پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

کنترل ترافیک تطبیقی غیر خط مبنا برای تقاطعات چراغ‌دار شهر تهران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
محمد رضا سلطانی 1
علیرضا اسلامی 2
افشین شریعت مهیمنی 3
1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه حمل ونقل، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
2 دانشجوی دکتری، گروه حمل ونقل، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
3 استاد، گروه حمل ونقل، دانشکده عمران ، دانشگاه علم و صنعت ایران‌، تهران، ایران
10.22034/tri.2025.516377.3333
چکیده
امروزه برای شناسایی و مدیریت ترافیک تقاطعات چراغ‌دار با تغییرات حجم قابل‌توجه، از سیستم‌های کنترل ترافیک تطبیقی استفاده می‌شود که در مقایسه با سیستم‌های کنترل هوشمند و زمان ثابت، می‌توانند با شناخت لحظه‌ای ترافیک، زمان‌بندی تطبیقی و هماهنگ‌سازی بین تقاطعات منجر به بهبود شرایط ترافیکی در سراسر شبکه شوند. در ایران از سیستم کنترل ترافیک تطبیقی اسکتس استفاده می‌شود که در آن، شناسایی ترافیک در هر خط توسط حلقه‌های القائی و به صورت خط مبنا انجام می‌گردد، این در حالی است که در چندین کلان‌شهر کشور در عمل جریان ترافیک به صورت غیرخط مبنا از تقاطعات عبور می‌کند. ازاین‌رو اسکتس عملکرد دقیقی در شناسایی شرایط ترافیکی غیر خط مبنا نداشته و همین امر موجب خطا در زمان‌بندی می‌شود. درنتیجه، ارائه‌ی یک روش جدید جهت شناسایی و زمان‌بندی مبتنی بر شرایط ترافیکی غیرخط مبنا برای تقاطعات، امری لازم است. لذا در این مطالعه، یک شاخص عملکردی تحت عنوان سطح اشغال که در شرایط ترافیکی مختلف ازجمله شرایط ترافیک غیرخط مبنا قابل‌محاسبه است ارائه‌شده است که بر مبنای آن طول سیکل محاسبه‌شده و به کمک الگوریتم پیشنهادی زمان‌بندی تطبیقی مبتنی بر شرایط ترافیکی غیرخط مبنا برآورد می‌گردد. با مطالعه موردی انجام‌شده بر روی یک تقاطع تحت کنترل اسکتس، وضعیت موجود تقاطع تحت کنترل اسکتس با وضعیت تقاطع تحت روش پیشنهادی با طول سیکل متغیر و حالت طول سیکل ثابت مقایسه گردیده است. بر اساس نتایج، در شاخص‌های تأخیر و طول صف، وضعیت تقاطع تحت زمان‌بندی الگوریتم کنترل تطبیقی پیشنهادی ارائه‌شده در این مطالعه نسبت به سایر روش‌های کنترلی بهبود بهتری داشته است. میزان تأخیر در تقاطع موردنظر درزمانی که زمان‌بندی توسط روش پیشنهادی ارائه می‌شود به‌طور متوسط به میزان 38 درصد نسبت به زمان‌بندی ارائه‌شده توسط اسکتس و همچنین 31 درصد نسبت به زمان‌بندی ارائه‌شده مطالعه موردی مشابه با طول سیکل ثابت بهبود داشته است.
کلیدواژه‌ها
سیستم‌های کنترل تطبیقی چراغ
اسکتس
بهینه‌سازی زمان‌بندی تقاطعات چراغ‌دار
سطح اشغال
ترافیک غیرخط ‌مبنا

موضوعات

عنوان مقاله English

Non-Lane-Based Adaptive Traffic Control for Intersections in Tehran

نویسندگان English

MohammadReza Soltani 1
Alireza Eslami 2
Afshin Shariat Mohaymany 3
1 M.Sc., Grad., School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
2 M.Sc., Grad., School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
3 Professor, School of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
چکیده English

Today, adaptive traffic control systems are employed to identify and manage signal timing at intersections experiencing significant traffic volume changes. Compared to actuated and fixed-time signal control systems, these systems can improve traffic conditions through real-time traffic recognition, adaptive timing, and coordination between intersections across the network. In Iran, the SCATS adaptive traffic control system is utilized, where traffic detection in each lane is performed using induction loops as a baseline. However, in several metropolises of the country, traffic flows through intersections without lane-based movement in practice. Consequently, SCATS does not perform accurately in identifying non-lane-based traffic conditions, leading to errors in signal timing. Therefore, it is necessary to propose a new method for identifying and timing based on non-lane-based traffic conditions at intersections.

In this study, a performance index called area occupancy has been introduced, which can be calculated under various traffic conditions, including non-lane-based traffic scenarios. Using this index, the cycle length is calculated, and the timing of traffic signals is estimated with the back-pressure control algorithm. A case study was conducted on an intersection controlled by SCATS, comparing its current state under SCATS control with the intersection's performance under the proposed method in both variable cycle length and fixed cycle length modes. The results indicate that, based on delay and queue length metrics, the intersection's performance under the proposed adaptive control algorithm has improved significantly compared to other control methods. Specifically, the delay at the target intersection under the proposed method's timing has been reduced by an average of 38% compared to SCATS timing and by 31% compared to the back-pressure algorithm with fixed cycle length

کلیدواژه‌ها English

Adaptive Traffic Control Systems
SCATS
Optimization of Traffic Signal Timing
Area Occupancy
Non-Lane Based Traffic
- حاذقی، مانی و امامی میبدی یزدی، سید مهدی و پژومندراد، علی (1391). توسعه مدلی جهت تصحیح خطای ناشی از شمارش حجم وسایل نقلیه در تقاطعات چراغ‌دار مجهز
به سیستم­SCATS، یازدهمین کنفرانس مهندسی حمل‌ونقل و ترافیک ایران، تهران. 2-3 اسفند 1390.
- حقیقی، محمود رضا (1394). ارائه روشی برای بهینه‌سازی عملکردسیستم کنترل انطباقی چراغ‌های راهنمایی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، استاد راهنما: افشین شریعت مهیمنی، تهران: دانشگاه علم و صنعت ایران.
- علیرضا اسلامی (1400). ارائه رویکردی برای بهبود عملیات سیستم کنترل ترافیک تطبیقی بر اساس شرایط ترافیکی ایران. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، استاد راهنما: افشین شریعت مهیمنی، تهران: دانشگاه پیام نور.
-افندی زاده زرگری، شهریار و حاج محمدی، هاجر و دهقانی، نازلی، (1390). هماهنگ‌سازی بهینه کنترل چراغ‌ها در معابر شهری فوق اشباع و زیر اشباع، دهمین کنفرانس مهندسی حمل‌ونقل و ترافیک ایران، تهران-اسفند.
- اردمه، صالح (1399). ارائه مدلی برای بهبود عملکرد سیستم کنترل تطبیقی چراغ‌ در شبکه‌ی معابر شهری. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، استاد راهنما: افشین شریعت مهیمنی، تهران: دانشکده مهندسی عمران، گروه مهندسی حمل‌ونقل، دانشگاه علم و صنعت ایران.
- طاهری، سعید و رحیمی، امیر مسعود، (1395). ارزیابی و تحلیل داده‌های حجم خروجی از نرم‌افزار SCATS در شبکه معابر درون‌شهری مطالعه موردی: 3 تقاطع شهر قزوین، چهارمین کنفرانس ملی پژوهش‌های کاربردی در مهندسی عمران، معماری و مدیریت شهری، تهران: 7-8 بهمن 1395.
- امیر دیبایی (1395). مدل‌سازی رفتار ترافیک ناهمگن و دارای بی‌نظمی در خطوط عبوری با استفاده از نرم‌افزار شبیه‌ساز ویزیم. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، استاد راهنما: مهدی فلاح تفتی، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی عمران، دانشگاه یزد.
- اسلامی، علیرضا، سلطانی، محمدرضا، و شریعت مهیمنی، افشین (1402). ارزیابی عملکرد سیستم کنترل تطبیقی اسکتس در حالت شناسایی ترافیک به صورت غیر خط مبنا و ارایه رویکردی جهت اصلاح آن. پژوهشنامه حمل‌ونقل سال بیستم، دوره چهارم شماره 77، 441-423.
-C. Mallikarjuna and K. R. Rao, (2006). Area occupancy characteristics of heterogeneous traffic. Transportmetrica, Vol. 2, No. 3, 223–236.
-Fang, F., (2004). Optimal adaptive signal control for diamond interchanges using dynamic programming.
-Fang, F.C. and L. Elefteriadou (2008). Capability-enhanced microscopic simulation with real-time traffic signal control. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 9(4): 625-632.
-Fang, F.C. and L. Elefteriadou, (2006). Development of an optimization methodology for adaptive traffic signal control at diamond interchanges. Journal of Transportation Engineering, 132(8): 629-637.
-FHWA, (2008). Traffic signal Timing Manual Second Edition.
-Taale, J. Van Kampen, and S. Hoogendoorn (2015). Integrated signal control and route guidance based on back-pressure principles. Transp. Res. Procedia, Vol. 10, 226–235, Jan.
-Kumaravel, S.D. and R. Ayyagari, (2020). A decentralized signal control for non-lane-based heterogeneous traffic under V2I communication. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 21(4): 1741-1750
-Mckenney, D. and T. White, (2013). Distributed and adaptive traffic signal control within a realistic traffic simulation. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 26(1), 574-583.
-Nuli, S. and S.S.V. Subbarao (2018). Adative Signal Control for Non-lane based Vehicle movments. International Journal for Traffic & Transport Engineering.
-Nuli, S. and T.V. Mathew, (2013). Online coordination of signals for heterogeneous traffic using stop line detection.
Procedia-Social and Behavioral Sciences, 104, 765-774.
-Patel, A. T.V. Mathew, and J. Venkateswaran (2016). Real-time adaptive signal controller for non-lane following heterogeneous road traffic. in 2016 8th International Conference on Communication Systems and Networks (COMSNETS). IEEE.
-R. V. Y. Kumar, A. Gowri, and R. Raveendran, B., T.V. Mathew, and N.R. Velaga. A Heuristic (2020). Adaptive Traffic Control Algorithm for Signalized Intersections. In 2020 International Conference on Communication Systems & NETworkS (COMSNETS). IEEE.
-Ravikumar, P. and T.V. Mathew (2011). Vehicle-actuated signal controller for heterogeneous traffic having limited lane discipline. Institute of Transportation Engineers. ITE Journal, 81(5), 44.
-T. Le, P. Kovács, N. Walton, H. L. Vu, L. L. Andrew, and S. S. Hoogendoorn, (2015). Decentralized signal control for urban road networks. Transp.Res. C, Emerg. Technol., Vol. 58, 431–450.
-T. Le, P. Kovács, N. Walton, H. L. Vu, L. L. Andrew, and S. S. Hoogendoorn (2015). Decentralized signal control for urban road networks. Transp. Res. C, Emerg. Technol., vol. 58, 431–450.
-Traffic Engineering, Roess, Roger; Prassas, Elena, McShane, William, 5th Edition, (2019).
-V. T. Arasan and G. Dhivya, (2009). Measurement of occupancy of heterogeneous traffic using simulation technique. IFAC Proc. Vol., 42, No. 15, 19–24.