Anfis ve popülasyona dayalı optimizasyon algoritması kullanılarak izole bir kavşağın sinyal zamanınıntahmini

Trafik sıkışıklığı, hızla artan araç ve yaya nüfusu nedeniyle özellikle metropolitan alanlarda ele alınması gereken meselelerden biri haline gelmektedir. Kaza sayısındaki artış, hava kirliliği, trafik kuyruklarındaki zaman ve enerji kaybı, bu sıkışıklığın neden olduğu en önemli sorunlardandır. Kentsel trafiğin doğası dinamiktir. Trafik sinyallerinin amacı; güvenli seyahat sağlarken, yoğun kavşaklarda yol kapasitesini arttırarak gecikmeleri azaltmaktır. Günümüzde trafik sinyal zamanlamasını optimize eden yöntemler, kavşaktaki trafik dinamiklerini yeterince yakalaymayan matematiksel modellere dayanmaktadır. Bu nedenle trafiğin yoğun olduğu saatlerde kavşaklardaki tıkanıklık sorununu aşabilmek için düşük performanslı matematiksel modeller yerine uyarlamalı trafik kontrol modellerinin kullanımı kaçınılmaz hale gelmiştir. İstanbul ,Türkiye'nin en büyük şehridir. Şehir; uluslararası, ticari, siyasi, akademik, sosyal, sanatsal ve kültürel anlamda her yıl çok büyük sayıda turist ağırlamaktadır. İstanbul, Avrupa yakasında 76,5 milyon metrekare civarında bir alan kaplamaktadır. 200 milyonluk yolcu kapasitesi ve 350'den fazla uçuş noktası ile birlikte dünya listelerinde çok büyük avantaja sahiptir. Dolayısıyla bahsedilen bütün faaliyetler, şehrin ne denli bir trafik yüküne maruz kaldığını görme noktasında yeterlidir. Bu tez çalışmasındaki veriler, video kameralar vasıtasıyla Cumhuriyet Caddesi Yarımburgaz 34303 Küçükçekmece / İstanbul üzerinde dört kollu ve üç fazlı kavşaktan toplanmış ve Excel ortamında kullanabilecek veri formatına dönüştürülmüştür. Kavşağa ait hacim sayımı tamamlandıktan sonra zirve saat standardı elde edilmiştir. Sabah, öğlen ve akşam için belirli saatlerde yüksek araç hacmi (aşırı doygun durumlar) zirve saatin ne zaman gerçekleştiğini göstermektedir. Bu çalışmada, ANFİS mimarisine uygun, kaliteli ve hatasız girdiler elde edebilmek için VİSSİM simülasyon modeli kullanılmıştır. VİSSİM trafik simülasyon ortamında kavşağın modellenmesi için trafik hacim verileri ve diğer bağımlı parametreler girilmiş, programın tasarım özelliği kullanılarak optimum yeşil süre, kuyruk uzunluğu ve gecikme değerleri elde edilmiştir. Tasarım sonrası elde edilen değerlerde iyileşmeler olduğu, kavşaktaki doygunluk oranının kritik değerlerin altında kaldığı gözlenmiştir. Tasarladığımız ANFİS-Type1 mimarisi üç girdi ve bir çıktıdan oluşmaktadır. ANFİS, sistemin kurallarını uyarlamalı olarak öğrenen ve değiştiren birinci sıra Sugeno-FIS'e dayanmaktadır. ANFİS eğitimi, bir optimizasyon algoritması kullanarak öncül ve sonuç parametrelerinin belirlenmesi anlamına gelmektedir. ANFİS ile başarılı sonuçlara ulaşmak doğrudan eğitildiği optimizasyon algoritmalara bağlıdır. Bu çalışmada eğitim süresinde parametreleri ayarlamak ve hataları minimize edebilmek için Tek-amaçlı (GA, PSO, HS) ve Çok-amaçlı (MOPSO, NSGAΙΙ) algoritmalar kullanılmıştır. Tek-amaçlı algoritmalar ile yapılan simülasyon sonuçları incelendiğinde, ANFIS-GA'in ANFIS-PSO ve ANFIS-HS'den daha iyi tahminler gösterdiği gözlenmiştir. Çok-amaçlı algoritmalar ile yapılan simülasyon sonuçları incelendiğinde, ANFİS-MOPSO'nun ANFİS- NSGAΙΙ'dan daha iyi tahminler gösterdiği gözlenmiştir.