This paper presents a unique approach to urban traffic network signal control. This paper begins with an introduction to traffic control in general, and then goes on to describe the approach of fuzzy control, where the signal timing parameters at a given intersection are adjusted as functions of the local traffic network condition and adjacent intersection. The signal timing parameters evolve dynamically using only local information to improve traffic signal flow. The signal timing at an intersection is defined by three parameters : cycle time, phase split, off set. Fuzzy decision rules are used to adjust three parameters based only on local information. The amount of change in the timing parameters during each cycle is limited to a small fraction of the current parameters to ensure smooth transition. In this paper the effectiveness of this method is showed through simulation of the traffic signal flow in a network of controlled intersection.
본 논문에서는 네트워크 토폴로지 설계방법들(minimum spanning tree와 Dijkstra algorithm)을 사용하여 교통 격자 가로망을 최적화 하는 방안을 다루며, 최소신장트리(minimum spanning tree)에서 직진 교통신호등간의 연동들을 통해 출발지와 목적지간의 지연시간을 최소화 하는 것으로 교통격자 가로망을 최적화한다. 또한 컴퓨터 네트워크에서 사용되어지는 Dijkstra algorithm을 통해 구해진 경로에 따라 차량 운전자들이 그 경로를 준수한다고 가정한다면 격자망에서 교통신호등의 연동을 통해 최적화할 수 있음을 보여준다. 격자 가로망에서의 모의실험결과는 직진 교통신호등의 연동을 통해 망을 가로지는 지연시간을 최소화함을 보여준다.
A genetic algorithm to determine the optimal signal sequence and double cycle pattern is described. The signal sequence and double cycle pattern are used as the input for TRANSYT to find optimal signal timing at each junction in the area traffic networks, In the genetic process, the partially matched crossover and simple crossover operators are used for evolution of signal sequence and double cycle pattern respectively. A special conversion algorithm is devised to convert the signal sequence into the link-stage assignment for TRANSYT. Results from tests using data from an area traffic network in Leicester region R are given.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제14권11호
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pp.4268-4289
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2020
Advanced traffic signal timing method plays very important role in reducing road congestion and air pollution. Reinforcement learning is considered as superior approach to build traffic light timing scheme by many recent studies. It fulfills real adaptive control by the means of taking real-time traffic information as state, and adjusting traffic light scheme as action. However, existing works behave inefficient in complex intersections and they are lack of feasibility because most of them adopt traffic light scheme whose phase sequence is flexible. To address these issues, a novel adaptive traffic signal timing scheme is proposed. It's based on actor-critic reinforcement learning algorithm, and advanced techniques proximal policy optimization and generalized advantage estimation are integrated. In particular, a new kind of reward function and a simplified form of state representation are carefully defined, and they facilitate to improve the learning efficiency and reduce the computational complexity, respectively. Meanwhile, a fixed phase sequence signal scheme is derived, and constraint on the variations of successive phase durations is introduced, which enhances its feasibility and robustness in field applications. The proposed scheme is verified through field-data-based experiments in both medium and high traffic density scenarios. Simulation results exhibit remarkable improvement in traffic performance as well as the learning efficiency comparing with the existing reinforcement learning-based methods such as 3DQN and DDQN.
Transportation energy saving is a national concern because all national petroleum energy is imported. A number of intersections are operating as semi-protected intersections, which have left-turn signal but not exclusive left-turn lanes, because of limited roadways in urban areas. Since the traffic signal methods for the intersections having left-turn signal/lanes cannot be applied to the semi-protected intersection, it is needed to develop a new technique. The purpose of this study was to develop a traffic signal timing method at semi-protected intersections for energy saving and to computerize the method for the practical use. A probability model which could estimate left-turn utilization factors of through traffic during green signal was developed based on field studies. Employing the factors, macro-models to estimate vehicular average delay and proportions of vehicles stopped at the semiprotected intersections were developed. The calculated values of the delay model agreed well with the simulated values of a simulation model using SLAM Ⅱ, a simulation language. Using the two models and the idling fuel consumption rate and the excess fuel consumption per stop-go speed change of vehicles. a traffic signal timing method at semi-protected intersections for energy saving was developed and computerized. The method can be used for other measures of effectiveness such as minimum delay, minimum stop ratio, etc.
This study was undertaken to develop a traffic signal timing method for interconnected and semi-protected-left-turn intersections(the intersections which have left-turn signal but not exclusive left-turn lanes) on four-lane streets for energy saving and to computerize the method for the practical use. For this study, a probability model which could estimate the utilized time of the shared left-turn lane by through traffic during green period was developed based on field studies. The two left-turn treatments, leading and lagging left-turns, were tested for the intersections, and it can be concluded that the leading left-turn was more efficient for the normal urban streets on which through traffic is major traffic. Adopting the leading left-turn macro-models to estimate vehicular average delay and proportions of vehicles stopped at the intersections were developed. Using the two models as well as the idling fuel consumpution rate and the excess fuel consumption per stop-go speed change, a traffic signal timing method for the intersections for energy saving was developed and computerized. The method can be used for more than four-lane streets and for other measures of effectiveness such as minimum delay, minimum stop rates, etc.
교통상황 분류는 신호연동그룹 단위의 정주기식 제어 기법을 효율적으로 적용하기 위하여 TOD 계획을 수립하는데 핵심적인 기술이다. 본 논문에서는 신호연동그룹에 속하는 모든 교차로의 교통 자료 즉, 속도-교통량-밀도를 활용할 수 있는 딥 임베디드 클러스터링(Deep-Embedded Clustering:DEC) 기반 교통상황 분류 방법론을 제시하였다. 기존의 신호계획의 경우 교통량 기반으로 주요 교차로를 선정하고 해당 교차로의 교통자료를 이용하여 단편적인 신호계획을 하였으나, 본 논문에서 제시된 방법론의 경우 신호연동 그룹내 다수 교차로의 종합적인 교통특성에 따라 교통상황을 유연하게 분류하여 신호계획을 할 수 있는 기반을 제공하였다. 본 연구에서 제시된 방법론은 일반적인 군집화 방법론이 입력 자료의 차원이 증가함에 따라 겪는 차원의 저주 (Curse of dimensionality) 문제를 완화함으로써 신호연동그룹에 속하는 모든 신호교차로의 교통자료를 고려한 신호시간 계획 수립이 가능하며 기존의 특정교차로 및 교통량만을 이용한 교통상황 분류방법론의 단점을 극복할 수 있음을 보였다.
본 연구에서는 평균지체시간을 최소화하는 변동주기 (Cycle fee) 기반의 동적 신호시간 결정모형을 유전자 알고리즘을 이용하여 개발하였다. 본 모형은 실시간으로 변화하는 각 접근로의 차량 도착분포를 토대로 이동류별 지체시간을 산정하고, 교차로의 지체시간을 최소화하는 신호주기의 길이와 이동류별 녹색시간을 산출한다. 개발모형은 4개 교차로로 구성된 간선도로를 대상으로 적용하였으며, 교차로 교통상황의 변화에 따라 신호주기별로 변동하는 신호주기의 길이, 이동류별 녹색시간 그리고 교차로간 변동 연동값을 각각 산출하였다. 모형의 적용결과 산출된 변동 신호주기와 이동류별 녹색시간은 비포화상태와 포화상태 모두 TRANSYT-7F나 PASSER-II에 의하여 산출된 정주기식 신호시간보다 대기차량수, 통과교통량, 그리고 지체시간에서 있어서 더 좋은 결과를 나타내었다. 또한 본 모형은 기존모형과는 달리 연동값을 고정 값으로 설정하지 않고 각 주기가 종료되는 시점마다 교차로 지체시간을 최소화하는 주기 및 이동류별 녹색시간을 산정하므로 연동값도 신호주기별로 변동하였다. 시공도 분석결과, 본 모형에서는 모형의 결과를 산출되는 변동 연동값을 통하여 주방향 이동류의 연동효과를 나타내었다.
A V2X system can be a candidate as a means to increase the stability of autonomous vehicles. In particular, in order to implement a Level 4 or higher autonomous driving system, the application of the V2X system is essential. Wireless communication technologies applicable to the V2X system include WAVE and C-V2X. Currently, the V2X service most used by autonomous driving systems is a service that provides signal phase and timing information and since real-time characteristic is a very important, verification of this service must be done. In this paper, we measured the time delay characteristics for providing signal phase and timing information using WAVE and LTE communication, and proposed a TOD-based signal phase and timing information generation method without using V2X communication system. To analyze the time delay characteristics, RTT (Round Trip Time) was measured as a result of the measurement. Average RTT using WAVE communication was 5.84ms and was 104.15ms with LTE communication. As a result of measuring the error between the signal phase and timing information generated based on TOD and the actual traffic light state, it was measured to be -0.284~3.784sec.
Many studies have been performed and applied successfully for the control of undersaturated intersections, but most of them have been ineffective or invalid in oversaturated conditions. There has been relatively limited research in traffic control for oversaturated environments, and most has been too theoretical to be applied in a real system. Therefore, a traffic simulation model specifically designed for oversaturated arterial networks was developed. Two control objectives of traffic signal timing in oversaturated conditions were taken into consideration. One was to maximize the throughput, or the number of vehicles processed during a given time period. The other was to prevent queue spillback or to minimize the occurrence of queue spillback if inevitable.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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