Wiskunde en verkeer

Nederland transportland, maar niet zonder problemen. In toenemende mate wordt Nederland geconfronteerd met problemen van infrastructurele aard. Files op de wegen blijven maar toenemen, treinen rijden niet op tijd, vliegtuigen maken te veel lawaai en het aantal reizigerskilometers neemt alsmaar toe.

Bij de toepassingen die binnen dit thema behandeld worden, zal ruim aandacht zijn voor wiskundige modelvorming en simulatietechnieken.

Een algemene site over verkeer met heel veel verwijzingen (variërend van routeplanners tot rekeningrijden) is: www.verkeerskunde.nl

 

Grafentheorie en het maken van het spoorboekje

Prof. dr. Alexander Schrijver

CWI, Amsterdam

vrijdag 13.45-14.30 uur

Het Centrum voor Wiskunde en Informatica maakt voor de Nederlandse Spoorwegen een systeem dat het uurlijkse patroon voor het spoorboekje bepaalt, gegeven de marktwensen en de mogelijkheden en beperkingen van de infrastructuur.

Het probleem wordt opgelost met behulp van een omzetting in een grafentheoretisch probleem, waardoor de verbanden tussen de verschillende wensen en eisen kunnen worden gevisualiseerd en waarmee het doorwerken van keuzes bij het opstellen van de dienstregeling kan worden onderzocht met behulp van methoden uit de grafentheorie.

In de voordracht zal het probleem worden ingeleid en zal worden uitgelegd hoe grafen gebruikt kunnen worden bij het oplossen van het probleem. Ook zal worden ingegaan op het vinden van een optimale dienstregeling.

Deze voordracht werd eerder gehouden op de NWD 1998, binnen het thema Discrete Wiskunde.
 

Wiskunde voor het regelen van autosnelwegverkeer

Prof.dr.ir. Jan H. van Schuppen

CWI/TUE

vrijdag 16.00-16.45 uur

In de dicht bevolkte gebieden van Europa, Noord-Amerika en Azië zijn de verkeersintensiteiten op autosnelwegen in de spitsuren uitzonderlijk hoog. De resulterende files hebben een negatieve invloed op de economie en het milieu (en op het humeur van de reiziger). Omdat de betrokken regeringen het huidige verkeersnetwerk niet veel verder willen uitbreiden worden op grote schaal verkeersmaatregelen toegepast om een effectiever gebruik te maken van de bestaande infrastructuur. De beschikbaarheid van computers en communicatienetwerken tegen relatief lage kosten maakt deze benadering technisch en economisch mogelijk.

Verkeersmaatregelen die op autosnelwegen worden toegepast met behulp van elektronische hulpmiddelen omvatten: incidentwaarschuwingen, toeritdosering, dynamische snelheidslimieten, dynamisch routeren, gebruik van vluchtstroken, rijstrooktoewijzing afhankelijk van het spitsuur (tidal flow), variabele informatie-panelen en dynamische rijstrooktoewijzing. De verwachting is dat er in de komende tien jaar een ontwikkeling zal plaatsvinden naar een integrale regeling van autosnelwegnetwerken.

In de voordracht zal beschreven worden hoe wiskunde kan bijdragen aan het regelen van autosnelwegverkeer. Na informatie over in Nederland toegepaste vormen van regeling zal een wiskundig model voor de verkeersstroom worden besproken. Voor de stabilisering van de verkeersstroom en voor het dynamische routekeuze probleem zullen regelalgoritmen geschetst worden die zijn gebaseerd op regeltheorie.

Het onderzoek is uitgevoerd op het Centrum voor Wiskunde en Informatica (CWI) te Amsterdam in samenwerking met de Adviesdienst Verkeer en Vervoer van Rijkswaterstaat.

 

Vliegtuiglawaai

Sjoerd Rienstra

Faculteit Wiskunde en Informatica, Technische Universiteit Eindhoven

zaterdag 9.00-10.00 uur

Het lawaai van vliegtuigen krijgt momenteel weer erg veel aandacht. Dat is niets nieuws. De opkomst van de eerste jetliners in de jaren vijftig ging bepaald niet stilletjes en het onderzoek naar oorzaak en beteugeling van deze vliegtuigherrie is dan ook vrijwel onmiddellijk van start gegaan. In deze veertig jaar is enorm veel bereikt. Op lineaire schaal produceert een modern vliegtuig nog maar een vrijwel verwaarloosbare fractie van zijn voorouders. Het is dan ook jammer dat geluidsperceptie logaritmisch gaat, anders waren we al lang klaar geweest ...

We zullen wat aspecten die aan de orde komen bij vliegtuiglawaai schetsmatig bespreken, zoals: Wat zijn de belangrijkste geluidsbronnen en met welke trucs worden deze aangepakt? Maakt een vliegtuig van 93 EPN dB nu wel of niet meer geluid dan een van 83 dB(A)? `Ik woon ten westen van Schiphol en ik heb nergens last van' of: Hoe draagt de wind het geluid? Een propellervliegtuig maakt meer herrie in de cabine, een straalvliegtuig juist meer op de grond. Wie heeft verzonnen dat een viermotorig vliegtuig meer geluid mag maken dan een tweemotorig?

Deze voordracht werd eerder gehouden op de NWD 1999, binnen het thema `wiskunde, muziek en lawaai'.
 

Waar staan we in 2010 in de file?

Peter Koolhaas en Feike Brandt

Goudappel Coffeng, Deventer

zaterdag 10.45-11.30 uur

De groeiende mobiliteit zorgt voor een steeds toenemende belasting van het wegennet. Tot voor enkele jaren geleden hadden de verkeerskundigen uitsluitend de beschikking over zogenaamde statische modellen. Met deze modellen worden verkeersprognoses voor de toekomst opgesteld voor zowel autoverkeer, openbaar vervoer als fietsverkeer. Resultaat was inzicht in de in de toekomst te verwachten verkeersstromen. Een rechtstreekse relatie tussen verkeersprognoses en de capaciteit van het wegennet was echter niet aan te brengen.

Simulatie van verkeersstromen bij Utrecht

Mede door de komst van steeds snellere PC's zijn de afgelopen jaren zogenaamde dynamische simulatiemodellen ontwikkeld. Deze programma's voeren microsimulaties uit op voertuigniveau. Op een netwerk dat is opgebouwd uit wegvakken, kruispunten (met en zonder verkeerslichten), in- en uitvoegstroken, enzovoort.

Hiermee is het mogelijk geworden om de effecten van infrastructuur- of verkeersbeheersingsmaatregelen in relatie tot de geprognosticeerde hoeveelheden verkeer in beeld te brengen. Het dynamisch model is daarmee een instrument geworden in discussies over bereikbaarheid. De beeldende wijze van presentatie laat goed zien hoe de verkeersafwikkeling in de toekomst zal zijn.

Het programma ziet er als volgt uit:

  1. van statisch model tot dynamisch model in vogelvlucht; globaal wordt uitgelegd hoe statische en dynamische modellen worden opgebouwd;
  2. wat kunnen we met een dynamisch model meer dan met een statisch model? aan de hand van voorbeelden uit de praktijk (o.a. Utrecht Centrum Project) wordt dit uitgelegd;
  3. hoe werken dynamische modellen? uitgelegd worden de basisprincipes van het dynamisch model (in dit geval het dynamisch model INTEGRATION).

De eerste twee programmapunten worden gepresenteerd door Peter Koolhaas, het laatste programmapunt door Feike Brandt. De presentatie zal met behulp van een beamer worden gegeven. Daarbij zullen, naast sheets, ook simulaties worden getoond, zodat een goed beeld ontstaat van de werking van dit dynamische model.