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Dissertation angenommen durch: Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Physik, 2002-01-15
BetreuerIn: Prof. Dr. rer. nat. Michael Schreckenberg , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Physik
GutachterIn: Prof. Dr. rer. nat. Michael Schreckenberg , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Physik
GutachterIn: Prof. Dr. rer. nat. Dietrich E. Wolf , Gerhard-Mercator-Universität Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Physik
Schlüsselwörter in Englisch: Multi-Agent-Systems, Traffic, Pre-Trip and On-Trip Inforamtion, Traffic Forecast, El Farol, Minority Game
Schlüsselwörter in Deutsch: Multi-Agenten-Systeme, Verkehr, Pre- und On-Trip Information, Verkehrsvorhersage, El Farol, Minority Game
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Abstrakt in Englisch
In this work potential benefits and drawbacks of providing information to road users are discussed. To model the complex behaviour of road users multi-agent-techniques are used. A special agent-architecture is proposed and discussed. To consider the impact of pre-trip-information, coordination games, like the El-Farol problem and the minority game, are studied and interpreted in the context of route choice scenarios. Additionally, the impact of en-route information is studied by simulating a basic two-route scenario with dynamic and static agents. A correlation analysis yields that the traffic system is destabilised by en-route information. The overall performance of the system is reduced by the effect of concentration. Different types and ways of generating current information are tested. It is found that the nature of the information influences the potential benefits of the information system strongly. As potential application an Advanced Traveller Information System is introduced, which comprises an agent-based simulator, which is coupled to a stream of on-line data. The framework provides network-wide information about the current traffic state. It is applied to the freeway network of the felderal state of North-Rhine Westfalia (NRW). Results are presented and further applications are discussed. To provide predictive information different methods to forecast traffic are analysed and discussed. Heuristics generated by an statistical analysis of historical data are studied. The daily traffic demand is classified with regard to daily, seasonal characteristics, as well as special events or directional flow. To provide a prediction for arbitrary horizons heuristics are merged with a constant model. The model delivers good predictions for a short and long-term traffic forecast.
Abstrakt in Deutsch
In dieser Arbeit werden die Potenziale und Probleme von Informationssystemen im Verkehr diskutiert. Um das komplexe Verhalten der Verkehrsteilnehmer zu modellieren, werden Multi-Agenten Systeme eingesetzt. Es wird eine zweischichtige Architektur vorgeschlagen und diskutiert. Um den Einfluss von Pre-Trip Informationen zu untersuchen, werden Koordinationsspiele, u.a. das Minority Spiel und das El-Farol Problem, untersucht und im Kontext der Routenwahl interpretiert. Die Spiele beschreiben die Dynamik der Routenwahl unter Berücksichtigung unterschiedlicher Strategien. En-Route Informationen werden im Rahmen eines einfachen Zwei-Routen Szenarios mit statischen und dynamischen Agenten untersucht. Eine Korrelationsanalyse verdeutlicht, dass der Verkehrszustand durch die Informationen destabilisiert werden. Die Leistung des gesamten Verkehrsnetzwerkes wird durch den Effekt der Konzentration reduziert. Um diesen Effekt detaillierter zu untersuchen, werden verschiedene Arten von Verkehrsinformationen getestet. Die Art der bereitgestellten Information beeinflusst die möglichen Erfolge des Informationssystems. Ein spezielles Verkehrsinformationssystem, das die Abbildung der netzweiten, aktuellen Verkehrslage auf der Basis von Zählschleifendaten ermöglicht, wird vorgestellt und auf das Autobahnnetzwerk von Nordrhein-Westfalen angewandt. Es werden technische Aspekte der Simulation, Ergebnisse und weitere Anwendungen vorgestellt und analysiert. Um eine Verkehrsvorhersage zu erstellen, werden verschiedene mathematischen Methoden analysiert und diskutiert. Aus der Analyse historischer Verkehrsdaten werden Heuristiken abgeleitet, die eine Unterscheidung von alltäglichen, saisonalen Effekten berücksichtigen. Die Kombination aktueller Daten mit Heuristiken ermöglicht eine Vorhersage für beliebige Zeithorizonte.
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