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Transparent and versatile traffic simulation
supply data, demand data, and software architecture
Zilske, Michael
Traffic simulations, considered as software systems, are complex and data-intesive. Deploying a model instance for a planning scenario requires gathering data and developing software, often as a team effort. Both tasks are demanding in time and resources. Both basic research in traffic simulations and their practical use would benefit from simplifying these tasks.
Two major strains of development in the software industry are open source and open data. Open source refers to transparent software development, often as a team project, with source code shared on public platforms. Open data refers to providing data, often from government, public infrastructure and scientific research, for public use. This dissertation examines three aspects of traffic simulations along these strains of development:
• Input data on traffic supply
• Input data on traffic demand
• A modular software architecture
In the first part, tools and processes are developed to exploit established sources of open data on traffic networks, particularly OpenStreetMap and transit schedules, for traffic simulations. The second part explores data sources on traffic. In reaction to the increasingly frequent availability of mobile phone datasets - a data source which is markedly not open, and whose prospects of openness are fundamentally limited by the requirement of the protection of personal data - the use of anonymized mobile phone datasets is examined. In the third part, a software architecture for traffic simulations is developed, whose main features are extensibility and transparency, two aspects which are critical in its successful use in research conducted in large teams.
Verkehrssimulationen, als Softwaresysteme betrachtet, sind komplex und datenhungrig. Das Aufsetzen einer praktisch anwendbaren Modellinstanz für ein konkretes verkehrswissenschaftliches Untersuchungsszenario umfasst Datenbeschaffung und arbeitsteilige Softwareentwicklung. Beides sind langwierige und kostenintensive Teilaufgaben. Sowohl die Grundlagenforschung an Verkehrssimulationen als auch ihre praktische Anwendung würden davon profitieren, diese Aufgaben zu erleichtern.
Zwei große Entwicklungslinien in der Softwareindustrie sind Open-Source und Open-Data: Die zumeist arbeitsteilige, transparente Softwareentwicklung mit offenem Quellcode und öffentlich verfügbaren Werkzeugen, sowie das freie Verfügbarmachen von Daten, oft aus Infrastruktur, Wissenschaft und öffentlich finanzierten Projekten.
Die Dissertation untersucht drei Aspekte von Verkehrs-Mikrosimulationen anhand dieser Entwicklungslinien:
• Eingabedaten zum Verkehrsangebot
• Eingabedaten zur Verkehrsnachfrage
• Eine modulare Softwarearchitektur
Im ersten Teil werden Verfahren und Werkzeuge entwickelt, etablierte offene Datenquellen zur Verkehrsnetzen, speziell OpenStreetMap und Fahrplandaten, für die Verkehrssimulation nutzbar zu machen. Im zweiten Teil wird zunächst untersucht, welche tatsächlich offenen Datenquellen für die Verkehrsnachfrage zur Verfügung stehen oder verfügbar gemacht werden könnten. In Reaktion auf das häufiger werdende Auftauchen von Mobilfunkdatensätzen, einer Datenquelle, die gerade nicht offen ist und deren Offenheit besonders Datenschutzerwägungen fundamental entgegenzustehen scheinen, wird dann die Nutzung von anonymisierten Mobilfunkdaten untersucht. Im dritten Teil wird eine Softwarearchitektur für Verkehrssimulationen entwickelt, die sich hauptsächlich durch Erweiterbarkeit und Transparenz auszeichnet, zwei Aspekte, die entscheidend für die erfolgreiche Verwendung in arbeitsteiligen Forschungsvorhaben sind.
