Aimsun Next: Interface SCATS

Arquitetura

A comunicação é entre Aimsun Next e WinTraff. Wintraff é um software que emula o funcionamento de até 250 controladores de semáforo compatíveis com SCATS, desenvolvido pela organização Road and Maritime Services em NSW Australia. Esta comunicação interprocesso utiliza um modelo de cliente-servidor onde o canal de comunicação é feito usando sockets (TCP/IP) com Aimsun Next atuando como servidor e o processo WinTraff atuando como cliente.

Relação entre objetos Aimsun Next e objetos SCATS

Para garantir a conexão correta entre Aimsun Next e SCATS, é essencial que os objetos SCATS, como sinais e detectores, correspondam aos objetos Aimsun. Portanto, as seguintes regras devem ser seguidas para interseções, sinais, detectores e o plano de controle do sinal.

• Interseções SCATS: Cada interseção SCATS deve ser representada no Aimsun Next como um controlador de tipo SCATS.

• Uma interseção SCATS pode ser representada por uma ou mais junções Aimsun. O controlador SCATS deve estar conectado a todas as junções Aimsun que formam a interseção SCATS.

• Grupos Semafóricos SCATS: O modelo Aimsun deve conter a mesma definição de grupos semafóricos que o modelo SCATS, com as mesmas conversões associadas.

• Cada detector SCATS deve ter um detector correspondente no modelo Aimsun. O detector modelado deve ter, pelo menos, Contagem e Ocupação como capacidades de medição.

• Para cada interseção controlada por SCATS, o tipo de controle deve ser definido como Externo e um plano de controle pré-temporizado ou fixo fornecido com a definição de todas as fases e sua duração.

Detectores SCATS

SCATS possui dois tipos de detectores:

• Detectores físicos: que medem "contagem" e "ocupação".
• Detectores lógicos (faróis): identificam veículos de transporte público e estão associados a um detector físico e um conjunto de linhas de trânsito.

Cada detector físico em SCATS (o próprio detector físico ou o detector físico associado a um detector lógico) deve ser modelado como um detector no modelo Aimsun. Se este detector corresponder a um detector físico, então o detector modelado deve ter, pelo menos, Contagem e Ocupação como capacidades de medição e se este detector representar um detector físico associado a um detector lógico, então o detector modelado deve ter, pelo menos, Veículo Equipado como uma capacidade de medição. Todas as linhas de transporte público associadas a detectores lógicos devem ser modeladas como linhas de transporte público com 100% de veículos equipados nos tipos de Veículos de transporte público.

Note que o comprimento do detector está fortemente relacionado à ocupação medida. O comprimento do detector modelado deve ser adaptado para corresponder às ocupações SCATS esperadas.

Depuração

A interface SCATS pode ser configurada para produzir informações de depuração. Esta opção é selecionada no Editor de Cenário. Quando essa opção está ativa, Aimsun Next irá gerar arquivos de log armazenados na mesma pasta que o documento Aimsun Next. Os nomes dos arquivos são (onde X representa a porta de comunicação dos controladores).

Saídas de depuração adicionais de um controlador SCATSim podem ser geradas e, subsequentemente, usadas como entrada para uma junção controlada por SCATS para reproduzir o mesmo padrão de sinais, sem vinculação ao SCATSim. Isso está documentado na Seção de Controladores. Esses arquivos de log serão criados na pasta que contém o arquivo ANG do modelo e nomeados prefixo + _id.txt, onde id é o ID da Interseção SCATS.

Aimsun Next - informações de intercâmbio SCATS

Aimsun Next fornece ao SCATS os dados de acionamento do detector em cada etapa de simulação e o SCATS responde com as alterações de estados dos grupos semafóricos, assumindo que no início da simulação todos os grupos semafóricos estão em vermelho. Para garantir que Aimsun Next e SCATS permaneçam em sincronia, tokens de sincronização são passados entre eles a cada etapa de simulação. O SCATS assume que uma transferência de dados é feita a cada segundo e 1 segundo de dados está disponível do detector. Portanto, o ciclo de detecção deve ser definido para 1 segundo. Se a etapa de simulação não for de 1 segundo, os dados são enviados assim que possível, seguindo as regras de sincronização de dados.

Existem algumas preferências que podem ser definidas nas preferências de interfaces de controle adaptativo para definir a mensagem de conclusão enviada ao SCATS e se desativar o tempo limite.

Definição de objetos SCATS no Aimsun Next

A definição dos objetos SCATS especifica um controlador SCATS no modelo para cada Interseção SCATS. O editor de Controlador Adaptativo para um controlador SCATS é mostrado abaixo.

Na aba Básicos, as opções são:

• ID da Interseção: O identificador da interseção SCATS correspondente à junção vinculada a este controlador.

• Porta: Este número da porta de comunicação define a comunicação entre Aimsun Next e o SCATS (isso é comum a todos os controladores SCATS).

• Conexões: Define as conexões entre o controlador e os dispositivos sob seu controle. As ligações são feitas usando o botão Novo ou a ferramenta de Conexão. Todos os nós e detectores controlados pela Interseção SCATS devem estar conectados.

Aba Grupos Semafóricos

O segundo passo é estabelecer como o controlador 'vê' os diferentes grupos semafóricos. Cada grupo semafórico SCATS tem:

• ID: é o identificador do grupo semafórico SCATS. Em um controlador, esses identificadores devem ser consecutivos e começar de 1. Esses identificadores determinam a ordem como Aimsun Next recebe seu estado e essa ordem deve ser a mesma que a do SCATS em sua configuração.
• Nome: é o nome do grupo semafórico SCATS (opcional).
• Tempo Amarelo: não é utilizado.
• Inicial: é o estado inicial do grupo semafórico SCATS no início da simulação.

Grupos semafóricos secundários podem ser atribuídos a um grupo semafórico.

Um conjunto de grupos semafóricos Aimsun pode ser associado a um único grupo SCATS para que possam ser controlados juntos. O exemplo abaixo mostra um sinal com ID SCATS 1 vinculado ao grupo semafórico 1 na simulação.

Aba Detectores

O terceiro passo é estabelecer as ligações do controlador aos detectores associados. Para adicionar um novo detector SCATS:

• Clique no botão Novo.
• Defina o ID.
• Selecione um detector da lista de detectores conectados ao controlador.
• Selecione a caixa de seleção se o detector estiver configurado como SPIP.

Cada detector SCATS possui os seguintes atributos:

• ID: representa o Identificador SCATS. Um número inteiro único > 0. Note que esses não precisam ser números consecutivos.
• ID e Nome do Detector: o detector no modelo associado a este detector SCATS.
• Linhas de Trânsito Detectadas: define as linhas de trânsito associadas a um detector lógico (um farol no SCATS; se o detector SCATS corresponder a um detector físico, então nenhuma linha de trânsito é selecionada). Neste tipo de detector, Aimsun Next então envia as Informações do Veículo de Transporte Público na mensagem de Rastreamento de Veículos.

O exemplo abaixo mostra o detector com ID SCATS 4 vinculado a "d6", que está destacado na janela de desenho 2D.

Se um farol estiver associado a uma interseção SCATS (conectado a um conjunto de detectores físicos), então o Identificador do Farol não pode ser o mesmo que outro detector físico da mesma interseção. Por exemplo, se a interseção SCATS 100 estiver conectada a um detector físico com 1 como ID SCATS, não é possível ter definido na mesma interseção um Farol SCATS com 1 como Identificador. Uma solução é criar um controlador SCATS fictício apenas conectado a detectores associados a faróis SCATS, sem uma junção no modelo.

Aba Pedestres

O quarto passo é estabelecer como o controlador 'vê' as diferentes passagens de pedestres. Para adicionar uma nova correspondência de passagem de pedestres SCATS, clique no botão Novo e defina o ID do Botão de Pressão, o grupo semafórico associado a este ID do botão de pressão e selecione as áreas de travessia de pedestres/passagens de pedestres associadas a este botão de pressão na lista.

Simulação Mesoscópica

É possível usar o SCATS com o simulador mesoscópico, mas existem limitações nas informações dos detectores que devem ser consideradas. Veja a seção Emulação de Detector Mesoscópico para detalhes.

A figura acima mostra a comparação dos perfis de detecção mesoscópica e micro em dois períodos diferentes da simulação (diferentes graus de saturação): 300 veículos/h acima e 700 veículos/h abaixo.

As seguintes observações podem ser feitas:

• Os primeiros veículos que cruzam o detector no início do verde fazem parte do processo de descarregamento da fila.
• Durante este período, a ocupação no micro é maior que na meso porque os veículos no micro aceleram enquanto na meso estão parados ou se movendo na velocidade de fluxo livre; assim, no micro, cruzam o detector a uma velocidade menor que a de fluxo livre, produzindo ocupações superiores a 0,85 s (começando a partir de 1,6 s e diminuindo progressivamente à medida que o veículo voltava para a fila porque teve mais espaço para acelerar), enquanto na meso cruzam o detector na velocidade de fluxo livre, produzindo ocupações de 0,85 s. O gráfico comparando ocupação está abaixo.

• Durante este período, a folga no micro é menor que na meso e aumenta progressivamente até o valor de 1,15 s, que é constante na meso.
• Uma vez que a fila se dissipa, os veículos viajam sob condições sem restrições pelo restante do tempo verde.
• Durante este período, os perfis de ocupação são exatamente os mesmos e iguais a 0,85 s porque no micro e na meso os veículos cruzam o detector à mesma velocidade, igual à velocidade de fluxo livre.
• Durante este período, a folga é a mesma no micro e na meso, dependendo apenas do nível de demanda (mais curta quanto maior a demanda).

• Porque neste modelo o detector está no final da seção e é mais curto que o comprimento efetivo dos veículos, apenas um veículo pode ser parado em cima dele, portanto a ligação não é possível, nem na meso nem no micro. Se movermos o detector para trás por mais de 0,5 m, então os primeiros dois veículos na fila quando o sinal estiver vermelho estariam em cima do detector no micro, produzindo ligação; entretanto, a meso consideraria o detector como colocado no final da seção e não observaria ligação, portanto, a diferença entre meso e micro seria maior.

Em situações onde há uma crescente congestão nas seções a jusante do nó SCATS, a emulação de detecção mesoscópica pode produzir perfis de ocupação mais elevados em comparação com a simulação microscópica. Isso se deve ao fato de que os veículos na meso pagam o atraso causado pela troca de faixa a jusante antes de sair da seção onde o detector está localizado. A folga não é afetada, mas o throughput (número de veículos que saem por ciclo) é reduzido. Para reduzir esse efeito, a recomendação é cortar as seções a jusante e calibrar o comprimento das seções que foram cortadas e as distâncias de conversão à frente para evitar trocas de faixa de veículos nas seções após as junções que têm os controladores SCATS.