Developing multi-objective linear programming approaches for traffic signal optimization

Birçok ülkede ve büyükşehirlerde, ağırlıklı olarak nüfus artışı ve kentleşmenin artmasının neden olduğu trafik sıkışıklığı önemli boyutlara ulaşmış ve bölge sakinleri ve karar vericiler için büyük bir sorun haline gelmiştir. Günümüzde trafik sıkışıklığını azaltmak için alt geçitlerin inşası ve yol genişletme gibi altyapı stratejileri kentsel ağlarda uygulansa da, stratejiler oldukça maliyetli ve çevreye zarar verici olabilmektedir. Bu nedenle karar vericiler, ulaşım sorunlarını çözmek ve şehir içi yol ağlarındaki trafik sıkışıklığını azaltmak için büyük bütçeler ayırmaktadır. Ayrıca bazı durumlarda çevresel faktörler nedeniyle altyapı stratejileri (yol genişletme, ek şeritler, alt geçitler vb.) her zaman mümkün olamamaktadır. Bu nedenle, kentsel yol ağlarında, trafik sıkışıklığı sorununa en uygun maliyetli ve ekonomik çözüm olan etkin trafik sinyal kontrol stratejilerinin tasarlanması ve geliştirilmesi amacıyla son 40-50 yılda birçok çalışma ve araştırma yapılmıştır. Bu çalışmada, izole sinyalize kavşaklarda çeşitli trafik senaryolarına göre oluşabilecek trafik sıkışıklığını azaltmak amacıyla farklı amaç fonksiyonlarına sahip (artık kuyrukların adil tahsisi, toplam döngü süresinin minimizasyonu, toplam kalan kuyruğun minimizasyonu vb.) çeşitli doğrusal programlama yaklaşımları ve sabit zamanlı trafik sinyal kontrol stratejileri geliştirilmiştir. Düşük doygunluk koşullarında kullanılmak üzere, MCLM ve CCM doğrusal programlama yaklaşımları geliştirilmiş ve yaklaşımlar tarafından optimize edilen yeşil zamanlar, HCM 2000 gecikme modeli kullanılarak en önemli performans kriteri olan gecikme açısından karşılaştırılmıştır. Aşırı doygun koşullarda ise 2 aşamalı bir yaklaşım geliştirilmiştir. İlk aşamada MTQLM ve MMQLM olmak üzere iki farklı doğrusal programlama yaklaşımı oluşturulmuş ve ilk aşamada HCM 2000 gecikme hesabı ile trafik senaryosuna göre düşük ortalama araç gecikmesi veren yaklaşımın yeşil süreleri elde edilmiştir. İkinci aşamada ise, ilk aşamada elde edilen yeşil zamanlar, önceden belirlenmiş bir aralıkta komşu arama algoritması (NSM) yardımıyla HCM 2000 gecikme modeli kullanılarak yeni aday yeşil zamanları amacıyla optimize edilmiştir. Geliştirilen modeller, farklı kavşak geometrilerine sahip 3 farklı kavşak tipinde (T-Tipi, 4 Bacaklı) değerlendirilmiştir. Modeller, HCM 2000 ortalama araç gecikmesine göre karşılaştırılmış ve modellerin gecikmeler üzerindeki etkilerinin nedenleri de tartışılmıştır. Ayrıca oluşturulan yaklaşımların gerçek hayatta nasıl davrandığını ölçmek için 3. kavşak PTV VISSIM mikrosimülasyon ortamında da analiz edilmiş ve PTV VISSIM ortamında elde edilen gecikmeler HCM 2000 gecikme modelinden elde edilen gecikmeler ile karşılaştırılmıştır.