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Aimsun Next 20 über SCOOT mit Siemens Verkehsrzentralen vernetzen

Technische Mitteilung #56
Februar 2021

Von Dimitris Triantafyllos

Wussten Sie, dass Sie Kreuzungen (Knoten) in Aimsun Next über SCOOT mit externen Verkehrsrechnern wie z. B. Siemens Verkehrszentralen vernetzen können?

In dieser technischen Mitteilung zeigen wir Ihnen, wie Sie bei Siemens Verkehrszentralen das dynamische LSA-Steuerungssystem SCOOT mit Aimsun Next vernetzen. Hierfür stellt Aimsun Next eine Verknüpfung bereit, welche die Einbindung des SCOOT-Algorithmus in Simulationen und so eine verkehrsabhängige LSA-Steuerung ermöglicht.


In der Simulation wirkt sich dies so aus, dass die Lichtsignale – genau wie „auf der Straße“ – gleichzeitig oder verkehrsabhängig geschaltet werden.


Bitte beachten Sie die folgenden wichtigen Voraussetzungen:


  • Gültige Lizenz für Aimsun Next sowie SCOOT +  Adaptative Steuerungsschnittstellen;
  • Zugangsberechtigung für den Zugriff auf die SCOOT-Datenbank (für Sie selbst oder den jeweilige Modellierer);
  • Alle erforderlichen Softwarekonfigurationen sind vorgenommen und ausführungsbereit; Die erforderliche UTC-Software (»UTC Backup and Restore«, »Xming« und »XLaunch«) ist installiert;
  • Alle erforderlichen Systemeinstellungen (Ordnerstruktur und neues Windows-Benutzerkonto) wurden vorgenommen. Für die letzten beiden Punkte ist die Unterstützung eines SCOOT-Experten erforderlich.

Die folgende Schritt-für-Schritt-Anleitung erklärt Ihnen, wie Sie einen Knotenpunkt in Aimsun Next unter MS Windows als Betriebsumgebung mit SCOOT verknüpfen.

  1. Klicken Sie auf »Start«, und suchen Sie den Eintrag »UTC Backup and Restore«.
  2. Geben Sie Ihren SCOOT-Benutzernamen und Ihr Kennwort ein. Die entsprechenden Anmeldedaten erhalten Sie von Ihrem SCOOT-Experten. Es erscheint das Dialogfenster »UTC Backup and Restore«.
  3. Klicken Sie auf die Registerkarte »Restore« und
    1. wählen Sie unter »(1) Select a backup source:« den Eintrag »UTC checkpoint area« aus.
    2. Klicken Sie auf »Start Restore«, um die Detektor- und LSA-Daten aus der UTC-Datenbank abzurufen und wiederherzustellen.

Aimsun Next 20 über SCOOT mit Siemens Verkehrszentralen vernetzen

  1. Klicken Sie auf »Start«, und suchen Sie den Eintrag »UTC Machine Configuration«.
  2. Wählen Sie »System Startup« > »Start UTC System« > »OK«.

  1. Drücken Sie »Start«, und suchen Sie den Eintrag »XLaunch«.
  2. Starten Sie die Anwendung »XLaunch«, und behalten Sie dabei im Einstellungsfenster die entsprechenden Voreinstellungen bei.

Aimsun Next 20 über SCOOT mit Siemens Verkehrszentralen vernetzen

Aimsun Next 20 über SCOOT mit Siemens Verkehrszentralen vernetzen

  1. Klicken Sie in der Taskleiste mit der rechten Maustaste auf das Xming-Symbol, und wählen Sie den Eintrag »UTC Login«.

Aimsun Next 20 über SCOOT mit Siemens Verkehrszentralen vernetzen

  1. Es erscheint das entsprechende Anmeldefenster. Geben Sie nochmals Ihre SCOOT-Anmeldedaten (Benutzername und Passwort) ein, und klicken Sie auf »OK«.

Aimsun Next 20 über SCOOT mit Siemens Verkehrszentralen vernetzen

Es erscheinen die folgenden Dialogfelder.

Aimsun Next 20 über SCOOT mit Siemens Verkehrszentralen vernetzen

Im vorliegenden Beispiel sollen bestimmte SCOOT-Kreuzungen mit einer „externen“ Anwendung (Aimsun Next) verknüpft und während des Simulationslauf entsprechende Meldungen anzeigt werden. Hierzu müssen für SCOOT die jeweiligen Knotenpunkte eingestellt werden.

  1. Geben Sie im Feld »Enter a UTC command« den Befehl »SCOO R*« ein, und klicken Sie auf »Accept«.

Aimsun Next 20 über SCOOT mit Siemens Verkehrszentralen vernetzen

  1. Um im Dialogfeld »Output Messages« die wichtigsten Meldungen anzuzeigen, geben Sie die folgenden Befehle ein:
    • MESS D80 H01000
    • MESS D81 H01000

Anbindung von Aimsun Next 20 an Siemens Verkehrzentralen mit SCOOT

  1. Optional können Sie können bei Bedarf auch die folgenden Befehle eingeben:
    • DIPM J41211 – Signalzeitenüberwachung einer spezifischen Kreuzung (Kreuzungs-IDs beginnen mit »J«)
    • Neustart von SCOOT bei fehlender Rückmeldung:
      XSCO R* (löscht sämtliche Regionen)
      REIN
      SCOO R*
    • LMON N41211A – Detektor-Statusüberwachung
    • LVAL N41211A – Überprüfung der SCOOT-Konfiguration

SCOOT sollte jetzt soweit eingerichtet und für die Verknüpfung mit Aimsun Next bereit sein.

Eine erfolgreiche Verknüpfung von SCOOT und Aimsun Next setzt den folgenden Datenaustausch voraus:

· Von SCOOT nach Aimsun Next: Schaltstufendaten

· Von Aimsun Next nach SCOOT: Detektorinformationen (Präsenz- und Belegungsparameter müssen ausgewählt sein).

Um die Verknüpfung zwischen SCOOT und Aimsun Next zu gewährleisten, müssen die SCOOT-Objekte 1:1 den Aimsun Next-Objekten entsprechen, d. h. adaptive LSA-Steuerungen erfordern an jeder Kreuzung ein Aimsun Next-Steuerungsobjekt, um die Verknüpfung zwischen dem externen System und dem Aimsun Next-Netz zu verwalten.

Zur Erstellung und Bearbeitung der Verknüpfungen zwischen den Knotenpunkten, den jeweiligen Signalschaltphasen und den Verkehrsdetektoren mit den entsprechenden Objekten im SCOOT-System können Sie Aimsun Next-Controller verwenden.

Der Informationsaustausch zwischen SCOOT und Aimsun Next (Synchronisations-Token, Detektormessungen und Phasen) erfolgt im Sekundentakt, wie von SCOOT vorgegeben. Der Erfassungszyklus (Registerkarte »Dynamic Scenario« > »Outputs to Generate«) sollte daher auf 1 Sekunde eingestellt werden.

Vernetzung von Aimsun Next mit SCOOT

Verbindung zu SCOOT herstellen:

1. Öffnen Sie die .ANG-Datei in Aimsun Next.

2. Stellen Sie fest, welche SCOOT-Knotenpunkte im Untersuchungsbereich liegen und lokalisieren Sie diese im Aimsun Next-Netz. In den meisten Fällen werden der Standort und die ID des SCOOT-Knotenpunkts von der Verkehrsmanagementzentrale (VMZ) oder der Stadtverwaltung des jeweiligen Gebiets bereitgestellt. SCOOT-Knotenpunkte sind in der Regel auf einer Karte (PDF-Datei oder Bilddatei) gekennzeichnet. Nachstehend zeigen wir Ihnen anhand eines SCOOT-Knotenpunkts mit der ID »N41211« Schritt für Schritt, wie Sie SCOOT mit Aimsun Next vernetzen.

3. Öffnen Sie den entsprechenden Netzknoten, und stellen Sie als externe ID »N41211«ein.

4. Stellen Sie jetzt im Knotenobjekt die Signalgruppen ein:

a. Öffnen Sie zuerst die SCOOT-Spezifikationen (PDF von VMZ oder einer externen Quelle). Scrollen Sie nach unten zum Abschnitt »Phase Type and Conditions«, und verwenden Sie die Information »Title«, um die Signalgruppenströme der einzelnen Knotenpunkte zu bestimmen. »Phase: A – Title: A6 Leicester RD – TO CITY (INB)« bedeutet beispielsweise, dass Phase A (Strom A in Aimsun) der A6 Leicester Road in Richtung Stadtzentrum zugeordnet ist.

b. Klicken Sie auf die Registerkarte »Signal Groups«, und ordnen Sie die SCOOT-Phasen (A-J in der Abbildung oben) den Aimsun Next-Signalgruppennamen zu (A-J in der Abbildung unten).

5. Stellen Sie die Signalphasen im entsprechenden Aimsun Next-Signalzeitenplan ein:

a. Suchen Sie im SCOOT-Spezifikationsdokument den Abschnitt »Phases in Stages«. Hierbei handelt es sich um die SCOOT-seitigen Phasen-/Schaltstufeninformationen, die benötigt werden, um die Signalgruppen im Signalplanobjekt von Aimsun Next den einzelnen Phasen zuzuordnen.

Im obigen Beispiel heißt dies:

  • Schaltstufe 1 enthält A, B, E, F
  • Schaltstufe 2 enthält C, D, G, H
  • Schaltstufe 4 enthält I
  • Schaltstufe 5 enthält J

b. Öffnen Sie den Signalplan, und gehen Sie folgendermaßen vor:

i. Wählen Sie für »Control Type« die Einstellung »External« aus.

ii. Fügen Sie auf der Unterregisterkarte »Timing« die Phasen und Zwischenphasen hinzu.

iii. Ordnen Sie den entsprechenden Phasen Signalgruppen zu. Die Phasen- und Zwischenphasenzeiten sollten so eingestellt werden, dass sie dem realen Signalzeitenplan entsprechen, damit bei einem Verbindungsabbruch zwischen SCOOT und Aimsun Next der reale Ersatzsignalplan aktiviert wird.

iv. Erstellen Sie einen neuen Master-Sigalplan (Signalprogrammplan), und binden Sie den zuvor erstellten externen SCOOT-Signalzeitenplan ein.

6. Exportieren Sie die Detektorinformationen aus SCOOT, und importieren Sie anschließend (manuell oder mithilfe von Python-Skripten) die Daten des SCOOT-Detektorschleife in Aimsun Next. Im folgenden Beispiel wurden die Detektordaten im CSV-Format aus der SCOOT-Datenbank exportiert.

In der ersten Spalte stehen drei SCOOT-Detektoren, die mit dem Knotenpunkt N41211 verknüpft sind: 41211A1, 41211B1 und 41211C1.

7. Überprüfen Sie anhand der SCOOT-Spezifikationen, ob es nachfrageabhängige SCOOT-Schaltstufen gibt (d. h. Schaltstufen, die nur bei vorhandener Nachfrage geschaltet werden). Sind nachfrageabhängige Schaltstufen vorhanden, sollten Sie in dem mit dieser Schaltstufe verknüpften Abbieger einen Schaltstufendetektor vorsehen.

Im folgenden Beispiel enthält der Abschnitt »UTC Demand Dependent Forces« der SCOOT-Spezifikationen Informationen über nachfrageabhängige Schaltstufen. Wie aus der folgenden Abbildung ersichtlich, ist Schaltstufe 2 (in den SCOOT-Dokumenten manchmal auch als Stufe B bezeichnet) mit den Phasen C, D, G und H nachfrageabhängig.

8. Manchmal stehen auch SCOOT-Schleifenpläne (PDF) zur Verfügung. Sie können diese zur besseren Platzierung der SCOOT- und Schaltstufendetektoren im Aimsun Next-Netz verwenden. In unserem Beispiel wurden die SCOOT-Detektoren »41211A1« (stadtauswärts) und »41211C1« (stadteinwärts) mithilfe des folgenden Plans lokalisiert:

9. Fügen Sie dem Aimsun Next-Netz vier neue Detektoren hinzu, und platzieren Sie diese wie unten abgebildet.

10. Geben Sie für jeden Detektor wie beschrieben die externen IDs ein:

  • N41211A1
  • N41211B1
  • N41211C1
  • J41211-2 (nachfrageabhängig)

Konfigurationsdatei für Mikrosimulationen

Als Schnittstelle zwischen den Aimsun Next- und SCOOT-Objekten wird eine Datei namens microsim_config.cnf benötigt. Die Datei ordnet die einzelnen SCOOT-Knotenpunkte, Detektoren und IDs der Schaltstufendetektoren den entsprechenden Objekten im Aimsun Next-Controller zu.

Hierzu müssen für den Knotenpunkt und seine Detektoren sowohl in Aimsun Next als auch in SCOOT wie vorstehend beschrieben die gleichen externen IDs eingestellt werden.

Gehen Sie folgendermaßen vor, um die entsprechende .cnf-Datei zu erstellen:

a. Öffnen Sie ein neues Textdokument.

b. Benennen Sie die Datei in .cnf um.

c. Fügen Sie der Datei den SCOOT-Knotenpunkt (J41211), die Detektoren (N41211A1, N41211B1, N41211C1) und den Schaltstufendetektor (J41211-2) hinzu.

d. Senden Sie die Datei an Ihren SCOOT-Experten, damit er diese verarbeiten und neue IDs für diese Objekte erstellen kann.

e. Der SCOOT-Experte erstellt eine neue Version der .cnf-Datei, die neben den bisherigen Knotenpunkt- und Detektor-IDs auch die neuen IDs (201, 420, 625, 626, 627) enthält.

f. f. Speichern Sie die .cnf-Datei unter:

C:\ProgramData\Siemens Mobility Limited\UTC\movable\sys\current\tcca.

Das Dateiformat für Knotenpunkte, Schaltstufen- und SCOOT-Detektoren sieht folgendermaßen aus:

    • [Junction ID][space][ID][space]x
    • [Stage Detector ID][space][ID][space]x
    • [SCOOT Detector ID][space][ID][space]x

Der Inhalt der Datei microsim_config.cnf in unserem Beispiel wäre also:

    • J41211 201 x
    • J41211-2 420 x
    • N41211A1 625 x
    • N41211B1 626 x
    • N41211C1 627 x

11. Fügen Sie dem Aimsun Next-Netz einen neuen Controller hinzu, und stellen Sie die folgenden Parameter ein:

  • »Type:« Siemens UTC System
  • Aktivieren Sie »Enabled«
  • »External ID:« 41211
  • »Intersection ID:« 201
  • »Port:« 2809
  • »IP:« 127.0.0.1.

Port und IP-Adresse müssen mit SCOOT übereinstimmen. Falls Sie nicht sicher sind, halten Sie Rücksprache mit Ihrem SCOOT-Experten.

12. Klicken Sie auf die Registerkarte »Detectors«, und stellen Sie in der ID-Spalte die folgenden IDs ein: 625, 626, 627, 420 Stellen Sie unter »Type« außerdem den Detektortyp ein (SCOOT- oder Schaltstufendetektor).

13. Klicken Sie auf die Registerkarte »Stages«, und ordnen Sie die Schaltstufen-IDs in SCOOT (siehe Abschnitt »Phases in Stages« in den SCOOT-Spezifikationen) wie unten dargestellt den Phasen-IDs in Aimsun Next (siehe Signalplanobjekt) zu.

14. Rufen Sie das dynamische Szenario auf, und wählen Sie als Master-Signalplan (Signalprogrammplan) den SCOOT-Signalzeitenplan aus.

15. Führen Sie den mit dem Szenario und dem Experiment verknüpften Simulationslauf aus, und überprüfen Sie das Protokollfenster auf folgende Meldungen:

“Initializing CORBA: …”

“Connected to Siemens UTC System.”

16. Um zu überprüfen, ob die aktuell in Aimsun Next aktive Phase der von SCOOT an Aimsun Next gesendeten Phase entspricht, doppelklicken Sie während des Simulationslaufs auf den entsprechenden Netzknoten und klicken dann auf die Registerkarte »Simulation Control«. Beobachten Sie die anschließende Phasenumschaltung im Signalzeitenplan.

17. Geben Sie in der SCOOT-Applikation den Befehl DIPM J41211 ein, um in das DIPM-Fenster zu wechseln.

Die Abbildung unten zeigt, dass SCOOT vor 22 Sekunden einen Befehl zur Aktivierung des Schaltzustands »A« an Aimsun Next gesendet hat. Wie auf der Registerkarte »Simulation Control« zu sehen ist, war in Aimsun Next 21,6 Sekunden lang die Phase 1 aktiv. Dies bedeutet, dass die Verbindung ordnungsgemäß funktioniert.

18. Um die laufenden Zustandsänderungen des Detektors (in diesem Beispiel N41211B) zu überprüfen, geben Sie in SCOOT den Befehl LMON N41211B1 ein, um das LMON-Fenster für den spezifischen Detektor zu öffnen. Jede Zahl – entweder 0 oder 1 – entspricht einer »Nichtbelegt«- (=0) oder »Belegt«-Messung (=1) mit einer Frequenz von 0,25 Sekunden. Im folgenden Beispiel, wo »111« markiert ist, wurde das Fahrzeug, das gerade den Detektor N41211B1 passiert hat, mit einer Belegungszeit von 0,75 Sekunden gemessen.

Mehrere Fahrzeuge haben den Detektor N41211B1 passiert. Davon haben die meisten Fahrzeuge außerdem bereits den Schaltstufendetektor J41211-2 passiert. Da Schaltstufe B (SCOOT) und Phase 3 (Aimsun Next) nachfrageabhängig sind, ist aufgrund der SCOOT-Logik in wenigen Sekunden mit einer Aktivierung zu rechnen. Die Aktivierung ist sowohl in SCOOT als auch in Aimsun Next zu sehen.

Tipp: Die SCOOT-Schnittstelle kann so konfiguriert werden, dass Debugging-Informationen ausgelesen werden können. Diese Option steht in dynamischen Szenarien zur Auswahl. Öffnen Sie das gewünschte Szenario, klicken Sie auf die Registerkarte »Output to Generate« > »Controllers« und aktivieren Sie die Option »Generate Debug Files«. Bei Auswahl dieser Option erstellt Aimsun Next Protokolldateien, die im gleichen Ordner wie die .ANG-Datei gespeichert werden.

Weitere technische Hinweise

Ausführen einer Simulation in Aimsun Next verbunden mit SCATSim

Dimitris Triantafyllos zeigt Ihnen, wie Sie eine Simulation in Aimsun Next durchführen, die mit SCATSim verbunden ist. Intelligente Algorithmen verarbeiten Echtzeitdaten, um die Zeitsteuerung von Verkehrssignalen anzupassen, die auf unerwartete Bedingungen reagieren, Verkehrsmuster vorhersagen und den Verkehr flüssig halten. Das Simulationsergebnis ist eine Verringerung der Staus, kürzere Fahrzeiten und eine erhöhte Sicherheit und Produktivität.

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