Nastup članova Zavoda za ITS na Festivalu znanosti

Dana, 11. travnja 2014. godine u Zagrebu u Velikoj dvorani Tehničkog muzeja u Zagrebu održana je radionica u sklopu Festivala znanosti na kojem su predavanja i praktične demonstracije pokusa održali prof.dr.sc. Sadko Mandžuka, doc.dr.sc. Edouard Ivanjko, dr.sc. Pero Škorput i mr.sc. Ante Galić.

Radionica je održana na temu “PARADOKSI U PROMETU”.

Cilj ove radionice bio je pokazati nekoliko poznatih prometnih paradoksa, koji ukazuju da se ne možemo oslanjati samo na zdravorazumsku intuiciju. Pokazano je na primjeru poznatog Braessovog paradoksa da gradnja nove prometnice (povećanje prometnog kapaciteta) može ponekad značajno pogoršati prometne prilike. Na primjeru primjene upravljanja priljevnim tokovima (Ramp metering) pokazano je da se s manjim (upravljanim) priljevnim tokom povećava ukupna učinkovitost prometnog toka. Jednostavnim analognim fizikalnim modelom demonstriran je Braessov pradoks. Kao primjer suvremenih optimizacijskih algoritama u prometu i transportu, pokazan je algoritam zasnovan na biološkom mehanizmu evolucije.

Nastavnici Fakulteta prometnih znanosti održali su slijedeća komplemetarna izlaganja:

SAŽETAK IZLAGANJA: Promet je jedno od područja ljudskog djelovanja, gdje vlada mišljenje da ga svi razumiju i da ga mogu jednostavno tumačiti (slično kao u nogometu, koliko Hrvata toliko i selektora). To je zasnovano na pretpostavci da je dovoljna zdravorazumska intuicija. Cilj ovog predavanja je pokazati jedan poznati prometni paradoks, koji ukazuju da se ne možemo oslanjati samo na zdravorazumsku intuiciju. Pokazati ćemo na primjeru poznatog Braessovog paradoksa da gradnja nove prometnice (povećanje prometnog kapaciteta) može ponekad značajno pogoršati prometne prilike na prometnoj mreži. To nije samo teoretski problem, nego nekoliko poznatih slučajeva iz prakse (zatvaranjem 42. ulica u New Yorku 1990. god. promet se poboljšao, a predviđalo je se prometno zagušenje; izgradnjom nove prometnice 1969. u Stuttgartu promet se pogoršao te je do poboljšanja došlo tek njenim zatvaranjem). Sve to ukazuju na realnost ovog problema.

SAŽETAK IZLAGANJA: Braessov paradoks u prometu, odnosno slučaj kada izgradnja dodatnih kapaciteta u prometnoj mreži može smanjiti ukupnu učinkovitost te iste prometne mreže, ukoliko vozači međusobno ne surađuju, može se prikazati analognim fizikalnim eksperimentom. Ukupno vrijeme putovanja u mreži može se pokazati na primjeru tereta koji visi na sustavu međusobno povezanih opruga. Ukoliko se prekine veza između opruga, koja simbolizira brzu poveznicu između čvorova u prometnoj mreži, produljenje opruga će se smanjiti za isti teret koji na njima visi.

Na ovaj praktičan primjer može se vidjeti da izgradnja dodatnih prometnih kapaciteta ponekad ne rješava prometni problem, kako se to uobičajeno podrazumijeva.

SAŽETAK IZLAGANJA: Rješenje koje se danas sve više primjenjuje jest povećanje kapaciteta postojeće cestovne infrastrukture primjenom naprednih metoda upravljanja iz domene inteligentnih transportnih sustava (ITS). Jedna od često korištenih metoda iz domene ITS-a jest ramp metering odnosno upravljanje priljevnim tokovima autocesta. Primjenjuje se kod urbanih autocesta koje najčešće služe i kao obilaznice oko velikih gradova. Urbane autoceste služe za prihvat tranzitnog prometa i lokalnog prometa sa dužim relacijama putovanja. Uslijed pojave zagušenja u urbanoj cestovnoj mreži moguć je povećani udio lokalnog prometa sa kraćim relacijama putovanja na urbanoj autocesti.

Takva povećana prometna potražnja stvara dodatno zagušenje na pripadnoj ulaznoj rampi te novo zagušenje na urbanoj autocesti oko pripadne ulazne rampe. Time se znatno povećava vrijeme putovanja svim vozilima. Da bi se spriječila takva pojava uvodi se upravljanje ulaskom vozila sa ulazne rampe na urbanu autocestu. Na ulaznu rampu postavlja se semafor sa crvenim i zelenim svjetlom koji u kratkim ciklusima zelenog svjetla propušta jedno ili dva vozila sa ulazne rampe na urbanu autocestu. Količina vozila koja se propušta sa ulazne rampe na urbanu autocestu ovisi o gustoći prometa na autocesti te količini vozila koja čekaju na ulaznoj rampi.

Povezivanjem više ulaznih rampi u kooperaciju moguće je prostor ulaznih rampi koristiti kao privremene spremnike vozila koji prihvaćaju vozila iz lokalne urbane cestovne mreže odnosno vozila koja ne smiju ući na autocestu zbog trenutne povećane prometne potražnje. Kooperacijom između više ulaznih rampi moguće je kritičnu ulaznu rampu isprazniti povećavanjem frekvencije ulaska vozila na autocestu. Pri tome sustav upravljanja cijelo vrijeme sprječava pojavu zagušenja na autocesti.

Ukupan rezultat je povećana protočnost iste cestovne infrastrukture što znači da autocesta u jedinici vremena može prihvatiti više vozila uz manje vrijeme putovanja, nego bez opisanog upravljanja priljevnim tokovima.

SAŽETAK IZLAGANJA: Svakodnevno se u prometu pojavljuju složeni kombinatorički problemi čije rješavanje zahtjeva primjenu računalnih programa koji ne garantiraju pronalazak optimalnog rješenja ali su u stanju za relativno kratko vrijeme pronaći rješenja prihvatljive kvalitete. Primjer je problem usmjeravanja vozila s kojim se svakodnevno susreću sve tvrtke koje obilaze klijente ili obavljaju distribuciju proizvoda.

Njegovim učinkovitim rješavanjem moguće je značajno racionalizirati transport te time smanjiti ukupne transportne troškove. Metaheurističke metode rješavanja među koje spadaju i evolucijski algoritmi simuliraju procese koji se odvijaju u prirodi. Uz pomoć operatora selekcije, križanja i mutacije evolucijski algoritmi postepeno unaprijeđuju populaciju jedinki koje predstavljaju moguća rješenja problema. Jedinke ocijenjene boljom ocjenom imaju veću vjerojatnost preživljavanja i prijenosa gena na potomke čime se postiže efekt borbe za opstanak i prirodnog odabira.