Alternate Text

نرم افزار شبیه سازی خرد ترافیک و پیاده روی PTV VISSIM

این نرم افزار که اولین نسخه آن در سال 1994 با پشتوانه 20 سال پژوهش و با همکاری دانشگاه فنی کارلسروهه عرضه شد؛ برای شبیه سازی عملکرد تسهیلات ترافیکِ منفرد و یا اثرگذار بر یکدیگر، در وضعیتهای زیر اشباع و بالای اشباع استفاده می گردد. این شبیه سازی می تواند در سطوح خردنگر، میان نگر و ترکیب این دو انجام شود. آزادراهها، خیابانهای با امکان پارک حاشیه ای، خیابانهای دو طرفه با امکان سبقت از طرف مقابل، میدانها و تقاطعهای بدون چراغ و یا دارای چراغ ثابت یا هر نوع چراغ هوشمند، خطوط و ایستگاههای اتوبوس و قطار و همچنین محدوده ها، معابر و یا خطوط ویژه عوارض گذاری شده نمونه هایی از تسهیلات قابل شبیه سازی با ویسیم هستند. به خاطر برخورداری از تخصیص دینامیک، این ابزار امکان شبیه سازی و تحلیل شبکه های معابر، اثر سامانه های هوشمند از جمله سامانه های مدیریت زنده شبکه حمل و نقل و گزارش وضعیت شبکه به رانندگان، تابلوهای پیام متغیر و محدودیت سرعت متغیر را دارد. این نرم افزار علاوه بر تحلیل عملکرد تسهیلات ترافیک، برای برآورد آلودگی ناشی از آنها طبق استانداردهای معتبر، بهینه سازی زمانبندی چراغهای شبکه و همچنین برآورد ایمنی تسهیلات ترافیک (بر اساس تعداد و نوع تصادفات محتمل که با استفاده از خط سیر خودروها در شبیه سازی محاسبه می گردد) نیز استفاده می شود. ویسیم با اتصال به مرکز کنترل ترافیک، می تواند برای شبیه سازی زنده تسهیلات حمل و نقل بر اساس احجام شمارش شده و ابعاد سوانح روی داده لحظه ای نیز بکار رود. با ویسیم هر خط حمل و نقل همگانی و ایستگاههای آن با جزئیات کامل (از جمله ویژگی های فنی و ابعادی ناوگان، شیوه پرداخت کرایه، زمانبندی اعزام، تعداد مسافران سوار و پیاده شونده در هر ایستگاه، توزیع حجم ورود و خروج مسافران از درها در طول خودرو، اولویت دهی در تقاطعها) مدل و تحلیل می شود. یکی از ویژگی های این ابزار، امکان شبیه سازی عابران پیاده به طور همزمان با شبیه سازی خودروهاست. به همین خاطر ویسیم می تواند برای ارزیابی تاثیر عابران بر تقاطعها و سایر تسهیلات ترافیک و همچنین تحلیل دقیق عملکرد ایستگاهها، پایانه ها و خطوط حمل و نقل همگانی به کار رود. ویسیم در سطح خردنگر از مدلهای اثبات شده رفتار رانندگی (مدلهای تعقیب خودروی ویدمان 1974 برای خیابانها و ویدمان 1999 برای آزادراهها، مدل تغییر خط ویلمان و اسپارمان) و رفتار پیاده روی (مدل نیروی اجتماعی هِلبینگ) برای شبیه سازی خودروها، عابران پیاده و برهمکنش آنها استفاده می کند. مدل رفتار جانبی ویسیم، شبیه سازی حرکت چند وسیله نقلیه (خودرو، موتور و غیره) در یک خط عبوری را امکانپذیر می نماید. این نرم افزار به منظور مدلسازی شرایط خاص و یا انجام امور تحقیقاتی، امکان پیاده سازی و بکارگیری هر مدل رفتار رانندگی و رفتار پیاده روی دلخواه را به کاربر می دهد. همانطور که اشاره شد، یکی از کاربردهای اصلی ویسیم شبیه سازی خردنگر است. این نرم افزار با بکارگیری مدلهای اثبات شده رفتار رانندگی و پیاده روی، استفاده از جزئیات شبکه حمل و نقل و استفاده کنندگان آن و انعطاف پذیری بسیار بالا؛ به معنای واقعی امکان این نوع مطالعه ترافیکی را فراهم می آورد. در عین حال ویسیم دارای امکان شبیه سازی میان نگر بر اساس مدلهای رفتار رانندگی ساده سازی شده است که سرعت شبیه سازی را بین 30 تا 60 برابر افزایش می دهد. در شبیه سازی ترکیبی می توان شبیه سازی خرد را در قسمتهای مهمتر شبکه به کار گرفت و برای بقیه قسمتها از شبیه سازی میان نگر استفاده نمود و به این ترتیب تعادلی بین دقت و سرعت محاسبات را ایجاد نمود. در ویسیم تفاوت رفتار رانندگان انواع خودرو در یک معبر و همچنین تفاوت رفتار رانندگان یک نوع خودرو در معابر مختلف قابل مدلسازی است. علاوه بر این، ویسیم به طور خودکار با بکارگیری یک توزیع نرمال برای پارامترهای رفتاری به جای یک مقدار ثابت، وجود تفاوت بین رفتارهای رانندگان یک نوع خودرو در یک معبر را نیز در نظر می گیرد. در این نرم افزار سرعت دلخواه رانندگان در هر معبر، با یک یا چند توزیع دلخواه برای هر نوع خودرو تعریف می شود. جزئیات فنی خودروها (مانند بیشینه شتابهای افزاینده و کاهنده خودرو بر حسب سرعت، مجهز بودن به سیستم اطلاعات مسیر) و ابعاد آنها (از قبیل محل محورها، محل درهای خودروهای همگانی، محل مفاصل خودروهای چند تکه، عرض خودروها در حرکت مستقیم و محل گوشه های آنها در گردش) و همچنین جزئیات معابر (از جمله اثر عرض خطوط بر رفتار جانبی و مدت تغییر خط، اثر شیب مثبت و منفی بر شتاب های بیشینه خودروهای سبک و خودروهای سنگین با توجه به نسبت توان به جرم آنها، توزیع سرعت آزاد، اثر قوس بر توزیع سرعت آزاد) در شبیه سازی ویسیم دخیل هستند. در ویسیم محل برخورد کمانها (تقاطعها، ورودی و خروجی میدانها، دسترسی معابر و غیره) با استفاده از کمانهای پیوند (به جای گره مرسوم در سایر شبیه سازها) مدل می شود و در نتیجه این نرم افزار می تواند پیچیده ترین هندسه ها را به دقت شبیه سازی کند. این نرم افزار برای مدلسازی رفتار رانندگان در محل برخورد کمانها ابزاری بسیار هوشمند به نام سطح برخورد دارد. این ابزار به طور خودکار محل برخورد یا همپوشانی همه کمانها با یکدیگر را مشخص می کند و سپس کاربر، اصلی یا فرعی بودن جریانها و مقادیر فاصله زمانی و مکانی قابل قبول برای عبور را تعیین می نماید. مقادیر فاصله یاد شده می تواند برای هر نوع خودرو متفاوت باشد. مدلسازی خطوط ویژه عوارض گذاری شده در ویسیم، بعد از مشخص کردن مسیر ویژه و عادی روی مدل شبکه، دو مرحله اصلی دارد: مرحله اول تعیین عوارض هر زمان از روز (بر حسب تعداد سرنشین خودرو به صورت مقدار ثابت یا تابعی از سرعت متوسط مسیر مشمول عوارض و میزان صرفه جویی آن در زمان سفر نسبت به مسیر عادی) و مرحله بعد تعیین ضرایب مدل لوجیت برای تصمیم گیری در مورد استفاده از مسیر عوارض گذاری شده که می تواند برای هر نوع خودرو متفاوت باشد. این میزان از انعطاف پذیری به ویسیم امکان می دهد تا هر نوع مسیر ویژه را شبیه سازی نماید. در خصوص تخصیص دینامیک، ویسیم برای هر نوع خودرو از یک مدل لوجیت برای انتخاب پارکینگ در ناحیه مقصد بر مبنای مطلوبیت پارکینگهای مقصد استفاده می نماید. برای انتخاب مسیر برای هر نوع خودرو، دو نوع تخصیص دینامیک وجود دارد. در تخصیص Stochastic (Kirchhoff) انتخاب مسیر بر اساس گونه ای از مدل لوجیت انجام میشود و پس از رسیدن به همگرایی، مسیرهای بین یک جفت مبدا و مقصد می توانند هزینه های نابرابر داشته باشند. در تخصیص تعادلی Equilibrium پس از رسیدن به همگرایی، همه مسیرهای بین یک جفت مبدا و مقصد هزینه برابر خواهند داشت و این وضعیت با مدلهای کلان نگر مطابقت بیشتری دارد. برای تخصیص دینامیک شرایط همگرایی عملیاتی و انعطاف پذیری در نرم افزار وجود دارد که نبود تفاوت محسوس بین نتایج دو تکرار متوالی شبیه سازی را بررسی می نماید. برای کمک به همگرایی تخصیص دینامیک، امکاناتی اختیاری در ویسیم وجود دارد که می تواند همگرایی را بسیار سریعتر از حالت عادی میسر کند. برای شبیه سازی اثر سامانه های هوشمند، انتخاب پارکینگ و انتخاب مسیر انجام شده در ابتدای سفر می توانند در محل مشخصی از مسیر (برای شبیه سازی اثر تابلوهای پیام نما) و یا در زمانهای مشخصی از شبیه سازی (برای شبیه سازی اثر سامانه گزارش وضعیت شبکه) مجددا انجام شوند. رابط کاربر تحول یافته ویسیم بسیار پیشرفته، آسان و سریع است و امکاناتی شامل فرمانهایUndo ، Redo، Copy، Paste، Rotate، Move و یکپارچه کردن شبکه های ساخته شده در فایل های جداگانه را داراست. این رابط عکس هوایی مقیاس شده از طریق اینترنت را دریافت و به عنوان تصویر زمینه استفاده می نماید. با این رابط بر خلاف نسخه های قبلی برای انتخاب، جابجایی و اعمال تغییر در اشیا، نیازی به انتخاب آنها از منوی اشیای شبکه نیست. در حال حاضر قابلیت تعریف شاخص های دلخواه کاربر (User defined attributes) و فرمول دهی به آنها برای همه اشیای موجود در ویسیم نیز وجود دارد که امکانات بسیاری را در اختیار کاربر قرار می دهد. همچنین ویسیم امکان ساخت و نگهداری ماتریسهای تقاضا و انجام عملیات ماتریسی در داخل نرم افزار را داراست. با ابزارهای رابط کاربر ویسیم و با توجه به وجود اشیای سه بعدی زیاد در آن و پذیرش اشیای سه بعدی موجود در محیطهای GoogleEarth و 3DMax، تولید انیمیشن سه بعدی با کیفیت به وسیله ویسیم بسیار آسان است. این نرم افزار برای ساخت زمانبندی چراغهای ثابت (با امکان داشتن زمانبندیهای متفاوت طی روز)، رابط کاربر گرافیکی ساده و در عین حال انعطاف پذیری دارد. همینطور در مورد چراغهای هوشمند علاوه بر مجهز بودن به رابط کاربرِ پیش ساخته برای همه منطقهای تجاری شناخته شده (از جمله RBC و SCATS)، امکان ساخت هر منطق دلخواه در قالب فلوچارت و نیز فراخوانی هر برنامه کدنویسی شده مجزا را به کاربر می دهد. با رابط کاربر ویسیم، در حین اجرای شبیه سازی و یا بعد از آن، می توان اطلاعات (شاخص های جریان، چگالی، سرعت، زمان سفر، تاخیر، طول صف، مسافت سفر، مصرف سوخت، آلودگی، شاخصها و حرکتهای خودرو) مربوط به هر بازه زمانی دلخواه را در سطح کل شبکه و یا عناصر آن (محدوده ها و یا تقاطعهای مشخص چراغدار یا بدون چراغ، معابر خاص یا قطعاتی از آنها، مسیرهای مشخص بین مبادی و مقاصد، خطوط عادی، ویژه و عوارض گذاری شده معابر، خودروهای عبور کننده از یک نقطه، نوع خاصی از خودروها، خودروهای با شماره مشخص، خطوط، ایستگاهها و ناوگان حمل و نقل همگانی و همچنین مسافران آنها) در قالبهای گوناگون (قالب نمودار ستونی و خطی شکسته، گرافیکی دو بعدی به صورت رنگ آمیزی و یا Link Bar و یا رنگ آمیزی خودروها بر اساس شاخصها و یا وضعیتهای مختلف و همچنین در قالبهای فایل متنی و جدول با قابلیت انتقال سریع به اکسل و بانک های داده) استخراج کرد. این رابط علاوه بر نتایج تکرارهای یک شبیه سازی، میانگین و انحراف معیار آنها را نیز به دست می دهد. با ویسیم می توان شبیه سازی را با فرمت انیمیشن نگهداری و در محیط ویسیم مجددا نمایش داد و به سرعت به هر زمان و مکان دلخواه آن رفت و عملکرد مدل را مشاهده نمود. لازم به توضیح است که ویسیم دارای امکان مدیریت سناریو به دو روش ساده و پیشرفته است و بدین ترتیب تقاضا و عرضه سالهای گوناگون و سناریوهای بهبود آنها همگی می توانند صرفا در یک فایل ویسیم نگهداری شوند و مورد مطالعه، شبیه سازی و مقایسه قرار گیرند. ویسیم برای تسریع در برخی اقدامات و مطالعات خاص، امکان برقراری ارتباط با برنامه های دیگر را از طریق زبانهای برنامه نویسی Basic، VBA (زبان ماکروهای اکسل و اکسس)، C، C++ و Python دارد. لازم به توضیح است که مدل های ساخته شده در ویزوم، ویسترو و سینکرو را می توان همراه با همه اطلاعات آنها، برای تحلیل های دقیق تر به ویسیم وارد کرد. همچنین به منظور بهره برداری از روشهای تخصیص موجود در ویزوم (به عنوان جواب اولیه و یا جواب نهایی)، می توان مدل های ساخته شده در ویسیم را به ویزوم منتقل نمود و پس از انجام تخصیص در آن نرم افزار مجددا (همراه با نتایج تخصیص) به ویسیم بازگرداند. بخش شبیه ساز عابر پیاده شبیه ساز ویسیم، به صورت مجزا نیز برای مطالعات و طراحی های معماری ارائه می گردد که توضیحات آن در بخش مربوط آمده است.