Processo de Simulação¶

Simulação Mesoscópica¶

A simulação mesoscópica é um modo "intermediário" de simulação situado entre a microssimulação de veículos individuais e a atribuição macro de fluxos de tráfego. A simulação mesoscópica de tráfego pode assumir muitas formas diferentes, algumas mais próximas da microssimulação, outras mais próximas da modelagem macroscópica, e cada metodologia de modelagem de tráfego define mesoscópico de maneira diferente.

No Aimsun Next, a simulação mesoscópica refere-se a uma simulação de veículos individuais baseada em link e faixa, na qual o nível de conhecimento da atividade dos veículos é muito reduzido em relação ao usado na microssimulação. Em uma simulação mesoscópica, um veículo é considerado apenas quando entra e quando sai de uma seção viária, e o movimento intermediário não é simulado. A figura abaixo resume a diferença entre os 3 níveis de simulação.

• Na Microsimulação, o tempo é incrementado por Δt a cada passo de tempo; então cada veículo considera sua velocidade e escolha de faixa e é movido pela distância determinada para esse passo de tempo.

• Na simulação Mesoscópica, o tempo avança para o próximo evento, em que o evento é um veículo entrando ou saindo de uma seção ou nó. Na figura, no tempo \(t_1\), o veículo entra em uma seção, em \(t_2\) ele sai dessa seção quando fica em 1º na fila na faixa prevista e em \(t_3\), ele entra na próxima seção. Nem todos os veículos são atualizados a cada vez; somente aqueles veículos que estão na cabeça da fila são considerados, levando a uma grande redução no tempo computacional necessário para executar a simulação.

• Na simulação Macroscopic, não há veículos individuais; em vez disso, os veículos são agregados em fluxos que são atribuídos à rede para equilibrar a carga e minimizar o tempo de viagem.

Simulação de Eventos Discretos¶

No Aimsun Next, a abordagem de simulação mesoscópica é baseada em um simulação de eventos discretos, onde, em cada nó, há um servidor de filas para cada faixa de todas as seções de entrada, bem como para cada faixa de todas as seções de saída. O tempo de simulação muda à medida que a simulação avança para os instantes em que ocorre um evento, onde um evento é definido como uma ocorrência instantânea que pode alterar o estado do sistema, neste caso o estado da rede de tráfego.

Há diferentes tipos de eventos:

• Geração de veículos (Chegada de Veículos)
• Entrada do veículo no sistema (Fila virtual)
• Movimento do veículo (Dinâmica veicular)
• Alteração no estado do semáforo (Control)
• Estatísticas (Saídas)
• Alteração de matriz (Demanda de Tráfego)

Todos os eventos no Aimsun Next têm um tempo e uma prioridade. Ambos são usados para ordenar os eventos na lista de eventos. Por exemplo, quando são concorrentes, eventos relacionados a uma mudança de semáforo ou à chegada de um novo veículo serão tratados antes de eventos relacionados a estatísticas ou movimentos de veículos em nós.

Componentes da Simulação de Eventos Discretos¶

simulações de eventos discretos (Law e Kelton (1991)) são usados para um grande número de sistemas reais diferentes. Todos compartilham vários componentes comuns. Nesta explicação, apenas os mais importantes são descritos.

Estado do sistema - Neste caso, o estado do sistema refere-se ao estado da rede: número de veículos em seções e faixas, estado dos veículos líderes para cada seção e faixa, estado dos semáforos etc.

Relógio da simulação - O relógio acompanha o tempo atual da simulação em segundos. Ao contrário do simulador microscópico, o tempo pode mudar para qualquer instante futuro e não depende de um passo de simulação fixo.

Lista de eventos - O simulador mantém uma lista de todos os eventos de simulação. Um evento tem um tempo do evento e um prioridade. Ambos os parâmetros são usados para ordenar a lista Events de acordo. Por exemplo, no tempo T, a lista Events poderia ser a seguinte para o nó "148":

1. Tempo 8:09:34 - Atualizar Veículo 12. Mova o veículo 12 para a seção a jusante.
2. Hora 8:09:56 - Novo Veículo a partir do centroide 134.
3. Hora 8:09:03 - Novo Veículo a partir do centroide 135.
4. Horário 8:09:30 – Alterar semáforo do nó 148
5. Hora 8:10:00 – Coletar estatísticas
6. …

Contadores estatísticos - O módulo de estatísticas coleta as estatísticas da simulação em intervalos especificados.

Rotina de evento - Uma rotina que, para cada tipo de evento, atualiza o relógio da simulação e o estado do sistema. Há uma rotina de evento para cada tipo de evento. Um exemplo de rotina de evento pode ser o evento que move um veículo de uma seção para a seção a jusante. Nesse caso, ela altera as condições de tráfego de duas seções e o status do veículo.

Gerador de Números Aleatórios - Números pseudoaleatórios são usados para gerar as chegadas dos veículos, propriedades etc.

Programa Principal - O programa principal orquestra os eventos e controla a simulação. Suas principais tarefas são:

• Inicializar as estruturas da rede e o status da simulação.
• Determinar o próximo evento a ser resolvido.
• Invocar a rotina de evento para atualizar o estado da rede.
• Verifique a condição de término, que é atingir o tempo final da simulação.

O processo de movimentação dos veículos em um modelo de mesossimulação leva em conta múltiplos aspectos, descritos no Movimento de Veículos na Modelagem de Mesosimulação seção.