Đánh giá tương tác giữa các xe trên tuyến đường bằng phương pháp agent based model

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - BK TP.HCM NGÔ VIỆT ĐỨC Đề tài: ĐÁNH GIÁ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC XE TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP AGENT-BASED MODEL Chuyên ngành: XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ Mã ngành: 605830 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2014 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS.CHU CÔNG MINH Cán chấm nhận xét : TS.VĂN HỒNG TẤN Cán chấm nhận xét : TS VŨ ANH TUẤN Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 30 tháng 08 năm 2014 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp.HCM, ngày…… tháng…… Năm 2014 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGÔ VIỆT ĐỨC Phái Ngày, tháng, năm sinh: 10/10/1980 Nơi sinh : QUẢNG NGÃI Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố : Nam MSHV : 10010314 I- Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC XE TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP AGENT-BASED MODEL II- Nhiệm vụ nội dung luận văn: 1- Nhiệm vụ: Tiến hành nghiên cứu, xây dựng mơ hình mơ giao thơng phù hợp với điều kiện giao thông hỗn hợp thành phố lớn Việt Nam với đặc điểm tỷ lệ xe máy lớn nhiều so với thành phần xe khác dịng giao thơng Cơng cụ mơ phần mềm NETLOGO Phân tích, đánh giá các kết phương pháp Agent-Based models 2- Nội dung luận văn: Chương I: Tổng quan Chương II: Cơ sở lý thuyết Chương III: Phương pháp Nội dung nghiên cứu Chương IV: Xây dựng mơ hình mơ dựa phương pháp ABM Chương V: Phân tích, đánh giá Chương VI: Kết luận III- Ngày giao nhiệm vụ: 20/01/2014 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 20/06/2014 V- Cán hướng dẫn: TS CHU CÔNG MINH Nội dung đề cương luận văn thạc sỹ Hội đồng chuyên ngành thơng qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MƠN QL CHUYÊN NGÀNH TS CHU CÔNG MINH TS LÊ BÁ KHÁNH ii KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc đến Thầy hướng dẫn tôi, TS Chu Cơng Minh với hướng dẫn nhiệt tình, kịp thời cho lời khuyên động viên chia để tơi hồn thành luận án Xin gửi lời cảm ơn đến Quý Thầy Cô Môn Cầu Đường, Khoa Xây Dựng, Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh truyền đạt cho nhiều kiến thức thực mẻ, cần thiết bổ ích suốt khóa học thạc sỹ Nhờ tơi tích lũy, thu thập nhiều kiến thức thông tin vô quý giá để phục vụ cho công tác sau Tôi xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, đồng nghiệp, gia đình tơi giúp đỡ, động viên đóng góp chân thành q trình tơi thực luận văn iii TĨM TẮT LUẬN VĂN Mơ giao thơng dựa tác tử (Agent-Based Models) cách tiếp cận với hệ thống mô bao gồm tác tử độc lập tương tác lẫn tương tác với môi trường giao thông Hiện phương pháp mô giao thông áp dụng rộng rãi nhiều quốc gia giới đạt số thành tựu định Những thành tựu góp phần vào việc quy hoạch phát triển hệ thống giao thông nước tiên tiến Tuy nhiên, việc ứng dụng mơ hình mô vào lĩnh vực giao thông Việt Nam hạn chế sở vật chất, sở hạ tầng giao thơng nước ta có nhiều khác biệt, với khác đặc điểm giao thông giao thông hỗn hợp ứng xử người tham gia giao thơng Vì việc nghiên cứu xây dựng mơ hình mơ giao thông phù hợp với đặc điểm giao thông Việt Nam cần thiết để đánh giá tham số giao thông xây dựng kịch giao thông cho tương lai Sử dụng phần mềm Netlogo để xây dựng mơ hình mơ Trong nghiên cứu chi tiết phương pháp mô dựa agent (Agent-Based Models), để đánh giá thông số giao thông bao gồm quan hệ khoảng cách – thời gian (time –space), Ảnh hưởng thành phần xe đến khả thông hành iv MỤC LỤC Xác nhận hoàn thành luận văn Thạc Sĩ i Nhiệm vụ luận văn Thạc Sĩ ii Lời cảm ơn …… iii Tóm tắt luận văn iv Mục lục……… v Danh sách Hình viii Danh sách Bảng ix Các từ viết tắt… xi CHƯƠNG TỔNG QUAN 12 1.1 Đặt vấn đề nghiên cứu 12 1.2 Cơ sở hình thành đề tài 13 1.3 Mục tiêu nghiên cứu 14 1.3.1 Phạm vi nghiên cứu 15 1.3.2 Giới hạn nghiên cứu 16 1.4 Bố trí luận văn 16 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 17 2.1 Các mơ hình mơ 17 2.1.1 Mơ hình mơ vi mơ 17 2.1.2 Mơ hình mơ vĩ mô 18 2.2 Các nghiên cứu trước 19 2.2.1 Các nghiên cứu nước 19 2.2.2 Các nghiên cứu nước 23 2.3 Các mơ hình nghiên cứu chuyển động xe giao thông: 24 2.3.1 Mô hình xe theo xe (Car-following model) 25 2.3.2 Mơ hình phi tuyến tổng qt ( General Motors nonlinear models) 26 2.3.3 Mơ hình tránh va chạm (Collision avoidance models) 27 2.3.4 Mô hình chấp nhận khoảng trống (Gap acception models) 27 v 2.4 Quỹ đạo xe tham biến vi mô: 29 2.5 Các tham biến vi mô – khoảng quan trắc: 30 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 35 3.1 Khái quát 35 3.2 Thu thập số liệu: 35 3.3 Xây dựng chương trình mơ phần mềm Netlogo 38 3.3.1 Giới thiệu phần mềm Netlogo 38 3.3.2 Xây dựng mô hình mơ dựa Agent (Agent-Based model) 39 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH 43 4.1 Tiến trình xây dựng mơ hình (Flow chart) 43 4.2 Xây dựng chương trình mơ sử dụng phần mềm NETLOGO 43 4.2.1 Giới thiệ Netlogo 43 4.2.2 Sự khác Agent Objective (đối tượng) 45 4.3 Các thành phần chương trình mơ 45 4.3.1 Xây dựng vùng hiển thị mơ hình mô 46 4.3.2 Xây dựng nút khởi tạo chương trình thơng số đầu vào 46 4.3.3 Định nghĩa phần tử cells 47 4.4 Xây dựng chương trình (Procedures) cho mơ hình 52 4.4.1 Procedures thực thi chương trình 52 4.4.2 Thiết kế giao diện người dùng 57 CHƯƠNG PHÂN TÍCH - ĐÁNH GIÁ 59 5.1 Khảo sát dòng xe 59 5.1.1 Khảo sát lương lượng, thành phần xe 59 5.1.2 Tình trạng giao thơng vị trí khảo sát 59 5.2 Phân tích quan hệ khoảng cách – thời gian 67 5.2.1 Các kết phân tích 68 5.2.2 Phân tích thơng số vi mô xe dẫn đầu (Leader) xe theo sau (Follower) 69 CHƯƠNG KẾT LUẬN 72 6.1 Một số kết luận: 72 vi THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC 76 vii DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Hiện trạng giao thông cao điểm (đường Cộng Hồ – Tân Bình) 13 Hình Kích thước hình học đường khảo sát - mơ mơ hình 15 Hình 3: Ứng dụng CORSIM PARAMICS quy hoạch giao thông 17 Hình 4: Sử dụng CONTRAM STRADA mơ mạng lưới giao thơng 18 Hình 5: Tập hợp mơ hình cho chuyển động xe [11] 25 Hình 6: Mơ hình xe theo xe 26 Hình 7: Quỹ đạo xe theo hệ trục quãng đường – thời gian (x,t) 29 Hình 8: Các quỹ đạo xe khoảng quan trắc S1 S2 31 Hình 9: Khoảng quan trắc S3 32 Hình 10: Sơ đồ tính tốn 35 Hình 11: Phân phối tam giác 37 Hình 12: Giao diện chương trình mơ viết Netlogo 38 Hình 13: Giao diện coding phần mềm Netlogo 39 Hình 14: Mơ tả số trường hợp chuyển động Agent 40 Hình 15:Agent điển hình, Agents có hành vi tương tác với agents khác tương tác với môi trường 41 Hình 16: Sơ đồ biểu diển trình thực thi chương trình 42 Hình 17: Giao diện chương trình mô Netlogo 42 Hình 18 : Sơ đồ khối xây dựng chương mơ giao thơng 43 Hình 19: Ưu việt agent so với đối tượng 45 Hình 20: Kích thước hình học đoạn đường mơ phần mềm Netlogo 46 Hình 21: Kích thước phương tiện giao thơng quy ước mơ hình 48 Hình 22: Các trường xe máy theo sau ( xe thứ i) xe lân cận [16] 49 Hình 23: Quy luật cập nhật tình trạng xe đường [16] 55 Hình 24: Quy luật cập nhật tình trạng xe đường (tiếp theo) [16] 56 Hình 25: Xây dựng chương trình (Procedures) 57 Hình 26: Giao diện chương trình mơ 58 Hình 27: Biểu đồ lưu lượng xe chiều từ đường tháng tới Tơ Hiến Thành 60 Hình 28: Biểu đồ phần trăm thành phần xe chiều từ đường tháng tới Tô Hiến Thành 60 Hình 29: Biểu đồ lưu lượng xe chiều từ đường Tô Hiến Thành tới tháng 61 Hình 30: Biểu đồ phần trăm thành phần xe chiều từ đường Tô Hiến Thành tới tháng 61 Hình 31: Biểu đồ lưu lượng xe chiều từ đường tháng tới Tô Hiến Thành 62 Hình 32: Biểu đồ phần trăm thành phần xe chiều từ đường tháng tới Tô Hiến Thành 63 Hình 33: Biểu đồ lưu lượng xe chiều từ đường Tô Hiến Thành tới tháng 63 Hình 34: Biểu đồ phần trăm thành phần xe chiều từ đường Tô Hiến Thành tới tháng 64 viii Hình 35: Biểu đồ lưu lượng xe chiều từ đường Lý Thường Kiệt tới đường Thành Thái 65 Hình 36: Biểu đồ phần trăm thành phần xe chiều từ đường Lý Thường Kiệt tới đường Thành Thái 65 Hình 37: Biểu đồ lưu lượng xe chiều từ đường Thành Thái tới đường Lý Thường Kiệt 66 Hình 38: Biểu đồ phần trăm thành phần xe chiều từ đường Thành Thái tới đường Lý Thường Kiệt 66 Hình 39: mơ hình xe theo xe 67 Hình 40: Quan hệ khoảng cách thời gian xe 68 Hình 41: Quan hệ thời gian – vận tốc 69 Hình 42: Quan hệ thời gian – gia tốc 69 Hình 43: Quan hệ thời gian – tọa độ 70 Hình 44: Quan hệ thời gian – khoảng cách hai xe 70 Hình 45: So sánh vân tốc thực tế vận tốc từ mơ hình 71 ix ... NGÃI Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô đường thành phố : Nam MSHV : 10010314 I- Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ TƯƠNG TÁC GIỮA CÁC XE TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP AGENT- BASED MODEL II- Nhiệm vụ nội dung... Netlogo dựa phương pháp Agent- Based model để mô giao thơng với dịng giao thơng hỗn hợp bao gồm xe máy, xe con, xe být xe tải Đặc điểm đề tài mơ xe hai bánh (xe máy) tương tác với thành phần xe khác... phần xe dòng xe hỗn hợp, hành vi lái xe tham gia giao thông, yếu tố ảnh hưởng đến khả vượt xe, chuyển điều kiện giao thơng hỗn hợp, sở hình thành đề tài: ? ?Đánh giá tương tác xe tuyến đường phương