phỏng xiii Từ viết tắt / thuật ngữ Ý nghĩa rồi điều khiển hoạt động đối tượng đó trực tuyến qua kết nối TCP client/server TRANSIMS TRansportation ANalysis SIMulation System SUMO Simulation Urban of Mobility 1 GIỚI THIỆU CHUNG Quá trình đô thị hóa nhanh chóng dẫn đến việc một lượng lớn lao động đổ dồn về các thành phố lớn. - Việc ùn tắc giao thông vào giờ cao điểm trở thành một vấn đề hết sức nhức nhối dư luận. - Để giải quyết vấn đề này, các cấp chính quyền tại các thành phố lớn đề xuất giải pháp là phải mở rộng, nâng cấp hay tạo ra các con đường mới nhằm mục đích giảm tải gánh nặng giao thông. - Một trong những giải pháp hiệu quả, cần thiết và tiết kiệm là thực hiện quá trình mô phỏng giao thông trước trên máy tính. - Trên thế giới đã có nhiều phần mềm cho phép mô phỏng giao thông trên máy tính. - Còn đối với giao thông ở Việt nam với tình trạng đường xá chằng chịt, tình trạng thiếu ý thức của người tham gia giao thông cũng như đặc trưng của “đất nước nhiều xe máy” làm cho các phần mềm này không thực sự phù hợp với điều kiện thực tế ở nước ta. - Mặt khác, hầu như các phần mềm mô phỏng giao thông đều không có khả năng mô phỏng người đi bộ tham gia giao thông. - Vậy nên yêu cầu cấp thiết đặt ra là cần một phần mềm mô phỏng giao thông “sát sườn” với tình trạng giao thông ở nước ta, phù hợp với các đặc trưng và tình trạng văn hóa giao thông hiện nay. - Luận văn “Xây dựng phần mềm hỗ trợ mô phỏng giao thông” là nghiên cứu mong muốn phát triển một công cụ hỗ trợ mô hình hóa và mô phỏng hệ thống giao thông trong thực tế. - Chương 1: Một số nghiên cứu về mô hình mô phỏng giao thông giới thiệu bài toán mô phỏng giao thông, phân loại, xu hướng và ứng dụng mô phỏng giao thông trong thực tế, các chức năng một phần mềm mô phỏng giao thông cần phải có và một số phần mềm mô phỏng giao thông hiện nay. - Chương 2: Mô phỏng hệ thống giao thông dựa trên mô hình đa Agent cung cấp lý thuyết về Agent và đa Agent, quá trình mô hình hóa dựa trên Agent như thế nào và một số ý tưởng mô phỏng giao thông sử dụng mô hình Agent. - 2 Chương 3: Xây dựng phần mềm mô phỏng hệ thống giao thông giới thiệu về ngôn ngữ lập trình, cách thức tổ chức dữ liệu, cấu trúc tổng quát của hệ thống và quá trình xây dựng mạng lưới giao thông cho đến quá trình tiến hành mô phỏng
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt