Netzweite Lichtsignalsteuerung auf Basis rekurrenter neuronaler Netze:
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2012
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINFUEHRUNG 1
1.1 FUNKTION DER VERKEHRSSTEUERUNG MIT LICHTSIGNALANLAGEN 1
1.2 PROBLEMSTELLUNG 2
1.3 VORGEHENSWEISE 4
2 GRUNDLAGEN UND UEBERSICHT DER STEUERUNGSVERFAHREN 5
2.1 GRUNDGROESSEN UND VARIABLEN DER LICHTSIGNALSTEUERUNG 5
2.1.1 SIGNALGRUPPE, ZWISCHENZEITEN 5
2.1.2 PHASENEINTEILUNG UND PHASENUEBERGAENGE 6
2.1.3 UMLAUFZEIT 7
2.1.4 FREIGABEZEIT 8
2.1.5 VERSATZZEIT 9
2.2 STEUERUNGSVERFAHREN 9
2.2.1 FESTZEITSTEUERUNG 10
2.2.2 REGELBASIERTE STEUERUNG 11
2.2.3 MODELLBASIERTE STEUERUNG 12
2.3 BEKANNTE ADAPTIVE STEUERUNGSVERFAHREN 13
2.3.1 OFFLINE-MODELLE 13
2.3.2 ONLINE-MODELLE 14
2.4 ZWISCHENFAZIT 19
3 REKURRENTE NEURONALE NETZE 21
3.1 DAS MENSCHLICHE GEHIRN UND DIE SIMULATION 21
3.2 GRUNDLAGE DES REKURRENTEN NEURONALEN NETZES 22
3.3 REKURRENTE BACKPROPAGATION-LERNVERFAHREN 23
3.3.1 BACKPROPAGATION FUER FEEDFORWARD-NETZE 24
3.3.2 BACKPROPAGATION FUER RNN 26
3.3.3 BACKPROPAGATION FUER ZEITABHAENGIGES RNN 28
4 DAS RNN-VERKEHRSMODELL 31
4.1 DAS SIMULATIONS-NETZWERK 31
4.1.1 TOPOLOGIE DES SIMULATIONS-NETZES 32
4.1.2 DYNAMIK DES SIMULATIONS-NETZES 33
4.1.3 DAS SCHICHTEN-MODELL DES SIMULATIONS-NETZES 36
4.2 DAS FEHLERPROPAGIERUNGS-NETZ ZUR STATISCHEN UMLEGUNG 38
4.2.1 OPTIMIERUNGSFUNKTION 38
4.2.2 BERECHNUNG DER VERBINDUNGSGEWICHTE 40
4.3 DAS DYNAMISCHE RNN-UMLEGUNGSMODELL 45
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IMAGE 2
4.3.1 ERWEITERTES DYNAMISCHES SIMULATIONS-MODELL 46
4.3.2 OPTIMIERUNGSFUNKTION DES DYNAMISCHEN MODELLS 46
4.3.3 DAS FEHLERPROPAGIERUNGS-NETZ UND DAS BETRIEBSMODELL 47
4.4 ZWISCHENFAZIT 48
5 RNN-VERKEHRSSTEUERUNGSMODELL FUER FREIGABEZEITANTEILOPTIMIERUNG 51 5.1
FREIGABEZEITVERTEILUNG ALS STEUERUNGSPARAMETER 51
5.1.1 KAPAZITAETSWERTE DES GERADEAUSFAHRERS 52
5.1.2 KAPAZITAETSWERTE DES ABBIEGERS 53
5.1.3 FESTLEGUNG DER UMLAUFZEIT 55
5.2 OPTIMIERUNGSFUNKTION FUER FREIGABEZEITOPTIMUM 58
5.2.1 FORMULIERUNG DER OPTIMIERUNGSFUNKTION 58
5.2.2 BERECHNUNG DER WARTEZEIT 59
5.2.3 DYNAMISCHE OPTIMIERUNGSFUNKTION 60
5.3 ERWEITERUNGEN DES RNN-MODELLS ZUR OPTIMIERUNG DER
FREIGABEZEITVERTEILUNG 62 5.3.1 BERECHNUNG DER FREIGABEZEITKORREKTUREN
62
5.3.2 UPDATE DER FREIGABEZEITVERTEILUNG 69
5.4 DAS BETRIEBSMODELL 72
5.5 ZWISCHENFAZIT 74
6 RNN-VERKEHRSSTEUERUNGSMODELL FUER VERSATZZEITOPTIMIERUNG 75 6.1
VERSATZZEIT ALS STEUERUNGSPARAMETER 75
6.1.1 GRUNDDEFINITIONEN UND KONZEPT 75
6.1.2 VERSATZZEIT UND WARTEZEIT 78
6.1.3 STRECKENLEISTUNGSFAEHIGKEIT UND WARTEZEIT 80
6.2 OPTIMIERUNGSFUNKTION FUER VERSATZZEITOPTIMUM 82
6.3 ERWEITERUNGEN DES RNN-MODELLS ZUR OPTIMIERUNG DER VERSATZZEIT 83
6.3.1 DYNAMISCHE GLEICHUNG DER VERSATZZEITOPTIMIERUNG 83
6.3.2 BERECHNUNG DER VERSATZZEITKORREKTUREN 84
6.3.3 UPDATE DER VERSATZZEIT 87
6.4 DAS GESAMTE BETRIEBSMODELL DER LSA-STEUERUNG 89
6.5 ZWISCHENFAZIT 91
7 ERPROBUNG UND BEWERTUNG DES STEUERUNGSVERFAHRENS 93 7.1 PROGRAMM
NEURA-NESC 93
7.2 DAS TESTNETZ 95
7.3 SIMULATIONSSTUDIE 97
7.3.1 BEWERTUNGSKRITERIEN 97
7.3.2 AUFBAU DER SIMULATIONSSTUDIE 98
7.3.3 DURCHFUEHRUNG DER SIMULATIONSSTUDIE 99
7.3.4 ERGEBNISSE DER SIMULATIONSSTUDIE 101
7.4 ZWISCHENFAZIT 108
8 FAZIT UND AUSBLICK 111
8.1 ZUSAMMENFASSUNG 111
8.2 WEITERER FORSCHUNGSBEDARF 112
LITERATURVERZEICHNIS 115
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 125
IMAGE 3
TABELLENVERZEICHNIS 127
SYMBOLVERZEICHNIS 129
ANHANG A - BERECHNUNGEN DER ZUSAMMENHAENGE VON VERSATZZEIT UND MITTLERER
WARTEZEIT 131
ANHANG B - QUELL-ZIEL-MATRIX DES VIRTUELLEN STRASSENNETZES 141
ANHANG C - ANZAHL DER SIMULATIONSLAEUFE 143
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