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Andrea Pinna (andreapinna@gmail.com)Andrea Pinna è nato a Cagliari il 16 agosto 1982. Ha conseguito la Laurea Specialistica in Ingegneria Elettronica nell'Aprile del 2008 presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica dell'Università degli Studi di Cagliari. La sua tesi è stata sviluppata presso il Delft Center for Systems and Control, durante un soggiorno Erasmus alla Technische Universiteit Delft (NL). |
Tesi di Laurea Specialistica / Master Thesis: Modeling, Calibration and Validation of Highway Traffic Networks [pdf] [slides]
Relatori / Advisors: Prof. Alessandro Giua (DIEE-UNICA); Prof. Bart De Schutter (DCSC-TUDELFT); Dr. Andreas Hegyi (DCSC-TUDELFT); Ing. Monique van den Berg (DCSC-TUDELFT).
Software: Matlab source code, Paramics network files.
A good model of a traffic network is a fundamental tool for the design of control measures of the traffic flow, for the planning of road works, and for the modification of the structure of the given traffic network. The model, in fact, is then used for the simulation of the traffic behavior in these unknown conditions, in order to evaluate their effects on the traffic flow.
In order for the model to be used for these purposes, it is necessary to perform the calibration of its parameters and to validate the result. The process of calibration determines the values of parameters of the model that yield the best approximation or fit between the model outputs and the actual measurements (e.g., provided by the detector loops). The process of validation evaluates whether the parameters obtained in the calibration process provide a good correspondence between the actual measurements and the outputs of the simulation when performed for different scenarios.
This MSc project deals with constructing the Paramics model, which is a microscopic traffic simulation model, in which individual vehicles are modeled, of a 10 km stretch of the A12 highway in The Netherlands. Then, the model parameters will be calibrated by means of different optimization techniques (such as constrained nonlinear programming, genetic algorithm, and pattern search). At last, the resulting model will be validated, so that the model can afterwards be used as a test bench for control traffic design.
Keywords: modeling, calibration, validation, optimization, traffic flow control.
Un buon modello di una rete stradale è uno strumento fondamentale per il progetto di misure di controllo del flusso del traffico, per la pianificazione di lavori stradali, e per la modifica della struttura della suddetta rete di traffico stradale. Il modello, infatti, è quindi utilizzato per la simulazione del traffico in tali condizioni sconosciute, affinché gli effetti sul traffico delle modifiche possano essere valutati.
Affinché il modello possa essere utilizzato per questi scopi, è necessario eseguire la calibrazione dei suoi parametri e quindi validare i risultati ottenuti. Il processo di calibrazione determina i valori dei parametri del modello che permettono di ottenere il miglior adattamento tra le uscite del modello (dopo una simulazione del traffico) e le misure reali. Il processo di validazione valuta se i parametri ottenuti nel processo di calibrazione forniscono una buona corrispondenza tra le misure reali e le uscite delle simulazioni eseguite con scenari differenti da quello utilizzato per la calibrazione.
Questo lavoro di tesi consiste nel costruire tramite Paramics (un software per la simulazione su scala microscopica del traffico) il modello di una porzione rettilinea di 10 chilometri dell'autostrada A12 situata nei Paesi Bassi: su tale rete verrà simulato il comportamento di ciascun veicolo. Dopo la costruzione del modello, i suoi parametri verranno calibrati tramite diverse tecniche di ottimizzazione (programmazione non lineare, algoritmi genetici, metodi diretti). Infine, il modello ottenuto verrà validato, affinché esso possa, in seguito, essere utilizzato come banco di prova per il progetto di tecniche di controllo del traffico.
Parole chiave: modellazione, calibrazione, validation, ottimizzazione, controllo del flusso del traffico.