Universität zu Köln

Vehicle-based modelling of traffic . Theory and application to environmental impact modelling

Eissfeldt, Nils Gustaf (2004) Vehicle-based modelling of traffic . Theory and application to environmental impact modelling. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    This dissertation addresses vehicle-based approaches to traffic flow modelling. Having regard to the inherent dynamic nature of traffic, the investigations are mainly focused on the question, how this is captured by different model classes. In the first part, the dynamics of a microscopic car-following model (SKM), presented in, is studied by means of computer simulations and analytical calculations. A classification of the model's behaviour is given with respect to the stability of high-flow states and the outflow from jam. The effects of anticipatory driving on the model's dynamics is explored, yielding results valid in general for this model class. In the second part, a new approach is introduced based on queueing theory. It can be regarded as a microscopic implementation of a state-dependent queueing model, using coupled queues where the service rates additionally depend on the conditions downstream. The concept is shown to reproduce the dynamics of free flow and wide-moving jams. This is demonstrated by comparison with the SKM and real world measurements. An analytical treatment is given as well. The phenomena of boundary induced phase transitions is further addressed, giving the complete phase diagrams of both models. Finally, the application of the queueing approach within simulation-based traffic assignment is demonstrated in regard to environmental impact modelling.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    In dieser Arbeit werden fahrzeugbasierte Verkehrsflussmodelle behandelt. Angesichts der dynamischen Natur von Straßenverkehr steht dabei der Aspekt im Vordergrund, wie diese in unterschiedlichen Modellansätzen wiedergegeben wird. Im ersten Teil der Arbeit wird die Dynamik eines mikroskopischen Fahrzeugfolgemodells (SKM) mit Hilfe von analytischen Methoden und Simulationen untersucht. Das Modellverhalten wird anhand der Stabilität der Hochflusszustände und des Flusses aus dem Stau klassifiziert. Der Einfluss von Antizipation auf die Modelleigenschaften wird anhand eines erweiterten SKM untersucht. Die Resultate sind auf andere Fahrzeugfolgemodelle übertragbar. Im zweiten Teil wird ein neuer Modellansatz eingeführt. Dieser kann als mikroskopische Implementierung eines zustandsabhängigen Warteschlangenmodells betrachtet werden. In diesem sind aufeinanderfolgende Warteschlangen miteinander derart gekoppelt, dass ihre Bedienzeiten vom Zustand beider Warteschlangen abhängen. Dieser Ansatz erlaubt die Modellierung von rückwärtslaufenden Staus, wie durch eine analytische Behandlung des Modells sowie durch Simulationsvergleiche mit dem SKM und Realdaten gezeigt wird. Zusätzlich wird in der Arbeit das Phänomen randinduzierter Phasenübergänge behandelt und die Phasendiagramme beider Modelle werden abgeleitet. Die Arbeit schließt mit der Einbettung des Warteschlangenmodells in die Methode der simulationsbasierten dynamischen Verkehrsumlegung und zeigt die praktische Anwendbarkeit des Modelles anhand der Untersuchung verkehrsbedingter Umweltbelastungen.German
    Creators:
    CreatorsEmail
    Eissfeldt, Nils Gustafnils.eissfeldt@bayertechnolgoy.com
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-12744
    Subjects: Physics
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    Straßenverkehr , Einzelfahrzeugmodelle , Warteschlangentheorie , Verkehrsumlegung , EmissionenGerman
    traffic , car-following-models , queueing , dynamic-traffic-assignment , emissionsEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Institut für Informatik
    Language: English
    Date: 2004
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 13 June 2004
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 09 Nov 2004 11:19:58
    Referee
    NameAcademic Title
    Schrader, RainerProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1274

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