Hybridisierungen der Basismodelle - Modellierung komplexer Prozesse durch naturanaloge Verfahren - page 195

(e) Koppelungen von ZA bzw. BN mit GA bzw. ES;
(f) Koppelungen von mehr als zwei dieser Techniken.
Die folgenden Beispiele zeigen einige dieser Möglichkeiten und deren vielfältige Verwend-
barkeit.

6.2 Darstellung von Beispielen

6.2.1 Modellierung und Steuerung von Verkehrsaufkommen auf Autobahnen
durch die horizontale Koppelung eines ZA mit einer SOM

Im vorigen Kapitel haben wir erläutert, dass und warum in Ballungsgebieten mittlerweile die
Zufahrten zu dicht befahrenen Autobahnen durch Ampelsteuerungen geregelt werden. Das dort
dargestellte Fuzzy-Regelsystem ist freilich nur eine Möglichkeit, derartige Steuerungen durch-
zuführen. Wir haben deswegen mit einigen Studenten von uns ein hybrides System entwickelt,
das den Verkehrsfluss selbst durch einen ZA modelliert und die Steuerung durch eine mit die-
sem ZA gekoppelten SOM durchführt. Diese Hybridisierung ist vor allem aus didaktischen
Gründen durchgeführt worden, da das Steuerungssystem selbst natürlich nur die jeweiligen
Daten über Verkehrsdichte und Geschwindigkeit braucht. Gerade durch einen ZA jedoch las-
sen sich die jeweiligen Verkehrssituationen und Effekte von individuellem Fahrverhalten be-
sonders gut darstellen. ZA für Verkehrssimulationen einzusetzen ist prinzipiell nicht neu (Na-
gel und Schreckenberg 1992; vgl. auch Esser und Schreckenberg 1997). 2 An unserem System
sind vor allem neu die Visualisierung sowie die horizontale Koppelung mit einer SOM.
Das Modell wurde so konzipiert, dass drei unterschiedliche Fahrzeugtypen (Zelltypen) vorhan-
den sind (schnelle, mittlere und langsame Fahrzeuge), Hindernisse gesetzt sowie Geschwindig-
keitsbegrenzungen eingeführt werden können. Das bedeutet, dass für jede Zelle, die einen
bestimmten Fahrzeugtyp repräsentiert, die mögliche Höchstgeschwindigkeit unterschiedlich
definiert wird. Ein Hindernis eröffnet zwei Optionen: Falls möglich wird überholt, sonst abge-
bremst. Im Falle von Geschwindigkeitsbegrenzungen müssen sich alle Fahrzeuge anpassen -
insofern beinhaltet das Modell eine für alle bekannte Situation auf den Autobahnen, auch wenn
die Zellen in dem Sinne gesetzestreuer sind als reale Autofahrer: Die Zellen halten sich immer
an die Vorschriften (das kann man durch zusätzliche stochastische Regeln natürlich auch än-
dern, z. B. dass mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit Vorschriften missachtet werden).
Da die Regeln insgesamt sehr komplex sind, wird hier lediglich die Grundlogik vorgestellt.
Es handelt sich hier um eine Variante der „erweiterten“ Mooreumgebung, d. h., zwei Zellen der
erweiterten Mooreumgebung werden ebenfalls berücksichtigt, wobei für jedes Fahrzeug, ab-
hängig von der Position, die Handlungsmöglichkeiten bestimmt werden. Befindet sich ein
Fahrzeug auf der rechten Fahrbahn, so sind nur die Zellen vorne, links und die Zellen der er-
weiterten Moore-Umgebung auf der linken Seite von Relevanz. Es handelt sich hier demnach
um nur bedingt totalistische Regeln, da die Position und der Zustand dieser Zellen für be-
stimmte Handlungsmöglichkeiten relevant sind, die anderen jedoch keine Rolle spielen. Nur
bedingt totalistisch sind die Regeln auch deshalb, weil es nur darauf ankommt, dass die Zellen
in der Umgebung frei sind; sind die betrachteten Zellen besetzt, dann spielt deren Position und
die der anderen Zellen keine Rolle mehr.

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Das Programm wurde von den Studierenden Alexander Behme und Wolfgang Lambertz im SS 03
konstruiert.