Analisi delle informazioni sul traffico raccolte

Nel paragrafo precedente sono stati analizzati i risultati riguardanti il numero di nodi rilevati da entrambi i protocolli, nel seguito saranno presentati ulteriori test per capire se esistono altre informazioni utilizzabili dalle singole RSU per ottenere una migliore conoscenza sull’andamento del flusso del traffico dei veicoli in una dire- zione. Verranno infatti analizzati i valori sulla velocità dei nodi e sul tempo da loro impiegato per attraversare l’incrocio.

Il parametro relativo al numero di nodi rilevati dai protocolli è stato già com- mentato nel precedente paragrafo: entrambi i protocolli seguono abbastanza bene il valore ottenuto mediante la modalità reale, anche se vi è un migliore risultato da parte della versione centralizzata.

Ciò che dal punto di vista delle RSU è importante ai fini di una corretta visione delle condizioni del traffico è la possibilità di osservare l’andamento oscillatorio di

Figura 5.10: Valore delta calcolato sul numero di vetture per il protocollo centralizzato e le due modalità di quello

decentralizzato rispetto ai valori reali ottenuti nella modalità reale. I grafici mostrano le prestazioni per ogni direzione dei due scenari utilizzati.

-43.9% -23.5% 10.1% -44.1% -23.5% 14.7% 14.5% 9.3% 13.1% -50% -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 170° 68° -8°

A. Costa Δ Reactive Δ Proactive Δ Centralized

-29.3% -10.6% -24.3% -28.3% -29.9% -16.3% -29.7% -37.6% 22.4% 2.2% -0.5% 10.6% -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% -113° -23° 70° 153°

Pasubio Δ Reactive Δ Proactive Δ Centralized

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tale valore per comprendere quando e con quale modalità i veicoli si stanno accodando in attesa di accedere all’incrocio oppure stanno transitando e svuotando la carreggiata.

Osservando nel dettaglio le tracce ottenute nei grafici presentati in precedenza in Figura 5.7, è possibile distinguere le due fasi principali che i veicoli attraversano nel corso del loro passaggio: in un primo momento i valori salgono lentamente ad indicare che i veicoli stanno rallentando o sono fermi in attesa del segnale verde emesso dal semaforo; successivamente le curve scendono velocemente indicando che i veicoli hanno ripreso la loro marcia e stanno liberando il tratto stradale osservato.

Durante la prima delle due fasi entrambi protocolli seguono l’andamento del numero reale di veicoli che si stanno avvicinando in modo abbastanza preciso. Nella seconda fase la discesa della curva del protocollo decentralizzato è più ripida rispetto a quella centralizzata, che segue fedelmente la traccia reale; questo è comprensibile se si considera che nel momento in cui il leader di un gruppo raggiunge la distanza limite dalla RSU e ne comanda la terminazione vi è un grande quantitativo di nodi che vengono simultaneamente disattivati.

Nei grafici della Figura 5.11 sono mostrati altri risultati ottenuti prendendo i dati sulla velocità dei nodi per le direzioni 68° e -8° di A. Costa e quelle 70 e 153° di Pasubio. Una stima della velocità assunta dai nodi in una direzione di interesse è un fattore critico per comprendere appieno le attuali condizioni del traffico. Attraverso i due indicatori di quantità e di velocità la RSU è in grado di stimare rispettivamente la portata e la rapidità di scorrimento del flusso di veicoli in transito.

Nel corso delle due fasi precedentemente introdotte, i valori della velocità ten- dono inizialmente a scendere lentamente a partire da un picco di massimo locale, in- dicando in tal modo che i veicoli stanno arrestando la loro corsa mentre si accodano al semaforo; la curva mantiene valori prossimi allo zero fintanto che ai veicoli viene interdetto l’accesso all’incrocio e risale velocemente quando questi riprendono a scor- rere.

Per accentuare questo comportamento è stata aggiunta una traccia ulteriore nei grafici (mostrata in viola) ottenuta dai valori di velocità raccolti dal protocollo centra- lizzato escludendo tutti i nodi che hanno una distanza superiore ai 60 metri dall’incro- cio. Soprattutto nella direzione -8° di A. Costa si può notare come questo indicatore aumenti molto più velocemente rispetto al dato complessivo ottenuto dalla media dei valori ricevuti da ogni veicolo, per poi diminuire con altrettanta rapidità non appena il semaforo comanda lo stop del flusso del traffico per quella direzione. Nelle altre direzioni si ha un comportamento simile anche se meno evidente.

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Figura 5.11: Confronto dei due protocolli per gli scenari di A. Costa e Pasubio per le direzioni 68°, -8°, 70° e 153°.

I grafici indicano la velocità dei veicoli rilevata da ciascuna versione e quelli ottenuti attraverso la modalità reale. Nel protocollo decentralizzato sono presenti entrambe le modalità di formazione dei gruppi. È presentato anche un indi- catore, in viola, che considera il contributo dei soli nodi vicini alla RSU fra quelli rilevati dal protocollo centralizzato.

speed (m/s) 0 3 6 9 12 15 A. Costa 68° 0 3 6 9 12 15 A. Costa -8° 0 3 6 9 12 15 Pasubio 70° 0 3 6 9 12 15 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Pasubio 153°

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Figura 5.12: Dati sul tempo ottenuti dal protocollo centralizzato negli scenari di A. Costa e Pasubio per le direzioni

68°, -8°, 70° e 153°. I grafici indicano il tempo totale impiegato dai nodi per attraversare l’incrocio (i puntini rossi) ed il tempo medio che questi impiegano per muoversi di 100 metri (la linea blu). Come riferimento è riportato il numero di vetture presenti ottenuto nella modalità reale.

time (s) 0 6 12 18 24 30 36 0 25 50 75 100 125 150 A. Costa 68° 0 9 18 27 36 45 54 0 25 50 75 100 125 150 A. Costa -8° # of vehicles 0 6 12 18 24 30 36 42 0 25 50 75 100 125 150 175 _{Direction 70} 0 12 24 36 48 60 72 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 Direction 153

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Questo indicatore filtra il contributo dei nodi più lontani e può fornire alla RSU una stima sulle condizioni del traffico nelle sue arterie di uscita, infatti nel caso questo valore sia lento a risalire a seguito di un segnale verde per la direzione su cui è calco- lato, si può supporre che vi sia un intasamento successivo all’incrocio.

Un’altra informazione utile ricavata da questi dati è una stima sulla lunghezza della coda: se questo valore raggiunge lo zero la coda di veicoli supera la distanza imposta come filtro. Una logica volta a sfruttare questa informazione può creare nu- merosi indicatori differenti filtrando i nodi a diverse distanze dalla RSU (ad esempio quelli fra 60 e 90 metri, quelli fra 90 e 120 metri, etc.) per ottenere una stima migliore sulla lunghezza della coda che i veicoli vanno formare nel momento in cui si fermano in un incrocio in attesa di poter procedere (tailback) [Ble12]. L’estrazione di queste informazioni è possibile esclusivamente attraverso il protocollo centralizzato, in quanto il raggruppamento dei veicoli utilizzato dall’altro protocollo fa perdere le loro informazioni individuali.

La fedeltà dei risultati ottenuti rispetto alle rilevazioni effettuate in modalità reale è, per quanto riguarda il protocollo centralizzato, molto buona ed in molti tratti è praticamente indistinguibile dal riferimento. Nel protocollo decentralizzato i risultati sono generalmente accettabili, ma si assiste spesso ad alcuni ritardi ed imprecisioni nella segnalazione dei valori. In particolare, i valori riportati soffrono spesso di una sovrastima del valore riportato rispetto ai dati reali, a causa del contributo di nodi che sono a distanze maggiori rispetto al limite considerato per il calcolo dei valori di rife- rimento. Confrontando le due modalità di formazione dei gruppi non si notano diffe- rente sistematiche fra le due tracce, a parte un lieve aumento della sovrastima dei va- lori ottenuti nella modalità proattiva. A parte questa differenza i risultati raccolti sono pressoché analoghi.

I grafici mostrati in Figura 5.12 contengono tre differenti tracce per le direzioni 68° e -8° di A. Costa e quelle 70° e 153° di Pasubio. In rosso è mostrato il tempo totale impiegato dai nodi per attraversare l’incrocio, calcolato come la differenza tra il tempo di ricezione del primo e dell’ultimo messaggio di un particolare nodo dalla RSU. L’ul- timo messaggio è quello nel quale il veicolo indica il superamento della soglia di 20 metri dal centro dell’incrocio. Le informazioni così ricavate sono abbastanza scarse, in quanto la logica ottiene questi dati solamente in corrispondenza del superamento della soglia da parte di un nodo, infatti queste sono ricevute esclusivamente nei mo- menti nei quali è presente un segnale di verde per la direzione considerata.

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Per estrarre un maggior numero di dati dal tempo di ricezione dei messaggi viene introdotto un altro indicatore, mostrato in blu nei grafici, che è ottenuto dalla RSU alla ricezione di ogni trasmissione come la differenza fra l’istante di simulazione attuale e quello nel quale è stato ricevuto per la prima volta un messaggio da quel particolare veicolo. Questa differenza viene poi normalizzata moltiplicando il valore ottenuto per 100 metri e dividendolo per la distanza tra la posizione attuale del nodo e quella che aveva all’invio del primo messaggio. Per evitare possibili errori derivanti da spostamenti troppo piccoli sono considerate valide solamente distanze supera a 75 metri. In altre parole questo valore rappresenta il tempo medio che i nodi impiegano per muoversi di 100 metri. L’ultima traccia riportata in nero nei grafici, rappresenta il reale numero dei veicoli rilevato attraverso la modalità reale. Questi dati sono inseriti come riferimento e sono riportati sul un secondo asse a destra.

Come si può vedere questo nuovo indicatore introdotto ha un andamento oscil- latorio che segue in maniera abbastanza fedele l’andamento del numero di veicoli realmente presenti nelle vicinanze della RSU. La variazione di questo dato, propor- zionale alla quantità di nodi, offre alla sistema un’altra fonte per stimare questo valore che si rivelerà particolarmente importante nel caso di basse penetrazioni, come sarà esposto nel paragrafo 5.4.6.

I dati ricavati in questa figura si possono ottenere esclusivamente dal protocollo centralizzato, dato che, come nel caso dell’indicatore sulla velocità introdotto in pre- cedenza, il raggruppamento dei veicoli fa perdere le loro informazioni individuali. Questa versione del protocollo, oltre a fornire generalmente migliori risultati rispetto a quello decentralizzato, si rivela più adattabile all’evoluzione delle euristiche di ma- nipolazione dei dati.