diff --git a/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/daten.tex b/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/daten.tex index 0cbaa8d2..56e8e1a4 100644 --- a/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/daten.tex +++ b/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/daten.tex @@ -1,12 +1,38 @@ -Die zur Verf"ugung stehenden Daten sind die Induktionswerte load und count aller Induktionsschleifen auf den Straßen von Darmstadt. Diese Daten werden im Minutentakt gemessen und stehen in CSV-Format zur Verf"ugung.\\ -Desweiteren stehen gemittelte Abbiegewahrscheinlichkeiten für einige der Induktionsschleifen zur Verfügung. Diese Daten sind über alle Messungen gemittelt. Ermittelt wurden die Daten laut der Stadt Darmstadt mithilfe von Video Überwachung und Auswertung dieser. Diese Daten liegen in PDF-Format vor. -Die Gültigkeit der Induktionsschleifenwerte wird ersteinmal vorausgesetzt, im Kapitel Validierung wird die Genauigkeit der Sensoren nochmals untersucht. Bei den Abbiegewahrscheinlichkeiten werden Ungenauigkeiten angenommen. Dies Begründet sich zum einen in der Messtechnik(Videoüberwachung) und zum anderen durch die starke Mittelung. -\\ -\subsection{Sensorwerte}{ +In diesem Kapitel wird beschrieben welchen Verkehrsdaten für diese Arbeit zur Verfügung standen. Zum einen sind das die Induktionsschleifenwerte 'load' und 'count' aller Induktionsschleifen auf den Straßen der Stadt Darmstadt. + +Desweiteren stehen gemittelte Abbiegewahrscheinlichkeiten für einige der Induktionsschleifen zur Verfügung. Diese Daten wurden von der Stadt Darmstadt ermitteln lassen, für die Planungsabteilung des Verkehrsamtes. Ermittelt wurden die Daten laut Herrn [] des Verkehrsamtes der Stadt Darmstadt mithilfe einer externen Firma, welche die zu untersuchenden Kreuzungen Video Überwacht. Außerdem seien alle Werte über alle Messungen die vorgenommen wurden gemittelt. Sie liegen in PDF-Format vor.\\ + +\subsection{Induktionsschleifenwerte}{ + + Die Induktionsschleifen der Stadt Darmstadt sind fast ausschließlich an den Kreuzungseingängen in den Straßen verbaut. Sie dienen dabei dem sog. 'adaptivem steuern' des Verkehrs. Die Ampelphasen, konkret die Länge der Ampelphasen, wird duch die Sensorwerte beeinflusst. Stellt das System etwa fest, dass kein Auto auf der Spur steht, kann es eine Ampelphase verkürzen. Dabei bezieht dieses System keine Informationen der Nachbarkreuzungen mit ein.\\ + + Diese Daten werden im Minutentakt gemessen und stehen in CSV-Format zur Verf"ugung. + \begin{itemize} + \item{load: Der Loadwert zeigt an wie viel Prozent des Messintervalls der Sensor von einem Auto belegt war.} + \item{count: Der Countwert zeigt an wie viele Autos den Sensor innerhalb des Messintervalls passiert haben.} + \end{itemize} + [BILDCSV] + [Zuordnungsbeschreibung für csv] + Das Projekt [] von [] und [] verwendet die Daten der Stadt Darmstadt bereits und hat die CSV Dateien bereits in eine MYSQL-Datenbank überführt. Sie liegen im folgenden Format vor: + [SQL] + [Zuordnungsbeschreibung für sql] + + [cad] + Die Gültigkeit der Induktionsschleifenwerte wird in dem Kapitel [Validierung] genauer behandelt. } -\subsection{Abbiegewahrscheinlichkeiten}{ +\subsection{Abbiegewahrscheinlichkeiten}{ + Bei den Induktionschleifen muss zwischen zwei Sensortypen unterschieden werden: + \begin{itemize} + \item{Einspursensor: Ein Auto auf dieser Spur kann nur in eine Richtung die Kreuzung verlassen.} + \item{Mischspursensor: EIn Auto auf dieser Spur kann in mehr als eine Richtung die Kreuzung verlassen.} + \end{itemize} + + Während die Einspursensoren eindeutigen einem Ausgang einer Kreuzung zugeordnet werden können, so benötigt man um die Sensorwerte der Mischspuren Ausgängen zuzuordnen noch sog. 'Abbiegewahrscheinlichkeiten'. + Die Abbiegewahrscheinlichkeiten wurden von der Firma [] mithilfe von Videoüberwachung einzelner Kreuzungen für die Stadt Darmstadt ermittelt. Dabei wurden alle ermittelten Werte gemittelt. Die zur Verfügung gestellten Daten lagen als PDF vor. [BILD PDF] + [Michael Scholz] hat im Rahmen seiner Bachelor Arbeit [] diese Daten in eine MYSQL Datenbank übertragen. + [SQL] } Abbiegewahrscheinlichkeiten an den einzelnen Sensoren. Diese Daten wurden im Auftrag der Stadt Darmstadt erhoben. Die Daten sind auf alle vorhandenen Zählungen(Video) gemittelt. diff --git a/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/einleitung.tex b/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/einleitung.tex index 65029529..53190d84 100644 --- a/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/einleitung.tex +++ b/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/einleitung.tex @@ -1,12 +1,12 @@ Die zunehmende Anzahl der Verkehrsteilnehmer und die damit verbundenen Massen an Autos auf den Straßen wird zunehmend zu einem Problem[ZTAT] für Stra"sen, Mensch und Umwelt. Aus diesem Grund ist die Analyse und Optimierung des Verkehrs ein wichtiger Bestandteil der Arbeit der Verkehrsämtern, damit der Verkehr weiterhin reibungslos funktioniert. Einige Firmen haben sich auf dieses Thema spezialisiert und bieten Analysetools für den Verkehr an. Moderne Ampelanlagen und Sensorik in der Straße erlaubt es heute eine solche Analyse durchzuführen und den Verkehr zu untersuchen.\\ Die Stadt Darmstadt hat in vielen ihrer Kreuzungen sog. Induktionsschleifen integriert. +Eine Induktionsschleife ist ein in die Fahrbahndecke integrierter Sensor. Er macht sich das Prinzip der elektromagnetischen Induktion zur Nutze, um Metall über ihm zu detektieren. +Hierfür werden Kabelschleifen in die Fahrbahndecke eingelassen und ein Strom angelegt. Fährt nun ein Auto darüber [RECHERCHE].\\ +Diese in der Stadt Darmstadt verbauten Induktionsschleifen messen, wie viele Autos über den Sensorbereich gefahren sind, und wie lange der Sensor durch ein darauf stehendes Auto belegt war. Diese Daten werden direkt von den Ampeln benutzt, da diese 'adaptiv' gesteuert sind. Das bedeutet, dass die Reihenfolge der Ampelphasen vorgegeben ist, allerdings die Länge dieser sich aus den Sensorwerten ergibt. Dies führt zu einem flüssigerem Verkehr, da die Ampeln sind nur so lange grün, wie benötigt wird um alle wartenden Autos über die Kreuzung zu befördern. +Diese Sensorwerte werden in dieser Arbeit nicht zur Ampelsteuerung, allerdings für die Vorhersage von Verkehr benutzt. Die Problematik die sich auftut ist, dass nicht alle Straßen und Kreuzungen mit Induktionsschleifen ausgestattet sind. Man möchte allerdings gerne Verkehrswerte für diese nicht bekannten Bereiche schätzen, um die momentane Verkehrssituation besser einzuschätzen. +Die Stadt Darmstadt stellte ihre Sensordaten auf Anfrage zur Verfügung. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Auswertung dieser Daten, untersucht inwieweit der Verkehr anhand dieser Daten 'rekonstruiert' werden kann und mit welcher Genauigkeit. Außerdem wird versucht für eine kurze Zeitperiode in der Zukunft eine Vorhersage zu treffen, wie der Verkehr in einer Minute aussieht. -[ERKLÄRUNG INDUKTIONSSCHLEIFE] - -Diese Induktionsschleifen messen, wie viele Autos über den Sensorbereich gefahren sind, und wie lange der Sensor durch ein darauf stehendes Auto belegt war. Diese Daten werden direkt von den Ampeln benutzt, da diese 'adaptiv' gesteuert sind. Das bedeutet, dass die Reihenfolge der Ampelphasen vorgegeben sind, allerdings die Länge dieser sich aus den Sensorwerten ergibt. Dies führt zu einem flüssigerem Verkehr und die Ampeln sind nur so lange grün, wie es benötigt wird um alle wartenden Autos über die Kreuzung zu befördern -Diese Sensorwerte werden in dieser Arbeit nicht zur Ampelsteuerung, aber für die Vorhersage von Verkehr benutzt. -Die Problematik die sich auftut ist, dass nicht alle Straßen und Kreuzungen mit Induktionsschleifen ausgestattet sind. Man möchte allerdings Verkehrswerte für diese nicht bekannten Bereiche wissen, oder von einem Messpunkt auf die Belegung der Straße schließen können. -Die Stadt Darmstadt stellte ihre Sensordaten auf Anfrage zur Verfügung. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Auswertung dieser Daten und untersucht inwieweit der Verkehr anhand dieser Daten 'rekonstruiert' werden kann und mit welcher Genauigkeit. Außerdem wird versucht für eine kurze Zeitperiode in der Zukunft eine Vorhersage zu treffen, wie der Verkehr in einer Minute aussieht. +Auch wenn alle Induktionsschleifenwerte der Stadt Darmstadt zur Verfügung stehen, so wurde in dieser Arbeit nur ein kleiner Ausschnitt von Darmstadt betrachtet, die sog. 'Ministadt'. Sie erstreckt sich über neun Hauptkreuzungen und einige kleinere Kreuzungen. Dabei wurde der Ausschnitt auch so gewählt, dass einige Sonderfälle abgedeckt sind, wie z.b. eine Einbahnstraße. \begin{figure}[htbp] \centering @@ -15,22 +15,5 @@ Die Stadt Darmstadt stellte ihre Sensordaten auf Anfrage zur Verfügung. Diese A \label{Gemeinsames Label} \end{figure} -Auch wenn alle Sensorwerte der Stadt Darmstadt zur Verfügung stehen wurde in dieser Arbeit nur ein kleiner Ausschnitt von Darmstadt betrachtet, die sog. 'Ministadt'. Sie erstreckt sich über neun Hauptkreuzungen und einige kleinere Kreuzungen. Dabei wurde der Ausschnitt auch so gewählt, dass enige Sonderfälle abgedeckt sind, wie z.b. eine Einbahnstraße. -In der Stadt Darmstadt werden Induktionsschleifen vor den Ampelschaltungen verwendet, -um die Kreuzung nach Verkehrsaufkommen zu steuern. Dabei ist jede Kreuzung autak und -bezieht keine Sensorinformationen der Nachbarkreuzungen mit ein. Die Sensoren messen\\ --load (wie lange war der Sensor belegt)\\ --count (wie viele Autos sind drüber gefahren)\\ -In diese Arbeit wird erörtert für was und mit welcher Genauigkeit diese Daten verwendet -werden können, um \\ -- load und count für Unbekannte sog. Virtuelle Sensoren zu bestimmen\\ -- was für Aussagen können Anhand dieser Daten über die Verkehrsbelastung von\\ Straßen/Kreuzungen etc machen lassen - - -Problemstellung \\ -Unbekannte Sensoren berechnen \\ -Verkehrsbelastung berechnen \\ -Abbiegewahscheinlichkeiten berechnen \\ -Zeitproblem \\ aktuelle Diskussion über Blackbox im Auto. \ No newline at end of file diff --git a/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/modell.tex b/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/modell.tex index 706c4bf0..bbc7ce9b 100644 --- a/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/modell.tex +++ b/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/modell.tex @@ -1,30 +1,28 @@ -In diesem Kapitel werden verschiedene Modellierungen der Ministadt vorgestellt und erklärt. Die beiden diskutierten Modelle sind die Darstellung als Matrix und die als Graph. Diese beiden Darstellungen sind untereinander kompatibel, können also ineinander überführt werden. +In diesem Kapitel werden verschiedene Modellierungen der Ministadt vorgestellt und erklärt. Die beiden diskutierten Modelle sind die Darstellung als Matrix und die als Graph. Diese beiden Darstellungen sind untereinander kompatibel, können deshalb ineinander überführt werden. Dabei ist der Graph ein nützliches Werkzeug der Visualisierung während eine Matrixdarstellung der Berechnung dient.\\ -Da es sich bei dem zu Modellierenden um einen komplexen Zusammenhang handelt, ist eine Visualisierung sehr hilfreich, oder sogar unabdingbar, um den Gesammtzusammenhang zu erfassen und zu verstehen. Deshalb wird in dieser Arbeit sehr viel Wert auf den Visualisierungteil gelegt.\\ - In der Industrie eingesetzte Software zur Berechnung von Verkehrsflüssen, verwenden meistens ein sog. Micro Modell(ZITAT). Ein solches Micro Modell modelliert jedes einzelne Auto, um eine hohe Genauigkeit der Berechnung zu gewährleisten. Allerdings erfordert das neben sehr vielen Messwerten auch einen erheblichen Mehraufwand zur Modellierung. In dieser Arbeit wird eine Mischform aus Micro und Macro Modell vorgestellt, welches für Kreuzungen eine genauere Modellierung zulässt, während es für zwischen den Kreuzungen ein ungenauere Modellierung vornimmt. Dies ist sinnvoll, da nur im Kreuzungsbereich Sensoren zur Verfügung stehen, während zwischen Kreuzungen und kleinere Kreuzungen nicht mit Sensoren bestückt sind und aus diesem Grund keine qualifiziert Aussage über diese Straßen gemacht werden kann. \subsection{Modell der Ministadt}{ - Um ein Modell zu erstellen, muss man sich der Realität bewusst werden und diese (partiell) im Computer abbilden (ZITAT). Für ein Straßenmodell müssen folgende Objekte modelliert werden: + Um ein Modell zu erstellen, muss man sich der Realität bewusst werden und diese (partiell) im Computer abbilden (ZITAT). + Für das hier entwickelte Straßenmodell wurden folgende Objekte modelliert: \begin{enumerate} - \item{Straße: Eine Straße, auf der Autos fahren dürfen. Sie ist nicht mit Sensoren bestückt. Es ist ein Ziel einen Verkehrswert für diese Einheit auszurechnen.} - \item{Kreuzung: Eine Kreuzung kann Sensoren beinhalten, welche den Verkehr messen.} - \item{Sensoren: Sensoren sind ausschließlich an Kreuzungseingängen(Stadt Darmstadt).} - \item{Unbekannte Sensoren/Virtuelle Sensoren: Punkte welche das Straßennetz aufspannen, für welche allerdings keine Messwerte vorliegen.} + \item{Straße: Eine Straße, auf der Autos fahren dürfen. Sie ist nicht mit Sensoren bestückt.} + \item{Kreuzung: Eine Kreuzung ist das Zusammentreffen von Straßen. Sie kann mit Sensoren bestückt sein, welche den Verkehr messen.} + \item{Sensoren: Sensoren messen den Verkehr an dem Punkt des Verkehrsnetzes, an dem sie Verbaut sind.} + \item{Virtuelle Sensoren: Punkte welche das Straßennetz aufspannen, für welche allerdings keine Messwerte vorliegen.} \end{enumerate} - Bevor die Modellierung im Computer beginnen kann, ist es hilfreich manuell Zeichnungen von den Kreuzungen anzufertigen. Die gewählte manuelle Modellierung entspricht in etwa der, welche später im Computer entsteht. - - Zum einen eine Übersicht über das gesamt betrachtete Gebiet. In dieser Modellierung entfallen alle Seitenstraßen und Zwischenkreuzungen ohne Sensoren. + Bevor die Modellierung im Computer beginnen kann, ist es hilfreich manuell Zeichnungen von den Kreuzungen anzufertigen. Die gewählte intuitive Modellierung entspricht in etwa der, welche später im Computer entsteht. + + Um eine Übersicht über das zu betrachtende Gebiet der 'Ministadt' zu erhalten wurde + eine Übersicht über das gesamte betrachtete Gebiet erstellt. In dieser Modellierung entfallen alle Seitenstraßen und Zwischenkreuzungen ohne Sensoren. [Kreuzungsübersicht/Straßenplan] Die einzelnen Kreuzungen lassen sich dagegen sehr gut auf Sensorebene darstellen. - []Kreuzung graphisch] - - Hier ist schon die unterteilung von Micro und Macro Modell zu erkennen. + [Kreuzung graphisch] \begin{itemize} \item{Eine Übersicht über die Kreuzungen (Macro Modell). Hier sind uns keine Verkehrsdaten bekannt und es soll Ziel sein für dieses Macro Modell Werte zu berechnen.} diff --git a/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/uebersicht.tex b/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/uebersicht.tex index 37b1b387..a28b1ded 100644 --- a/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/uebersicht.tex +++ b/ss2013/Bachelor Thesis/thesis_ug/tex/uebersicht.tex @@ -1,7 +1,7 @@ In Ballungsgebieten, vornehmlich St"adten, steigt die Anzahl der Verkehrsteilnehmer. Insbesondere die Anzahl der Autos ist in den letzten Jahren drastisch gestiegen. -Diese zunehmende Belastung wirkt sich auf Stra"sen, auf den Verkehr und durch Verschmutzung und L"armbelastung auch auf den Menschen aus. Um diesen negativen Effekten und der gestiegenen Anzahl an Autos Herr zu werden, ist eine Untersuchung des Verkehrs und dessen Optimierung unabdingbar um die Stra"sen für jederman nutzbar zu halten.\\ -In dieser Arbeit wird untersucht in wieweit man durch Verkehrsdaten, welche mithilfe von Induktionsschleifen auf den Stra"sen erfasst wurden, den Verkehr voraussagen und Stra"senbelastungen berechnen kann. Hierf"ur wurde ein Graphen basiertes Modell der Stra"se entwickelt und verschiedene Berechnungsans"atze diskutiert. Als Grundlage dieser Berechnungen dienen Induktionsschleifenwerte der Stadt Darmstadt, welche eine Vielzahl ihrer Kreuzungen mit Induktionsschleifen versehen haben.\\ -Dabei ist der zeitliche Versatz zwischen den Stra"senkreuzungen und die unbekannte Geschwindigkeit der Autos, sowie die gro"sen Abstände der Sensoren die gr"o"ste Herausforderungen die es zu lösen gilt.\\ +Diese zunehmende Belastung wirkt sich auf Stra"sen, auf den Verkehr und durch Verschmutzung und L"armbelastung auch auf den Menschen aus. Um diesen negativen Effekten und der gestiegenen Anzahl an Autos Herr zu werden, ist eine Untersuchung des Verkehrs und dessen Optimierung unabdingbar um die Stra"sen f"ur jederman nutzbar zu halten.\\ +In dieser Arbeit wird untersucht in wieweit man durch Verkehrsdaten, welche mithilfe von Induktionsschleifen auf den Stra"sen erfasst werden, den Verkehr voraussagen und Stra"senbelastungen berechnen kann. Hierf"ur wurde ein Graphen basiertes Modell der Stra"se entwickelt und verschiedene Berechnungsans"atze diskutiert. Als Grundlage dieser Berechnungen dienen Induktionsschleifenwerte der Stadt Darmstadt, welche eine Vielzahl ihrer Kreuzungen mit Induktionsschleifen versehen haben.\\ +Dabei ist der zeitliche Versatz zwischen den Stra"senkreuzungen und die unbekannte Geschwindigkeit der Autos, sowie die gro"sen Abst"ande der Sensoren die gr"o"ste Herausforderungen die es zu l"osen gilt.\\ Mithilfe von Linearen Gleichungssystemen konnten Belastungen und Verkehrsaufkommen auf dem untersuchten Gebiet berechnet werden. Die Validit"at dieser Daten h"angt allerdings stark von den zugrundeliegenden Sensorwerten ab, sowie von den berechneten oder gemessenen Abbiegewahrscheinlichkeiten.\\ -Diese Berechnung kann Grundlage f"ur moderne, selbst regelnde Verkehrssysteme sein oder f"ur die Analyse, Optimierung oder sinnvolle Erweiterung von Verkehrssystemen dienen. Au"serdem erlaubt dieses Modell einen 'Blick in die Zukunft', da Werte f"ur die nahe Zukunft vorausgesagt werden k"onnen.\\ +Diese Berechnung kann Grundlage f"ur moderne, selbst regelnde Verkehrssysteme sein oder f"ur die Analyse, Optimierung oder Erweiterung von Verkehrssystemen dienen. Au"serdem erlaubt dieses Modell einen 'Blick in die Zukunft', da Werte f"ur die nahe Zukunft vorausgesagt werden k"onnen.\\