\chapter{Popis situace}
\fancyhead[L]{\nouppercase{\rightmark}} 
\section{�K�i�ovatka�}

K�i�ovatka ��zen� sv�teln�m signaliza�n�m za��zen�m se skl�d� z~n�kolika prvk�. Vedle samotn�ch semafor� je v~jej� bl�zkosti p�ipojen �adi�, kter� se star� o~ovl�d�n� signaliza�n�ch prvk�. K~�adi�i pak m��e b�t p�ipojeno n�kolik detektor�, poskytuj�c�ch mu informace a~aktu�ln� dopravn� situaci.

Detektory se d�l� d�l� do t�� kategori� podle jejich um�st�n�. \begin{inparaenum}[(i)] \item v�zvov�\label{i:vyzv}, \item prodlu�ovac� a\label{i:prodl} \item strategick�\label{i:strat}\end{inparaenum}. (\ref{i:vyzv}) jsou um�st�n� na stop ���e, (\ref{i:prodl}) cca 30 metr� p�ed n� a~(\ref{i:strat}) na vzd�len�j��ch m�stech, typicky alespo� 100 metr� p�ed stop ��rou. Ne v�dy mus� b�t na v�ech ramenech k�i�ovatky instalov�ny v�echny typy detektor�.

Technicky je nej�ast�j��m �e�en�m detektoru induk�n� smy�ka um�st�n� ve vozovce. Ta pomoc� zm�n magnetick�ho pole ve sv� okol� zaznamen�v� proj�d�j�c� vozidla. V~p��pad� um�st�n� dvou smy�ek bl�zko sebe lze z�skat i~podrobn�j�� informace o~rychlosti, druhu vozidla a~dal�� informace. Dal�� mo�nost� jsou infra�erven� detektory. Jejich hlavn� sou��st� je kamera, sn�maj�c� sledovan� prostor v~infra�erven� oblasti. Ve v�sledn�m obrazu pak pom�rn� snadno rozezn� automobily i~chodce jako�to zdroje tepeln�ho z��en�.

D�le existuj� nap��klad video detektory zalo�en� na kamer�ch sn�maj�c� v~oblasti viditeln�ho sv�tla (videodetektory), mikrovlnn� nebo ultrazvukov� detektory. Tyto v�ak nejsou v~sou�asn� dob� v simulovan� oblasti instalov�ny.

Detektory um�st�n� na Zli��n� poskytuj� dva �daje. Prvn�m je po�et vozidel, kter� p�es detektor projely a~druh�m �as, po kter� se v~detekovan� oblasti vyskytovalo n�jak� vozidlo. Bohu�el, tato data nejsou naprosto p�esn�. 

(!chyby detektor�!)

��zen� k�i�ovatky prob�h� pomoc� sign�ln�ch pl�n� ulo�en�ch v~�adi�i nebo dle pokyn� z �st�edny. Sign�ln� pl�ny mohou b�t pevn� nebo r�mcov�. Sign�ln� pl�n se skl�d� z~n�kolika f�z�, kter� maj� bu� pevn� nebo r�mcov� d�ny �asy za��tk� a~d�lku. F�ze jsou slo�en� ze sign�ln�ch skupin. Sign�ln� skupina pak zna�� skupinu sv�teln�ch signaliza�n�ch za��zen�, kter� rozsv�cuje sou�asn� zelenou. Sign�ln� pl�ny maj� pevnou a~jednotnou d�lku jednoho cyklu. V~p�edm�tn� oblasti je to konkr�tn� 80 sekund. Posledn�m d�le�it�m pojmem je \emph{offset}. Ten ��k� o kolik sekund je za��tek jednoho cyklu sign�ln�ho pl�nu posunut oproti jist�mu po��te�n�mu �asu $t_0$.

(mo�n� obr�zek sem)

V~p��pad� pevn�ch sign�ln�ch pl�n� se p�ep�n�n� f�z� ��d� p�edem danou tabulkou, kter� ur�uje kdy kter� f�ze za��n� a~jak dlouho m� trvat. Nav�c m��e b�t u~f�z� ulo�ena mo�nost je prodlou�it v~p��pad�, �e �daje z~detektor� oznamuj� dal�� p�ij�d�j�c� vozidla v~dan�m sm�ru.

R�mcov� sign�ln� pl�ny dovoluj� �adi�i v�t�� volnost p�i za�azov�n� f�z�. Na z�klad� aktu�ln�ch nam��en�ch �daj� m��e �adi� volit nejvhodn�j�� f�zi z~n�kolika moment�ln� p��pustn�ch, m��e nastat i~situace, �e n�kter� f�ze nebude v~r�mci cyklu za�azena v�bec. 

\section{Oblast Zli��na}
Ov��en� mo�nosti decentralizovan�ho ��zen� dopravn� signalizace je v~t�to pr�ci ov��eno na modelu skute�n� oblasti: ulice �evnick� v~Praze~--~Zli��n�. V~ulici se nach�z� p�t sv�teln�ch k�i�ovatek situovan�ch v~jedn� linii. Pro zjednodu�en� jsou simulov�ny jen dv� severn� k�i�ovatky: 5.495 a~5.601. Prvn� jmenovan� je trojramenn� k�i�ovatka ulic �evnick� a~Na Radosti, druh� je potom �ty�ramenn� a je tvo�ena napojen�m autobusov�ho termin�lu na jedn� a~obchodn�ho centra Metropole Zli��n na druh� stran� na �evnickou.

\section{Simul�tor Aimsun}
K~simulaci dopravn� situace se pou��v� softwarov� bal�k GETRAM/AIMSUN od spole�nosti TSS (Transport Simulation Systems) ve verzi 4.2.16. J�drem cel�ho n�stroje je program Aimsun, kter� slou�� k~samotn� simulaci. 

Aimsun (Advanced Interactive Microscopic Simulator for Urban and Non-Urban Networks, \cite{aimsunman}) je mikrosimul�torem dopravy\footnote{Sou�asn� verze Aimsun 6 dovoluje ji� mikro, meso i~makrosimulaci}. To znamen�, �e modeluje polohu  jednotliv�ch vozidel spojit� b�hem cel� doby simulace. Ka�d� vozidlo se ��d� ur�it�m modelem chov�n�. Lze nastavit r�zn� styly p�edj�d�n�, prudkost brzd�n� a~rozjezd�, ale t�eba i~ochotu �ekat. Je mo�n� simulovat r�zn� druhy vozidel, od osobn�ch p�es n�kladn� auta a� po autobusy a~hromadnou dopravu v�bec. Vedle vozidel Aimsun samoz�ejm� nab�z� simulaci v�t�iny objekt�, kter� se vyskytuj� v~dopravn�ch s�t�ch: sv�teln�ch signaliza�n� za��zen�, detektor�, atd.

Vstup pro simul�tor se skl�d� ze sc�n��e a~parametr� simulace. Sc�n�� obsahuje popis dopravn� s�t�, �daje o~dopravn� popt�vce, �traffic control plans� a~pl�ny ve�ejn� dopravy. Popis dopravn� s�t� p�edstavuje geometrickou reprezentaci zkouman� oblasti, tedy rozm�ry a~tvar jednotliv�ch silni�n�ch pruh� a~k�i�ovatek, um�st�n� dopravn� signalizace, detektor�, zast�vek hromadn� dopravy a~podobn�. Dopravn� popt�vka m��e b�t zadan� ve dvou form�ch. Bu� ve form� intenzity dopravy na vstupech, pom�r� odbo�en� na k�i�ovatk�ch a~po��te�n�ho stavu s�t�, nebo pomoc� takzvan� O-D matice, kter� zachycuje po�et uskute�n�n�ch cest mezi dvojicemi vstupn�ch a~v�stupn�ch bod�. �Traffic control plans� zahrnuj� popisy f�z� a~jejich trv�n� pro ��zen� k�i�ovatky, p�ednosti v~j�zd� pro k�i�ovatky ne��zen�. Kone�n� pl�ny ve�ejn� dopravy se skl�daj� z~popis� tras, zast�vek a~j�zdn�ch ��d� linek hromadn� dopravy v~simulovan� oblasti. Parametry simulace p�edstavuj� pevn� hodnoty popisuj�c� experiment (jako doba simulace) a~prom�nn� hodnoty ur�en� pro kalibraci modelu.

V�stup za simulace jsou textov� soubory s~��seln�mi �daji, kter� se zpracov�vaj� nap��klad v~MATLABu pomoc� \texttt{toolboxVGS}.

\subsection{Getram Extensions}

Aimsun m� aplika�n� rozhran� (API) jm�nem Getram Extensions, kter� umo��uje tvorbu extern�ch aplikac� komunikuj�c�ch se simul�torem. Aimsun pomoc� tohoto rozhran� poskytuje v~re�ln�m �ase data ze simulace a~naopak p�ij�m� data pro jej� ovliv�ov�n�, jak je nazna�eno na obr�zku (\ref{fig:extension}). Roz���en� se p�� bu� jako DLL knihovny napsan� v C/C++, nebo ve form� skript� v Pythonu.

\begin{figure}%
\centering
\includegraphics[width=8cm]{extension}%
\caption{Aimsun a extern� aplikace}%
\label{fig:extension}%
\end{figure}

Komunikace mezi roz���en�m (Getram Extension) a simul�torem Aimsun prob�h� pomoc� �esti funkci:
\begin{enumerate}
	\item \emph{GetExtLoad()} je vol�na v okam�iku nahr�n� roz���en� Aimsunem.
	\item \emph{GetExtInit()} je vol�na na za��tku simulace.
	\item \emph{GetExtManage()} se vol� na za��tku ka�d�ho kroku simulace. Slou�� k z�sk�n� aktu�ln�ch �daj� z detektor�, dat o vozidlech a dal��ch �daj�. Tak� umo��uje naopak ovl�d�n� aktivn�ch prvk� v simulovan� oblasti.
	\item \emph{GetExtPostmanage()} je funkce podobn� p�edchoz�, jen tato je vol�na na konci simula�n�ho kroku.
	\item \emph{GetExtFinish()} se vol� na konci simulace a v n� roz���en� dokon�uje v�echny operace, kter� si to je�t� ��daj�.
	\item \emph{GetExtUnLoad()} je zavol�na v okam�iku, kdy Aimsun ukon�uje komunikaci s roz���en�m.
\end{enumerate}

Pr�b�h komunikace mezi Aimsunem a roz���en�m je vid�t na obr�zku (\ref{fig:extensiondetail})

\begin{figure}%
\centering
\includegraphics[width=7.5cm]{extensiondetail}%
\caption{Podrobn� n�kres komunikace mezi Aimsunem a Getram Extension}%
\label{fig:extensiondetail}%
\end{figure}

\section{Emul�tor �adi�e ELS3}
Pro simulace funkc� �adi�e k�i�ovatky se pou��v� emul�tor ELS vyvinut� firmou Eltodo. Ten z re�ln�ho �adi�e obsahuje algoritmus ��zen�, ��zen� HW periferi� (modul detektor�, sp�na�� sign�ln�ch skupin, a podobn�) jsou nahrazeny v��e popsan�m simul�torem Aimsun.

V INI souboru emul�toru �adi�e jsou ulo�eny parametry dopravn�ho �e�en� pou�it�ho v simulovan� oblasti. Dopravn� �e�en� je ur�eno parametry k�i�ovatky (jej� konstrukce, um�st�n� detektor�, f�ze, sign�ln� skupiny, \ldots) a dopravn�mi vztahy mezi t�mito parametry (sign�ln� pl�ny, dynamick� ��zen�, \ldots). N�vrh dopravn�ho �e�en� tvo�� dopravn� �e�en� a jeho struktura p�esahuje r�mec t�to pr�ce.

%Parametry k�i�ovatky (sign�ln� skupiny, f�ze, detektory, �) a dopravn� vztahy nad t�mito parametry (sign�ln� pl�ny, dynamick� ��zen�, �) jsou ur�eny dopravn�m �e�en�m, kter� vytvo�� dopravn� in�en�r a jeho� struktura p�esahuje r�mec t�to pr�ce. Tyto konfigura�n� parametry dopravn�ho �e�en� jsou ulo�eny v INI souboru.

ELS3 m� pro komunikaci s okol�m vlastn� API. V ka�d�m simula�n�m kroku p�es n�j obdr�� z Aimsunu stavy sv�ch detektor�. Od knihovny BDM (kter� zde hraje nahrazuje modul dopravn� �st�edny) �adi� pak p�ij�m� data pro ovlivn�n� ��zen�. V�stupem �adi�e je obraz barevn� kombinace sign�ln�ch skupin. Ten se zas�l� do Aimsunu na konci simula�n�ho kroku. 

%Vstupn� a v�stupn� data se do �adi�e na��taj� p�es komunika�n� API. Z prost�ed� AIMSUN �adi� obdr�� v ka�d�m simula�n�m kroku obraz stavu v�ech detektor� k�i�ovatky. Z modulu dopravn� �st�edny (v na�em p��pad� je to BDM) �adi� p�ijme po uplynut� ��dic� periody data pro uplatn�n� nov�ho ��zen�.

%V�stupem z �adi�e je obraz barevn� kombinace sign�ln�ch skupin. Obraz se pos�l� do AIMSUN na konci simula�n�ho kroku. Pro zp�tnou vazbu �adi�e na �st�ednu slou�� realizovan� sign�ln� pl�n. Sign�ln� pl�n se odes�l� s pevnou periodou, kter� nemus� b�t shodn� s ��dic� periodou p�ipojen� dopravn� �st�edny.
