Ausführen einer Simulation in Aimsun Next verbunden mit SCATSim

August 2022 – Technischer Hinweis #73

Dimitris Triantafyllos

Senior Product Specialist

SCATS ist ein intelligentes, adaptives Verkehrskontrollsystem, das in über 55.000 Kreuzungen in 187 Städten und 28 Ländern weltweit installiert ist und von der Organisation Road and Maritime Services (RMS) in NSW Australien entwickelt wurde. Das adaptive Verkehrsmanagementsystem SCATS synchronisiert Signalgruppen, um den Verkehrsfluss in einer ganzen Stadt, Region oder einem Korridor zu optimieren. Intelligente Algorithmen verarbeiten Echtzeitdaten, um die Signalgruppen an unerwartete Bedingungen anzupassen, Verkehrsmuster vorherzusagen und den Verkehr flüssig zu halten. Das Simulationsergebnis ist eine Verringerung der Staus, kürzere Fahrzeiten und eine erhöhte Sicherheit und Produktivität.

Der Betrieb des adaptiven Verkehrskontrollsystems SCATS kann in einer mesoskopischen oder mikroskopischen Simulation in Aimsun Next nachgebildet werden, indem eine Verbindung zu SCATSim hergestellt wird, einer Reihe von Softwaremodulen, die von RMS entwickelt wurden, um einen realen SCATS-Einsatz zu emulieren. Mit der SCATS-Schnittstelle arbeitet Aimsun Next als Server, um über Sockets (TCP/IP) mit einem oder mehreren lokalen Lichtsignalsteuergeräten zu kommunizieren, die von WinTraff (einem der Module von SCATSim) emuliert werden und als Clients fungieren. Aimsun Next liefert WinTraff jede Sekunde die Daten der Detektorauslösung und WinTraff antwortet mit den Zuständen der Signalgruppen, wobei zu Beginn der Simulation alle Signalgruppen rot sind. Bei mehreren Controllern (und damit mehreren WinTraff-Instanzen) erfolgt die Kommunikation über SimHub (ein weiteres Modul von SCATSim), das einen einzigen Kommunikationskanal mit der Simulation ermöglicht und sich um die Weiterleitung der ausgetauschten Daten von und zu der entsprechenden WinTraff-Instanz kümmert.

Um diesen Datenaustausch zu erreichen, ist es wichtig, dass Aimsun Next-Objekte wie Steuerungen, Signale, Detektoren mit den entsprechenden SCATS-Objekten übereinstimmen. Der Abgleich kann automatisch über die SCATS ITS-Schnittstelle oder manuell durch Öffnen der SCATS Access-Anwendung und Replizieren der gleichen Objekte und Identifikatoren in der Aimsun Next-Software erfolgen. In diesem Beispiel wird der zweite Ansatz hervorgehoben.

Beachte die folgenden wichtigen Anforderungen:

  • Eine Lizenz für beide Aimsun Next + Externe Signalsteuerung-Schnittstellen
  • Eine Lizenz für SCATSim (2 USB-Dongles: 1 für SCATS Central Manager und 1 für SCATS Region)
  • Zugang zur SCATS-Datenbank und zu den Daten der SCATS-Regionen.
  • Anwendungen: SCATS Central Manager, SCATS Central Manager Konfiguration, SCATS Region, SCATS Region Konfiguration, SCATS Access, SimHub, WinTraff
  • The Exe application
  • SCATSim funktioniert nur unter Windows OS

Vor der Verbindung von SCATSim mit der Aimsun Next-Simulation müssen mehrere Softwareanwendungen eingerichtet werden. Folgen Sie den schrittweisen Anweisungen zur Vorbereitung der Anwendungen SCATS Central Manager, SCATS Region, SimHub und WinTraff:

Eine Kurzanleitung zur Einrichtung von SCATS Central Manager

Hinweis: Für diese Kurzanleitung haben wir Informationen aus dem Benutzerhandbuch SCATS Central Manager Configuration.pdf und dem Benutzerhandbuch SCATS Central Manager.pdf verwendet. Der folgende Graph zeigt die Konfiguration der verschiedenen benötigten Server und die Standard-Ports, über die sie miteinander kommunizieren, um die SCATS ITS Benutzeroberfläche im SCATS Terminal auszuführen.

1. Erforderliche Daten

Um den SCATS Central Manager einzurichten, brauchst du die folgenden Daten:

  1. SCATS-Zentralverwaltungsordner

Der Ordner SCATS Central Manager enthält die folgenden Ordner/Dateien:

Abbildung 1 Neues Projektfenster

Sie können diese Software bei Transport for New South Wales oder dem örtlichen SCATS-Händler anfordern.

2. SCATS Central Manager Lizenzdatei

Die SCATS Central Manager-Lizenzdatei (.txt). Die Informationen zu „Name“ und „Lizenz“ werden später zum Einrichten des SCATS Central Managers verwendet.

Sie können diese Daten bei Transport for New South Wales oder dem örtlichen SCATS-Verteiler anfordern.

3. SCATS-Datenbank

Die SCATS-Datenbankdatei sollte vorzugsweise das Format „.mdb“ haben. Wenn der Typ der Datenbank „.sql“ ist, musst du die Software SQL Express installieren, um die Datenbank zu lesen. Weitere Informationen findest du im SCATS Central Manager Benutzerhandbuch. Die Datenbank sollte sich im Ordner „Central Manager“ befinden:

4. der Ordner SCATS Region

The SCATS Region folder usually includes a folder per region with the .tc, .lx, .ram.hist and .vs files for each region. Der Ordner SCATS Region kann auch weitere Dateien wie Handbücher und ausführbare Anwendungen enthalten.

An dieser Stelle müssen wir klarstellen, dass der Ordner: SCATS_ITS_Setup \ Region erforderlich ist, um Aimsun Next mit SCATSim zu verbinden. Der Ordner SCATS_ITS_Setup\Central Manager\ Region wird benötigt, um Aimsun Next mit SCATS ITS zu verbinden.

Die Dateien .tc, .lx und .ram pro Region werden benötigt, um Aimsun Next mit der SCATSim-Anwendung zu verbinden. Die Dateien .hist und .vs pro Region werden für SCATS ITS benötigt, wenn Nutzer historische Signalgruppen und historische Anzahlmessungen importieren möchten.

Unten siehst du ein Beispiel für den Ordner der SCATS-Region:

Der Ordner „Region“ sollte auch in den Ordner „SCATS Central Manager“ kopiert werden; die Ordnerstruktur ist jedoch anders. Die erforderliche Ordnerstruktur wird im folgenden Screenshot angezeigt:

2. Ausführen der ODBC 32-Bit-Anwendung

Damit sich die SCATS-Anwendungen mit der SCATS-Datenbank verbinden können, müssen wir eine ODBC-Datenquelle mit dem 32-Bit-ODBC-Administrator in %windir%\SysWOW64\odbcad32.exe erstellen.

  1. Ausführen der Exe

  2. Gehe zum Tab „System DSN“ -> „Hinzufügen…“ ->

3. Füge „Name der Datenquelle“ und „Beschreibung“ hinzu. Drücke dann auf „Auswählen…“ -> gehe in das Verzeichnis der .mdb Datei und wähle diese Datei aus. Wähle dann in allen geöffneten Fenstern OK.

3. Konfigurieren des SCATS Central Manager

  1. Doppelklicke auf die Datei Central Manager/ScatsCentralManagerConfiguration.exe, um das Konfigurationsfenster von SCATS Central Manager zu öffnen. Überprüfe, ob der „SCATS System Name“, der „License Name“ und die „License Details“ mit den Angaben in der SCATS Central Manager Lizenzdatei (.txt) übereinstimmen.

2. Starte die SCATS Central Manager-Anwendung durch einen Doppelklick auf Central Manager/ScatsCms.exe:

Eine Kurzanleitung zur Einrichtung der SCATS-Region

Hinweis: Für diese Kurzanleitung haben wir Informationen aus dem Benutzerhandbuch SCATS Region Configuration.pdf und dem Benutzerhandbuch SCATS Region.pdf verwendet. Der folgende Graph zeigt die Konfiguration der verschiedenen benötigten Server und die Standard-Ports, über die sie miteinander kommunizieren, um die SCATS ITS Benutzeroberfläche im SCATS Terminal auszuführen.

4. Erforderliche Daten

Für die Einrichtung der SCATS-Region benötigen Sie die folgenden Daten:

5.SCATS-Regionslizenzdatei: Die SCATS-Regionslizenzdatei (.txt). Die Informationen „Name“ und „Lizenz“ werden später für die Einrichtung der Anwendung „Region“ verwendet.

Sie können diese Daten bei Transport for New South Wales oder dem örtlichen SCATS-Verteiler anfordern.

5. Konfigurieren der SCATS-Regionen

  1. Definieren Sie eine ID für jede SCATS-Region. Im Allgemeinen kann die ID benutzerdefiniert sein, sie kann vom Benutzer manuell definiert werden, beginnend mit ID=1 für z.B.: Region WBOP und dann aufaddiert +1 für die nächste Region. Es ist jedoch unerlässlich, sich diesen Vorgang von den Straßenverkehrsbehörden bestätigen zu lassen. In einigen Fällen können sie Ihnen die ID für jede SCATS-Region mitteilen.
  2. Öffnen Sie den Ordner Region und fügen Sie die Exe-Datei in den Ordner /Region/REGIONNAME/ ein.
  3. Ändern Sie den Namen der Exe entsprechend der Logik: SCATS_ID.exe (d.h.: SCATS_28.exe)

4. Doppelklicken Sie auf die Datei /Region/ScatsRegionConfiguration.exe, um das Fenster für die Konfiguration der SCATS-Region zu öffnen.

5. Legen Sie die erste oder eine beliebige andere ID (z. B. 28) in der „SCATS-Region-Instanz“ fest und legen Sie den entsprechenden „SCATS-Regionsnamen“ fest (d. h.: für ID=28 lautet der Name WEN)

6. Überprüfen Sie, ob die Felder „Lizenz“ -> „Registrierter Benutzer“ und „Benutzerlizenz“ mit der SCATS-Regionslizenzdatei (.txt) übereinstimmen, die im Abschnitt 1. Erforderliche Daten Kapitel. In einigen Fällen können Sie eine Lizenzdatei für jede SCATS-Region erhalten.

7. Wählen Sie dann die Registerkarte „Workstations“ im Dialog der SCATS-Regionalkonfiguration.

8. Legen Sie unter „TCP/IP-Ports für vernetzte Arbeitsstationen – SCATS Terminal command line interface“ eine eindeutige ID fest. Wir empfehlen, die Logik zu verwenden:

NUMBER+SCATSRegionID d.h.: 3028.

Legen Sie unter „TCP/IP-Ports für vernetzte Arbeitsstationen – SCATS Access grafische Benutzeroberfläche“ eine eindeutige ID fest. Wir empfehlen, die Logik zu verwenden:

NUMBER+1+SCATSRegionID = 3128.

Siehe nachstehendes Beispiel, bei dem NUMBER = 30

9. Wählen Sie dann die Registerkarte „Netzwerk“.

10. Wenden Sie die Einstellungen an, wie in der folgenden Abbildung gezeigt, um Verbindungen zu ermöglichen:

  • „Zentraler Manager…“: Anschluss 2007 auf: 127.0.0.1
  • „Region zu Region“: Region zu Region Port 3328 (NUMBER+3+SCATSRegionID = 3328)
  • „Verkehrssimulation“: Verkehrssimulator über TCP/IP-Port 3228 (NUMBER+2+SCATSRegionID = 3228)

11. Um die SCATS-Regionsanwendung für diese Region zu starten, doppelklicken Sie auf die Anwendung Region/REGION_NAME/SCATS_ID.exe:

12. Es wird erwartet, dass sich ein Befehlszeilenfenster öffnet, in dem die im folgenden Screenshot dargestellten Meldungen erscheinen

13. Wiederholen Sie die Schritte 1-12 für jede Region.

Eine Kurzanleitung zur Einrichtung von SimHub
  1. Kopieren Sie den Ordner SimHub in dasselbe Verzeichnis wie die Ordner Central Manager und Region.

2. Der Ordner SimHub enthält eine Anwendung, die Sie mit einem Doppelklick auf die Datei exe:

2. Der Ordner SimHub enthält eine Anwendung, die Sie mit einem Doppelklick auf die Datei exe:

Sobald die Anwendung gestartet ist, sollte die Option „Client Socket“ > „Port“ standardmäßig auf 2100, die Option „Client Socket“ > „Host“ auf localhost und die Option „Server Socket Port“ auf 8000 gesetzt werden. Wenn alle Einstellungen korrekt vorgenommen wurden, sollte auf der rechten Seite eine Liste mit allen Regionen angezeigt werden, die mit SimHub verbunden sind (z. B.: WEN).

Eine Kurzanleitung zur Einrichtung von WinTraff
  1. Der WinTraff-Ordner sollte die Region-Ordner (d.h.: WEN) und die Anwendung „WinTraffSimulation.exe“ enthalten. Diese Daten werden von den Straßenverkehrsbehörden bereitgestellt.

2. In jedem Regionsordner (d.h.: WEN) werden .sft-Dateien für jeden SCATS-Standort dieser Region gespeichert.

3. Wenn in diesem Verzeichnis keine Konfigurationsdatei vorhanden ist, sollte der Benutzer die Konfigurationsdatei mit dem Namen CFG (WinTraff_WEN.CFG) erstellen und definieren

4. Diese Datei muss die folgenden Angaben enthalten:

Wo:

#cfg

id = REGIONNAME

simhost = localhost (wie in SimHub definiert)

simport = 8000 (wie in SimHub definiert)

scatsport = 3228 (as defined in the SCATS region Configuration.exe > Network > Traffic Simulation > TCP/IP)

usesiteids = True (um die Site-IDs als Bezeichner zu verwenden)

Pfad =

61 = X2773MS_FI.SFT.sft (.sft-Datei für SCATS Site ID: 2773)

27 = X2883ME_FI.SFT.sft (.sft-Datei für SCATS Site ID: 2883)

!

Beachten Sie, dass sich die Zahlen 61 und 27 auf die SLOT-IDs in Bezug auf die SCATS-Standorte 2773 und 2883 beziehen, die zu dieser Region gehören. Diese SLOT-Kennungen befinden sich im Ordner Region unter Region/REGIONNAME/Sys/Sys.lx.

Wichtig: Um die SCATS-Emulation in Aimsun Next nur für wenige SCATS-Sites zu aktivieren, können Sie in der WinTraff-Konfigurationsdatei nur die gewünschten SCATS-Sites einstellen.

  1. Doppelklicken Sie in das Feld /WinTRAFF/WinTraffSimulation.exe
  2. Wählen Sie Datei ->Öffnen.
  3. Wählen Sie die Konfigurationsdatei (.CFG) mit den SCATS-Standorten, die Sie interessieren (z. B.: 2773, 2883).

Vorbereiten der Aimsun Next Netzwerkobjekte

Damit Aimsun Next und SCATSim verstehen, auf welche Melder und Signalgruppen sie sich bei der Kommunikation während der Simulation beziehen, müssen Sie für Steuergeräte, Signalgruppen und Melder einen gemeinsamen Bezeichner definieren.

Öffnen Sie zunächst die SCATS Access Software, um die erforderlichen Informationen für diese SCATS Site ID:2773 zu erhalten.

  1. Doppelklicken Sie auf die Datei /Central Manager/SCATSAccess.exe und warten Sie, bis das folgende Fenster erscheint:

2. Geben Sie im Feld Standort-ID die gewünschte SCATS-Standort-ID ein (z. B. 2773), um die Geometrie, Signalgruppen, Phasen und Detektoren anzuzeigen.

Zusammenfassung:

  • SCATS-Standort-ID: 2773
  • 8 PHASES: A;B;C;D;E;F;F1;F2
  • 17 DETEKTIEREN

Then, open the Aimsun Next document to set up the required settings for the SCATS Site ID: 2773.

  1. Jede Signalgruppe in Aimsun Next sollte so definiert werden, wie sie in der SCATS-Datenbank mit denselben Abzweigungen verknüpft ist. Sie können SCATS Access verwenden, um zu prüfen, welche Abbiegungen von jeder Signalgruppe gesteuert werden, und diese manuell in Aimsun Next einstellen.

2. Für jeden Knoten in Aimsun Next, der von SCATSim gesteuert wird, muss der Kontrollplan auf Extern gesetzt werden. Für den Fall, dass die Verbindung zu SCATSim ausfällt, kann ein zeitlich festgelegter Kontrollplan erstellt werden, der verwendet wird.

3. Jeder Detektor in Aimsun Next sollte wie in der SCATS-Datenbank positioniert, benannt und definiert sein. Die Mindestmessfähigkeiten des Melders, die erforderlich sind, um aktiviert zu werden, hängen von der Funktion des Melders ab. Bei den SCATS-Detektoren wird zwischen physischen (Messung von „Anzahl“ und „Belegung“) und logischen (Baken: Identifizierung von Fahrzeugen des öffentlichen Verkehrs) unterschieden. Logische Melder müssen zusätzlich zu „Zählung“ und „Belegung“ die Messfunktion „Ausgerüstetes Fahrzeug“ aktiviert haben. Sie sind immer mit einer Reihe von öffentlichen Verkehrslinien verbunden. Beachten Sie, dass die Messung der Detektorbelegung stark mit der Detektorlänge zusammenhängt. Daher sollte die Länge des Aimsun Next-Detektors der Länge des SCATS-Detektors entsprechen.

4. Erstellen Sie ein neues Aimsun-Controller-Objekt. Jeder SCATS-Standort solltee represented in Aimsun Next as one SCATS type Aimsun controller object.

5. In der Registerkarte *Basics* des Controller-Objekts:

    • Das Controller-Objekt muss mit dem Node-Objekt verbunden sein. Jeder SCATS-Standort kann jedoch als ein oder mehrere Aimsun-Knoten dargestellt werden. In diesem Fall müssen beide Knoten mit demselben Controller-Objekt verbunden sein.
    • SCATS-Melder müssen an das Steuerungsobjekt angeschlossen werden.
    • Das Kontrollkästchen „Aktiviert“ muss markiert sein. Die Kreuzungs-ID muss gleich der SCATS-Standort-ID und der Port muss gleich dem Simulationsverbindungsport in SimHub gesetzt werden.

6. In der Registerkarte Signalgruppe des Controller-Objekts:

    • Weisen Sie die Signalgruppen zu und stellen Sie die ID so ein, dass sie mit der SCATS-Stufen-ID übereinstimmt.

7. Auf der Registerkarte Detektoren des Objekts Steuerung:

    • Fügen Sie alle Detektoren hinzu und legen Sie für jeden die ID fest, um ihn der SCATS-Detektor-ID zuzuordnen.

8. Machen Sie dasselbe für die restlichen SCATS-Standorte im Aimsun Next Netzwerk.

9. Danach können Sie eine Aimsun Next-Simulation (Micro, Meso oder Hybrid) starten und die Verkehrssignallogik des SCATS-Steuergeräts im Aimsun Next-Netzwerk emulieren.

Wichtig: Um sicherzustellen, dass Aimsun Next und SCATS-Anwendungen im Gleichschritt bleiben, werden bei jedem Simulationsschritt Synchronisations-Token zwischen ihnen übergeben. SCATS assumes a data transfer is made every second so every 1 second detector data should be available. Daher sollte der Detektorzyklus im dynamischen Szenario >Outputs to Generate auf 1 Sekunde gesetzt werden.

Für detailliertere Informationen öffnen Sie das Kapitel Aimsun Next User Manual – SCATS Interface.

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