Übungslektion 2: Bedarf

Bedarf, Angebot und Stau

Der Bedarf ist die Anzahl der Personen, die reisen wollen. Das Netz der Straßen und Wege ist das Angebot für diesen Bedarf. Wenn der Bedarf größer ist als das Angebot, tritt ein Stau auf.

Bedarf zwischen Flächen und zwischen Zonen

Es gibt zwei Bedarfsebenen in einer Hierarchie

Obere Ebene: Personen-Wegstrecken werden zwischen Flächen definiert. Jede Wegstrecke definiert eine Tür-zu-Tür-Reise für eine Person, die einen oder mehrere Transportmodi verwendet. Untere Ebene: Fahrzeug-Wegstrecken sind zwischen Zonen definiert. Fahrzeug-Wegstrecken können dazu dienen, Personen auf Wegstrecken zu transportieren, die von der oberen Bedarfsebene definiert sind. Sie können auch als Hintergrundverkehr generiert werden oder weil das Modell nur zur Untersuchung des Straßenverkehrs verwendet wird. 6.3 Gerichteter Bedarf, ungerichteter Bedarf und Bedarf mit fester Route: In der zweistufigen Fläche-Zone-Hierarchie kann Bedarf auf drei Arten definiert werden:

Gerichteter Bedarf gibt eine Anzahl von Wegstrecken an, wobei jede Wegstrecke einen bestimmten Start- und Zielpunkt aufweist. Gerichteter Bedarf kann für Personen-Wegstrecken oder Fahrzeug-Wegstrecken verwendet werden.

Ungerichteter Bedarf definiert eine Anzahl von Wegstrecken von einem Startpunkt und ohne Angabe des Zielpunkts. Ungerichteter Bedarf wird häufig von Abbiegezählungen (Teilungen) an jeder Kreuzung begleitet. Die Abbiegezählungen definieren die Wahrscheinlichkeit einer Wegstrecke bei den möglichen Ausfahrten an einer Kreuzung. Ungerichteter Bedarf kann für Personen-Wegstrecken oder Fahrzeug-Wegstrecken verwendet werden. Der Bedarf für öffentliche Verkehrsmittel (Feste Route) definiert Wegstrecken für öffentliche Verkehrsmittel im Netz. Diese Art des Bedarfs ist nur für Fahrzeug-Wegstrecken. Diese Wegstrecken nutzen Kapazität des Straßennetzes der unteren Ebene und bieten Angebotskapazität für Personen-Wegstrecken auf der oberen Ebene. Vor dem Definieren von Bedarf müssen Sie Flächen oder Zonen oder beides erstellen. Dies wird in einem vorherigen Kapitel beschrieben.

Damit eine Fläche gültig ist, muss eine der folgenden Bedingungen erfüllt sein:

Damit eine Zone gültig ist, muss eine der folgenden Bedingungen erfüllt sein:

Übung: Erstellen einer Startpunkt-Bedarfsmatrix von Personen-Wegstrecken

  1. Erstellen eines Fußwegs
  2. Erstellen von zwei Flächen, eine an jedem Ende des Fußwegs
  3. Wählen Sie Fußgängerweg, Aktion Fußgängerweg > Halbieren (ein Fußgängerweg kann nur mit je einer Fläche verknüpft sein; aus diesem Grund müssen Sie den Fußgängerweg halbieren, sodass Sie zwei Fußgängerwege haben, einen für jede Fläche)
  4. Datei/Speichern
  5. Menü Bedarf/Bedarfe.
  6. Klicken Sie auf Matrix hinzufügen.
  7. Wählen Sie Modus=Personen, Profil=Flach und Abschnitt=D1
  8. Ändern Sie ggf. den Namen der Matrix, und klicken Sie auf OK
  9. Im nächsten Fenster, Start- und Zielpunkte wählen, können Sie nur einige der Flächen als Start- oder Zielpunkte verwenden. Hier haben wir nur zwei Flächen, daher brauchen wir beide. Klicken Sie auf OK.
  10. Im Fenster Bedarfsbearbeitungsfunktion wird nun ein Raster mit Spalten- und Zeilengesamtwerten angezeigt. Geben Sie 200 als Anzahl der Wegstrecken zwischen Fläche 1 und Fläche 2 und 100 von Fläche 2 nach Fläche 1 ein. Wenn Sie eine Zelle in der Tabelle auswählen, werden Start und Ziel mit einem Pfeil im Grafikfenster hervorgehoben. Sie können Werte direkt in den Zeilengesamtwert (alle Wegstrecken von diesem Startpunkt), den Spaltengesamtwert (alle Wegstrecken zu diesem Zielpunkt) oder in den Matrixgesamtwert (alle Wegstrecken) eingeben. Der eingegebene Wert wird auf jede der möglichen Zellen im Verhältnis zu den vorhandenen Werten verteilt. Es ist nicht möglich, Werte in die diagonalen Zellen einzugeben, da diese für Wegstrecken innerhalb von Flächen stehen (von Fläche X zu Fläche X). Wenn Sie Excel oder eine andere Tabellenkalkulationsanwendung auf Ihrem Computer installiert haben, können Sie diese öffnen und Teile der Tabelle in die Tabellenkalkulation kopieren und umgekehrt.

Generieren von Wegstrecken aus Bedarf

Der Begriff Wegstrecken-Generierung bezieht sich hier auf den Prozess zum Erstellen einzelner abgetrennter Wegstrecken aus der aggregierten Bedarfsspezifikation. Wegstrecken-Generatoren verwenden pseudozufällige Nummerngeneratoren, um Werte aus Parameterverteilungen auszuwählen. So kann z. B. eine Wegstrecke mit einer kleineren als der durchschnittlichen physikalischen Größe jedoch einer größeren als die durchschnittliche Inkrementdichte erzeugt werden, um die Route zu ändern.

Die Verkehrsanalyse trennt Wegstrecken-Generierung und Simulation. Das heißt, Wegstrecken werden vor Beginn der Simulation einmal generiert, und die Wegstrecken-Tabelle wird als Eingabedaten gespeichert. Dies bedeutet, dass die Simulation mit genau derselben Reihenfolge von Wegstrecken beliebig oft wiederholt werden kann, auch wenn das Modell geändert wird. Wenn Sie über ein Basismodell und ein vorgeschlagenes Entwurfsmodell verfügen, ist es oft nützlich zu wissen, dass Änderungen an Bemaßungen, die aus einer Ausführung des Entwurfsmodells resultieren, auf die Änderungen am Entwurf zurückzuführen sind, und nicht auf Variationen in der Reihenfolge der generierten Zufallszahlen.

Die generierten Wegstrecken können als Teil des Modells oder in einer externen Datei gespeichert werden. Das externe Speichern ist bei größeren Modellen nützlich, bei denen es viele Wegstrecken gibt (als Richtlinie: 100.000+).

Übung: Generieren von Wegstrecken

  1. Menü Wegstrecken > Durchsuchen/Generieren.
  2. Wählen Sie die Registerkarte Wegstrecken-Generierung. Ändern Sie die Ausgangszahl für den Zufallsgenerator, falls erforderlich, oder verwenden Sie die Vorgabe.
  3. Klicken Sie auf Wegstrecken generieren. Prüfen Sie, ob alle erwarteten Wegstrecken generiert wurden (Erfolgsrate = 100 %). Wenn einige Wegstrecken fehlen, sind wahrscheinlich zwischen einem oder mehreren Start-/Zielpaaren keine Route vorhanden. Verwenden Sie Menü Zuordnung > [Person|Fahrzeug] Routen. Anschließend suchen Sie mit Routen-Analyse/Nicht verfügbare Routen nach den Problemen.
  4. Wenn alle Wegstrecken generiert wurden, klicken Sie zum Speichern auf Ja
  5. Sie können das Modell jetzt ausführen, indem Sie im Werkzeugkasten Simulation auf Wiedergabe klicken.

Bedarfsprofile

In Verkehrsanalyse ist ein Profil ein Satz von Gewichtungen, die zusammen 100 % ergeben, wobei jede Gewichtung auf ein Zeitintervall angewendet wird. Die Gewichtungen werden nacheinander angewendet, um eine zeitlich variable Menge zu generieren. Der Zeitraum definiert die Start- und Endzeit. Ein Profil wird verwendet, um die Anzahl der während eines Zeitraums generierten Wegstrecken zu steuern. Es ist am Anfang und Ende häufig niedriger und in der Mitte höher, um eine Spitzenstunde darzustellen.

Ein Profil kann eine beliebige Anzahl von Intervallen aufweisen; alle Zeitintervalle weisen die gleiche Länge auf. Wenn Sie beispielsweise einen stündlichen Bedarf haben, aber den Bedarf durch 5-Minuten-Zählungen gewichteten möchten, definieren Sie ein Profil mit 12 x 5-Minuten-Intervallen und legen die entsprechenden 12 Gewichtungen gemäß den Zählungswerten fest.

Übung: Bedarfsprofile

Öffnen Sie das Übungsmodell eines Kreisverkehrs. Er verfügt über vier Arme, jeder mit Verkehr in beide Richtungen und zwei Fahrspuren für jede Richtung. An jedem Ende des Arms befindet sich eine Zone, um einen Verkehrsfluss zu generieren.

  1. Der erste Schritt dieses Lernprogramms besteht darin, eine Bedarfsmatrix zu diesem Modell hinzuzufügen.
  2. Im Abschnitt Profil ist nur eine Option verfügbar, nämlich Flach. Wir werden dieses Profil vorerst verwenden.
  3. Behalten Sie die Vorgabeeinstellungen für die Start- und Zielpunkte bei.
  4. Legen Sie einen Gesamtbedarf fest, z. B. 1200. Speichern Sie anschließend, und generieren Sie Wegstrecken.
  5. Starten Sie die Simulation, und Sie sollten sehen können, wie der Verkehr fließt.
  6. Beachten Sie, dass die Verkehrsmenge ziemlich einheitlich und gleichmäßig verteilt ist.
  7. Wenn wir uns den erstellten Bedarf ansehen, wissen wir, dass er aus dem Profil Flach resultiert.
  8. Als Nächstes erstellen wir ein neues Profil, um zu simulieren, wie der Verkehrsfluss sich über einen Zeitraum erhöht und verringert.
  9. Im Fenster Neue Profilparameter wählen wir Simulation als Zeitraum aus, da nur dieses Profil während der Simulation gültig sein soll.
  10. Legen Sie die Anzahl der Intervalle auf 5 fest. Dadurch wird unser Simulationszeitraum in 5 Teile unterteilt, und wir können die Intensität des Bedarfs in jedem Teil individuell steuern.
  11. Im neuen Fenster werden die Steuerleisten angezeigt. Da unser Zeitraum eine Stunde beträgt und wir 5 Intervalle haben, steht jedes für 12 Minuten. Sie können auch manuell einen genauen Wert eingeben. Die Summe dieser Werte sollte 100 betragen, was 100 % bedeutet.
  12. Ändern Sie die Werte in 10,20,40,20,10, sodass sich der Fluss allmählich bis zu einer Spitze erhöht, gefolgt von einer Abnahme.
  13. Nachdem Sie den Wert eingegeben haben, aktivieren Sie das Kontrollkästchen rechts. Dadurch werden die Gesamtwerte automatisch so anpasst, dass sie zusammen 100 % ergeben. Klicken Sie dann auf OK.
  14. Ändern Sie im Bedarfsfenster das Profil von Flach in das gerade erstellte Profil, und generieren Sie die Wegstrecken erneut.
  15. Starten Sie die Simulation. Beachten Sie, dass der Verkehrsfluss zu Beginn leicht ist, im Laufe der Zeit jedoch zunimmt.
  16. Eine hoher Fluss ist besonders deutlich zu erkennen, wenn die Hälfte der Simulation abgelaufen ist, was der Spitze im Profil entspricht.
  17. Im Bedarfsfenster ist Ihnen möglicherweise aufgefallen, dass Sie auch ein Profil für die Nachfrage von einem bestimmten Startpunkt wählen können.
  18. Damit wird nur der Verkehr von bestimmten Startpunkten einen veränderlichen Fluss erzeugen, während andere Startpunkte einen einheitlichen Fluss erzeugen oder umgekehrt.
  19. Profile können auf alle Arten von Bedarfen angewendet werden. Experimentieren wir nun mit dem Anwenden desselben Profils auf Fußgängerbewegungen.
  20. Erstellen Sie zunächst Fußgängerwege neben den Straßen. Wählen Sie dazu die Straße aus, und verwenden Sie dann Fahrspur > Neuer Fußgängerweg neben.
  21. Aktivieren Sie die Optionen Fußwegmittellinien und Fußwegverbindungen sowie Griff - Ende.
  22. Verschieben Sie das Ende des Fußgängerwegs in Richtung Kreisverkehr, erstellen Sie dann einen lotrechten Fußgängerweg, und verbinden Sie diese.
  23. Erstellen Sie eine Fläche am Ende des lotrechten Fußgängerwegs. Wir generieren einige Fußgänger-Wegstrecken von hier aus.
  24. Führen Sie denselben Vorgang an einem anderen angrenzenden Arm durch.
  25. Jetzt erstellen wir einen Bedarf an 200 Fußgänger-Wegstrecken zwischen den beiden Flächen.
  26. Wählen Sie im Abschnitt Profil das neu erstellte Profil aus. Wenn Sie fertig sind, speichern Sie, und generieren Sie Wegstrecken.
  27. Führen Sie die Simulation aus. Sie sollten sehen, wie Personen erscheinen und gehen.
  28. Deaktivieren Sie die Option Fußwegmittellinien und Fußwegverbindungen.
  29. Wenn sie schwer zu erkennen sind, ändern Sie die Farbe, z. B. in leuchtend grün.
  30. Wir können Personen auch Beschriftungen hinzufügen, um sie leichter beobachten zu können.
  31. Erstellen Sie eine Beschriftung, wählen Sie eine helle Farbe aus und setzen Sie den Ursprung auf Fläche 1. Dadurch werden Personen markiert, die aus Fläche 1 kommen.
  32. Erstellen Sie eine weitere Beschriftung, verwenden Sie dieselbe Farbe und setzen Sie den Ursprung auf Fläche 2, um Personen, die aus der anderen Richtung kommen, zu beschriften.
  33. Aktivieren Sie auf der Registerkarte Layer die Option Beschriftungen. Führen Sie die Simulation aus, und Sie sollten feststellen, dass Fußgängerbewegungen viel einfacher zu beobachten sind.
  34. Derzeit gibt es nicht sehr viele Fußgängerbewegungen.
  35. Deaktivieren Sie den Layer Fahrzeuge, damit wir uns auf die Fußgänger konzentrieren können.
  36. Wenn die Simulation etwa die Hälfte erreicht hat, steigt der Fluss der Fußgänger an.
  37. Und am Ende der Simulation nimmt der Fluss wie erwartet ab.