Sinyalize kavşaklarda bulanık mantık tekniği ile trafik uyumlu sinyal devre modeli
Fuzzy logic traffic responsive signal cycle model for signalized intersections
- Tez No: 112212
- Danışmanlar: PROF. DR. ERGUN GEDİZLİOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2001
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 198
Özet
SİNYALIZE KAVŞAKLARDA BULANIK MANTIK TEKNİĞİ İLE TRAFİK UYUMLU SİNYAL DEVRE MODELİ ÖZET Bu çalışmada, sinyalize kavşakların denetiminde kullanılan sabit zamanlı ve trafik uyarmalı sinyalizasyon sistemlerine alternatif olabilecek bir sistem olan bulanık mantık trafik sinyal denetleyicisi ele alınmış ve ülke koşullarını içeren bir model geliştirilmiştir. Çalışmanın birinci bölümü olan giriş bölümünde, sinyalizasyon sistemleri ile ilgili sorunlar ve bu sorunların giderilmesi için yapılabilecekler tartışılarak çalışmanın amacı ve içeriği kısaca anlatılmıştır. Bu bölümde özellikle sinyalize kavşaklarda dinamik denetimin gerekliliği belirtilmiş ve dinamik denetimin sağlayacağı faydalara değinilmiştir. İkinci bölümde, kavşak sinyalizasyonu ile ilgili temel terimler verilmiş, halen kullanılan sabit zamanlı ve trafik uyarmalı sinyal tasarım yöntemleri kısaca anlatılmıştır. Ayrıca sabit zamanlı sinyalizasyonda devre tasarımı için yaygın olarak kullanılan Webster, Avustralya ve Amerikan yöntemleri tanıtılarak, yöntemlerin bazı farklılıkları özetlenmiştir. Çalışmanın üçüncü bölümünde, genel olarak bulanık mantık tekniği tanıtılarak, bulanık mantık tekniğinin yapısında bulunan bulanıklaştırma, kural tabam, üyelik fonksiyonu, durulaştırma kavramları üzerinde durulmuştur. Bulanık mantığın temeli olan bulanık kümeler ve özellikleri de bölüm içeriğinde anlatılmıştır. Dördüncü bölümde, bulanık mantık sinyal kontrolü ile ilgili olarak daha önce yapılan çalışmalardan bahsedilerek, araştırmacılar tarafından geliştirilen modeller tanıtılmış ve bu modellerden elde edilen sonuçlar verilmiştir. Bu bölümde literatürde yer alan önemli çalışmalara değinilmiş ve arazi uygulaması yapılan bazı çalışmaların sonuçlan detaylı olarak açıklanmıştır. Modelin geliştirilmesi sırasında yapılan arazi çalışmaları ve bu çalışmaların değerlendirmeleri beşinci bölümde ele alınmıştır. Bulanık mantık süre denetleyicisi ve bulanık mantık faz seçici sistem ile ilgili parametrelerin üyelik fonksiyonlarının belirlenmesi amacıyla yapılan arazi çalışmalarının sonuçları ve sonuçların değerlendirmeleri bu bölümde detaylı olarak verilmiştir. Bölüm içeriğinde, arazide gözlenen kavşaklar tanıtılarak, her sinyal devresinde, kavşak yaklaşım kollarında gözlenen taşıt kuyruk uzunlukları, yeşil sürede gelen taşıt sayıları ve taşıt izleme aralıkları, şerit bazında, tablolar halinde verilmiştir. Ayrıca, seçilen dört kavşakta gözlenen taşıt gelişlerinin ki-kare testi sonuçları ve ortalama gecikme değerleri de bu bölümde verilmiştir. XVIIIAltıncı bölümde ise, geliştirilen bulanık mantık sinyal denetleyicisi tanıtılmıştır. Modelde öncelikle bulanık mantık süre denetleyici için seçilen girdi parametreleri ve bu parametrelere ait üyelik fonksiyonları verilmiş, ayrıca model içeriğinde yer alan bulanık mantık faz seçici sistem ile ilgili parametreler detaylı bir şekilde açıklanmıştır. Bulanık mantık süre denetleyici için girdi verileri olarak, kırmızı ışıkta kavşak yaklaşım kollarından birindeki maksimum taşıt sayısı, yeşil ışıkta yaklaşım kolundaki trafiğin boşalma oranı ve mevcut fazın kalan yeşil oranı alınmıştır. Bu girdilere karşılık, çıktı parametresi olarak ise yeşil sürenin değişme miktarı seçilmiştir. Bulanık mantık faz seçici sistemin girdi parametreleri ise, kırmızı ışıkta kavşak yaklaşım kollarından birindeki maksimum kuyruk uzunluğu (taşıt sayısı), gelecek fazda yeşil sinyal alacak yaklaşım kolundaki maksimum taşıt sayısı ve kırmızı ışıkta maksimum kuyruğa sahip olan yaklaşım kolunun o anki sinyal süresi olarak seçilmiştir. Bu parametrelere göre gelecek faza geçiş kararı veya en büyük kuyruğa sahip olan yaklaşım koluna fazın geçişi kararı verilmektedir. Çalışmanın yedinci bölümünde, benzetim tekniği kısaca anlatılmış ve sinyalizasyon sistemlerinin performanslarının denenmesi amacıyla geliştirilen benzetim modelleri tanıtılmıştır. Bu bölümde, sabit zamanlı sinyalizasyon sistemi için geliştirilen benzetim modelinin geçerliliği araştırılmış ve arazi çalışmalarından yararlanılmıştır. Araştırmalarda istatistik yöntemlerden yararlanılmış, sabit zamanlı sinyalizasyon sistemi için geliştirilen benzetim modeline ki-kare testi uygulanmış ve olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Sabit zamanlı sinyalizasyon sistemi için geliştirilen benzetim modeli, taşıtların ortalama gecikme süreleri bakımından gözlem çalışmaları ile karşılaştırılmış ve bağıl hata değerleri dikkate alınmıştır. Yapılan testler ve karşılaştırmalar sonucunda, modelin araştırma amacıyla kullanılabileceğine karar verilmiştir. Trafik uyarmalı denetleyici için geliştirilen benzetim modeli ise literatürdeki bazı çalışmalar ile karşılaştırılmış ve literatürdeki örneklere yakın sonuçlar verdiği belirlenmiştir. Sekizinci bölümde ise, geliştirilen bulanık mantık denetleyici modeli test edilmiş ve geçerliliği araştırılmıştır. Bulanık mantık sinyal denetleyici modeli, iki, üç ve dört fazlı denetlenen kavşak modelleri için trafik uyarmalı denetleyici modeli ile ortalama gecikme süreleri ve duruş oranları bakımından karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalarda yaklaşım kollarındaki trafik hacimlerinin aynı ve farklı olma durumları için denetim algoritmalarının performansları denenmiş ve bulanık mantık sinyal denetleyici modelinin özellikle değişken trafik hacimlerinin söz konusu olduğu durumlarda ortalama gecikme sürelerinde iyileşme sağladığı belirlenmiştir. Geliştirilen model ile ulaşılan sonuçlar ve modelin deneme çalışmaları sonucunda elde edilen bulgular dokuzuncu bölüm içeriğinde verilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre yapılabilecek diğer çalışmalar ise bu bölümde öneriler olarak sunulmuştur. XIX
Özet (Çeviri)
FUZZY LOGIC TRAFFIC RESPONSIVE SIGNAL CYCLE MODEL FOR SIGNALIZED INTERSECTIONS SUMMARY In this study, a fuzzy logic signal controller model which would be an alternative to traditional fixed time and traffic actuated controller systems is developed. Concepts of signalization systems, some problems about signalization and the aim of the study are defined in Chapter I. In addition, necessity and advantages of dynamic controlling are given in this chapter. In Chapter II, basic terms of traffic signalization such as cycle time, phase time, saturation flow and delays of vehicles are given and fixed time and traffic actuated signalization systems are defined. Webster, Australian and American signal cycle design methods which are used commonly in the world are also defined and some differences of methods are summarized in this chapter. In Chapter III, fuzzy logic is introduced in general and main structure of fuzzy logic is explained and stages of the fuzzy logic systems (fuzzification, rule base, membership function and denazification) are given in details. Basic element of fuzzy logic, fuzzy sets and its characteristics are also explained in this chapter. Literature review about the fuzzy logic traffic signal control is given in details in Chapter IV. Literature studies are considered by control of phase sequence system. Some fuzzy logic controller models that developed by some researchers are introduced and results of the models are also given in this chapter. Field studies for developing fuzzy logic model and the evaluation of results are considered in Chapter V. Results of field studies that are done for determining membership functions of the fuzzy logic time controller and the fuzzy logic phase sequencer are given in details in this chapter. Observed intersections are introduced and queue lengths of approaches of intersections, arriving vehicles and following gaps of vehicles are explained in tables in content of this chapter. In addition, results of chi-square tests and average delays of vehicles for observed intersections are explained. In Chapter VI, fuzzy logic traffic signal controller model is introduced in details. The model consists of two systems; fuzzy logic signal time controller and fuzzy logic phase sequencer. Input parameters of fuzzy logic signal time controller and fuzzy logic phase sequencer are explained in this chapter. Maximum queue length in red signal, number of arrivals in green signal and the remaining rate of green time are selected as input parameters for fuzzy logic signal time controller. Decision of green time changing is considered as output parameter of fuzzy logic signal time controller. XXMaximum queue length of lane which is stopped in red signal, maximum queue length of lane which will departure in next phase, red signal time of lane that has maximum queue length in red signal are selected as input parameters for fuzzy logic phase sequencer. On the other hand, decision of phase sequence or decision of next phase is considered as output of fuzzy logic phase sequencer. Simulation method and the developed simulation models are examined in Chapter VII. Simulation models are developed for comparison of signal control systems' performance. Firstly, fixed time controller is simulated and its validation are investigated with field studies. Statistical methods are used and chi-square test is applied for investigation of fixed time controller simulation model validation and good results are obtained. Simulation model of traffic actuated controller is compared with some studies given in literature and very good results are acquired. In Chapter VIII, validation of fuzzy logic traffic signal controller model is searched and the model is compared with other fuzzy logic controller models. Fuzzy logic traffic signal controller model is compared with traffic actuated controller for two, three and four phased controlling situations. Performance of models are evaluated by using average delays and number of stops parameters. Comparisons are done for both same (Case I) and different (Case II) traffic volumes at approaches of intersections. Fuzzy logic traffic signal controller gave smaller average delay than traffic actuated controller especially while different traffic volumes are on approaches of intersection but when the same traffic volumes are considered, traffic actuated controller gave smaller values than fuzzy logic traffic signal controller. In two phased controlling situation and Case I, fuzzy logic controller decrease average delays of vehicles about 21.6 percent while traffic volumes are more than 800 vehicles per hour and fuzzy logic controller decrease average delays of vehicles about 14.5 percent for Case II. In three phased controlling situation, fuzzy logic controller decrease average delays of vehicles about 15.6 percent while considering Case I and traffic volumes are more than 500 vehicles per hour and decrease average delays of vehicles about 23 percent for Case II. Similar results are obtained while considering four phased controlling situation, the fuzzy logic controller decrease average delays of vehicles about 17.6 percent for Case I and 21.6 percent for Case II. The results indicated that the fuzzy logic control offers equal or better performance than traditional traffic actuated control. Results of tests with fuzzy logic traffic signal control model and conclusions are given in Chapter IX. Suggestions and future works are also given in this chapter. XXI
Benzer Tezler
- Sinyalize kavşaklarda trafik akım etkileşimleri ve bulanık mantık ile değerlendirilmesi Balıkesir örneği
Traffic current interactions in signalized junction and evaluation with fuzzy logic Balikesir sample
YİĞİT NAZIM GÜLGEÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
TrafikBalıkesir Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FÜSUN ÜÇER ÇİFTÇİ
- İzole sinyalize kavşaklarda yapay zekâ teknikleri ile trafik sinyal kontrolü ve optimizasyonu
Optimization and control of traffic signal with artificial intelligence techniques at isolated signalized intersections
ERSİN KORKMAZ
- Sinyalize kavşaklarda trafik ışık sürelerinin belirlenmesi için uyarlamalı etkin dinamik bir ışık kontrol yöntem(algoritma) önerileri
Adaptive efficient dynamic signal control method(algori̇thm)proposals for determining traffic light durations at signalized intersections
TUĞÇE İNAĞ
Doktora
Türkçe
2024
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiGazi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ARIKAN
- Akıllı şehirler için adaptif trafik sinyalizasyon kontrolü
Adaptive traffic signaling control for smart cities
TAHA ABDULWAHID MAHMOOD MAHMOOD
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AKİF DURDU
- Optimize edilmiş bulanık mantık yöntemi ile izole sinyalize kavşak kontrolü
Isolated signalized intersection control by optimized fuzzy logic method
ERDEM DOĞAN