Master's Thesis

Traffic flow modelling

Final Thesis 1.82 MB

Author of thesis: Ing. Jitka Ježková

Acad. year: 2014/2015

Supervisor: doc. Ing. Tomáš Kisela, Ph.D.

Reviewer: doc. Mgr. Zdeněk Opluštil, Ph.D.

Abstract:

This thesis presents an issue of the traffic flow and its modelling. It speaks especially about a couple of LWR models which are analysed and for which the solution is searched. It is known in general that solutions are not defined everywhere for all the initial problems, but it is defined only for some neighbourhood of the initial curve. Therefore the general method for finding the extent of the neighbourhood is derived and extended on particular models. The theoretical analysis of the LWR models and the solution to the initial problems are demonstrated on some examples with illustrating models' behaviour.

Keywords:

Application of the partial differential equations, first order partial differential equations, traffic flow, LWR models

Date of defence

25.06.2015

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

Field of study

Mathematical Engineering (M-MAI)

Composition of Committee

prof. RNDr. Jan Chvalina, DrSc. (předseda)
prof. RNDr. Josef Šlapal, CSc. (místopředseda)
doc. RNDr. Bohumil Maroš, CSc. (člen)
doc. RNDr. Libor Čermák, CSc. (člen)
doc. Ing. Luděk Nechvátal, Ph.D. (člen)
prof. Bruno Rubino (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Tomáš Kisela, Ph.D.

Diplomová práce měla za cíl zpracovat přehled některých modelů dopravního toku, diskutovat možnost vzniku dopravních kolapsů a nastínit teoretické možnosti, jak kolapsům předcházet. Práce se zabývá LWR modely dopravního toku. Pozornost je věnována zejména 4 modelům charakterizovaným různými rychlostními funkcemi. Hlavním nástrojem analýzy je metoda charakteristik, na základě které je odvozeno, kdy dojde k dopravnímu kolapsu při zvolené počáteční hustotě provozu. Toto je ilustrováno na početných příkladech. Dosažené výsledky jsou zajímavé a umožňují pro danou situaci vybrat rychlostní funkci, která vznik kolapsu nejvíce oddálí.

Celková úroveň práce, včetně práce s literaturou splňuje očekávání kladená na diplomovou práci. Z formálního hlediska lze vytknout snad jen občas nedobře čitelné popisky obrázků a některé stylistické anglické obraty.
Diplomantka pracovala samostatně, aktivně se podílela na volbě rychlostních funkcí a vhodných příkladů.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Tématem diplomové práce bylo modelování dopravního toku.  Text je rozčleněn do šesti kapitol, které mají logickou návaznost. V úvodních kapitolách jsou zavedeny základní pojmy, které jsou dále používány. Poté jsou formulovány LWR (Lightwill, Whitham, Richards) modely a možné metody jejich řešení. Stěžejní část diplomové práce je ve čtvrté a páté kapitole, kde autorka odvozuje některé konkrétní modely dopravního toku a analyzuje je pro speciální volby počátečních hustot.   

U práce bych ocenil dostatečné množství ilustrativních grafů, které značně přispívají  ke srozumitelnému popisu jednotlivých situací a schopnost autorky interpretovat teoretické výsledky pro konkrétní modely. Dalším nezanedbatelným přínosem diplomantky je teoretické nastínění možností jak předcházet dopravním kolapsům.

Celkový dojem z diplomové práce, ale kazí nepřesnosti hlavně v matematických formulacích resp. při výpočtech.   Autorka například nečísluje uvedená tvrzení (věty), na něž se pak odkazuje, což vede k nepřehlednosti. Chybí odkazy na důkazy uvedených tvrzení  (např. str.17).  Časté jsou nepřesné matematické formulace např. str.37, tabulka 2 - není řečeno z jaké množiny je číslo k (přirozené, celé). Navíc v této tabulce nejsou uvedeny správné řešení x0 příslušných goniometrických rovnic atd. Nejsou to věci, které by měly zásadní vliv na obhajobu závěrečné práce a navíc by se daly snadno odstranit, ale u diplomové práce na oboru matematické inženýrství by také neměly být přehlíženy. Navíc se u autorky jedná už  o druhou závěrečnou práci, tak by se zmíněných chyb měla vyvarovat.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti D
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací C
Topics for thesis defence:
  1. Na str. 34 autorka tvrdí, že druhá derivace funkce hustoty musí být vždy záporná (řádek 15) s odkazem na rovnici (4.35), což ale není pravda. Mohla by svoje tvrzení opravit a udat příklad hodnoty hustoty, kdy může být druhá derivace hustoty kladná a přesto bude rovnice (4.35) splněna? A případně dále opravit i svůj závěr plynoucí z výše uvedeného mylného tvrzení?
  2. Mohla by autorka zdůvodnit svoji volbu funkcí počáteční hustoty v kapitolách 5.1,5.2, 5.3 (např. 1/2(sin(x)+1) atd.) ? Vybrala je sama nebo použila funkce ze známých modelů? A pokud je vybrala sama, mohla by svoji volbu nějak odůvodnit (např. stojí volba na nějakém pozorováním atd.) ?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová