PERFORMANCE EVALUATION OF TRAFFIC SYSTEMS

VALUTAZIONE DI PERFORMANCE
DI SISTEMI COMPLESSI

Autori: Docente:
Amatucci Andrea Prof. Pasini Leonardo
Fanì Daniele
Pennacchietti Luca

giovedì 9 giugno 2011

VALUTAZIONE DI PERFORMANCE
DI SISTEMI COMPLESSI

OBIETTIVI:
sviluppare un modello in grado di rappresentare una
rete stradale

simulare il traffico della rete stradale modellata

analizzare i dati risultanti dalla simulazione


VALUTAZIONE DI PERFORMANCE DI SISTEMI COMPLESSI

il nostro caso d’uso: SIENA



SVILUPPARE IL MODELLO




Il primo passo da fare è individuare la rete stradale da
simulare e i vari oggetti che saranno utilizzati per la
costruzione del modello.

Per questa simulazione è stata scelta la zona della stazione
di Siena, circoscritta da 4 rotatorie collegate.





staz
ione





nord ovest nord est

sud ovest sud est



Le 4 rotatorie sono collegate
orizzontalmente da viale Lombardi e viale Mazzini;
verticalmente dal ponte Nuovo e da ponte Malizia.




I punti di ingresso (ﬂussi) al sistema da simulare sono
identiﬁcati dai quadratini arancioni.




Individuati gli oggetti principali da inserire nel modello
(rotatorie e ﬂussi) si può procedere con l’analisi delle singole
rotatorie.
Gli oggetti da modellare sono:
ﬂusso via multiplexer input output

multiplexer
archi
di via




Analizziamo ad esempio gli oggetti della rotatoria NORD-
OVEST.




Il ﬂusso è un particolare
oggetto che, nella simulazione
sviluppata, genera i veicoli
da immettere nel sistema. Ha,
quindi, il compito di creare le
autovetture. E’ sempre seguito
da una via su cui immettere i
veicoli generati.




Una via è un oggetto che serve ad
incanalare e contenere i veicoli
in coda. Non è altro che un tratto di
strada, a singola corsia, di lunghezza
variabile. Viene rappresentato con
una linea gialla che ne illustra il
percorso. E’ un oggetto esterno alla
rotatoria e, nella maggior parte dei
casi, collega due distinte rotatorie.




L’ingresso, o Input Section, è un
oggetto che immette i veicoli in
una rotatoria. E’ rappresentato da
un pallino verde con un proprio
identificativo. Per ogni rotatoria vi sono
tanti ingressi quante sono le strade che
confluiscono nella rotatoria stessa. Gli
ingressi sono, infatti, posizionati tra la
fine della strada e la rotatoria. E’
preceduto sempre da un multiplexer
semplice e, nelle rotatorie, seguito
sempre da un arco.




L’uscita, o Out Section, è un
oggetto che ha lo scopo di
permettere l’uscita dei veicoli
da una rotatoria. Tramite di
esso, le vetture si immettono in
una strada esterna alla rotatoria
che può portare all’esterno del
sistema o ad un’altra rotatoria.
Viene rappresentato con un
pallino rosso, anch’esso fornito di
un identiﬁcativo.




Il Multiplexer Semplice
serve a decidere quale input
section scegliere tra le tante
disponibili. E’ sempre preceduto
da una via e seguito da una input
section. Ha capacita’ singola.

Il Multiplexer di Via serve a
decidere su quale via proseguire
in caso di una biforcazione.




arco28
via 14

Un Path è un possibile
percorso che una vettura può
prendere. E’ composto da
una input section, una output
section e una sequenza di
archi. (Nell’animazione sono
comprese anche le vie)




Una volta individuati tutti gli oggetti, è necessario associare
ad ognuno di essi le relative proprietà.




FLUSSO

• TEMPO SERVIZIO:
ogni quanti secondi immette una macchina nel sistema?

• VIA:
su quale via immette le auto create?




VIA

• LUNGHEZZA:
quanti metri è lunga?

• ESTERNA:
esce dal sistema o è interna?

• MULTIPLEXER:
su quale multiplexer termina?




MULTIPLEXER

• INGRESSI:
tra quante input section può scegliere?

• PROBABILITA’:
con quale probabilità un’auto sceglie un determinato ingresso?




MULTIPLEXER DI VIA

• USCITE:
tra quante vie si può scegliere di uscire?

• PROBABILITA’:
con quale probabilità un’auto sceglie una delle vie?




INPUT SECTION

• PATH:
quanti e quali path partono da quell’ input section?

• TEMPO SERVIZIO:
quanto tempo serve per essere attraversata?




OUTPUT SECTION

• VIA:
su quale via si immettono i veicoli in uscita?

• TEMPO SERVIZIO:
quanto tempo serve per uscire dalla rotatoria?




ARCO

• SUCCESSIVO:
qual’è l’arco successivo? E’ un arco uscente?

• LUNGHEZZA:
quanti metri è lungo?




PATH

• ARCHI:
da quali e quanti archi è composto il path?

• PRECEDENZE:
che precedenze hanno gli archi in questo path?

• INPUT-OUTPUT
da quale input inizia e su quale output termina?




L’INPUT DEL SIMULATORE

L’input del simulatore è un ﬁle di testo contenente tutte le
proprietà degli oggetti appena visti. Il simulatore a quel
punto creerà il modello con quei dati e inizierà la
simulazione




L’INPUT DEL SIMULATORE
& NUM_INC NUM_ROT NUM_VIE! NUM_MPX! NUM_FLU! NUM_MPX_DI_VIA
0 4 29 17 6 5;
& ID_VIA NOME! EST LUNG_VIA! INCRO! ID_MP PRIORITY
1 "Bandinelli sx 1" 0 0.051 1 1 1;
2 "Bandinelli dx 2" 1 0.051;
3 "Ponte nuov sx 3" 0 0.120 1 4 1;
...
& ID_FLUSSO! TEMP_ISTR! ID_STRADA
1 3.14 1;
2 1.52 13;
...
& ID_MPX! NUM_SEZ_ING! ID_ROT ! Sez_In1 Prob_1! Sez_In2! Prob_2
4 2 2 2 0.3 3 0.7 ;
5 1 2 1 1.0;
...
&######### ROTATORIA1 ############
&! ID_ROT NUM_INP_SEC NUM_ARCHI! NUM_OUT_SEC! NUM_PATH
1 3 12 3 9;
& ID_ARC ! LUNGHEZZA IN METRI
1 11.4;
2 8.5;
...
& ID_SEX_INP!N_PATH! TEMP_SERV! INCR
1 3 1 2;
...
& ID_PATH LUNGHEZZA! ID_ARCO! PRIORITA ID_ARCO! PRIORITA ID_ARCO! PRIORITA! INPSEC! OUTSEC
1 3 1 20 2 10 3 20 ... 1 2;
2 5 1 20 2 10 4 20 ... 1 3;
...
& ID_INP! ID_PATH1! PROB_1 ! ID_PATH2 PROB_2 ID_PATH3 PROB_3
1 1 0.46 2 0.53 3 0.01;
2 4 0.63 5 0.36 6 0.01;
3 7 0.39 8 0.60 9 0.01;
...



SIMULARE IL MODELLO



SIMULARE IL MODELLO

Il simulatore è stato sviluppato usando QNAP
(Queueing Network Analysis Package), un software principalmente
utilizzato per modellare e simulare sistemi basati su modelli
complessi di reti di code, come sistemi logistici o reti di
comunicazione dati.

Nel nostro caso è stato usato per simulare il ﬂusso veicolare
nei 20 minuti di punta.



SIMULARE IL MODELLO

creazione
modello output XSLT
N AP
Q

proprietà html,
simulazione ﬁle XML
degli oggetti javascript



SIMULARE IL MODELLO

In QNAP gli oggetti del modello sono rappresentati dagli
object. Ogni object ha i suoi attributi (real, integer, ..), i suoi
puntatori (ref) e le sue code (queue).

coda delle
auto create

puntatore
ad una via



SIMULARE IL MODELLO

Ad ogni coda di un object, corrisponde una station.
La station deﬁnisce il comportamento dell’oggetto.
/STATION/
NAME=*FLUSSO.SORGENTE;
TYPE=SOURCE;
SERVICE=
! BEGIN
! ! CST(TI); &flusso = ogni 'ti' secondi
! ! NUOVO_VE := NEW(Veicolo);
! ! WITH NUOVO_VE::Veicolo DO BEGIN
! ! ! VELOCITA := DISCRETE((40,50,60),(0.3, 0.5, 0.4));
! ! ! IF (NEXT_VIA.TRATTOVI.NB = 0) THEN SET(NEXT_VIA.COLMA); & inizializzazione flag(c'e' spazio)
! ! ! WRITE("FLUSSO ",ID_F," £ creata nuova auto." ,NEXT_VIA.NOME, " ha ");
! ! ! TMP_TIME:= -TIME;
! ! ! WAIT(NEXT_VIA.COLMA);
! ! ! TMP_TIME:= TMP_TIME + TIME;
! ! ! IF (TMP_TIME > 0.1) THEN
! ! ! ! WRITELN("FLUSSO ",ID_F,"tempo attesa --> ",TMP_TIME, " su ",NEXT_VIA.NOME);
! ! ! TRANSIT(NUOVO_VE, ENTRA, VHE);
! ! END;
! END;
TRANSIT=OUT;



ANALIZZARE LA SIMULAZIONE




Sfruttando i dati generati in output dalla simulazione,
vengono creati dei grafici interattivi per semplificarne la
consultazione.
Nei grafici, gli oggetti del modello sono individuati tramite
il proprio id. Qualsiasi oggetto del modello infatti è
identificato da un numero.




Il seguente graﬁco a torta mostra quante macchine sono
uscite per ogni via.
Ogni via ha il suo nome e il suo id.




Il prossimo graﬁco mostra dei dati analoghi, permettendo
però di controllare quante delle macchine passate hanno
dovuto aspettare prima di uscire dalla via.
Questo graﬁco permette già di avere un’idea sulle vie
maggiormente intasate.




E’ possibile anche vedere il tempo medio d’attesa delle auto
bloccate.




Usando un graﬁco a colonne possiamo anche vedere quali
sono le vie più traﬃcate, cioè quali hanno il numero medio
di auto presenti uguale (o quasi) alla capacità.




Per analizzare l’intasamento del sistema, è utile confrontare
i tempi, reali e teorici, di instradamento dei flussi.
I tempi teorici sono quelli caricati dall’utente nel modello.
I tempi reali sono quelli che il sistema riesce a gestire.
Se i tempi reali sono maggiori di quelli teorici, vuol dire che
le vie successive ai flussi sono molto trafficate.




E’ possibile anche vedere la situazione dell’intero sistema
instante per instante, per tutta la durata della simulazione
(in questo caso di 20 minuti).




Grazie ai grafici appena visti, è facile analizzare come e dove
cambia il traffico veicolare a seguito di modifiche apportate
al sistema.




GRAZIE
PER L’ATTENZIONE


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