Yıl: 2021 Cilt: 8 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 635 - 651 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.31202/ecjse.861429 İndeks Tarihi: 06-10-2022

Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu

Öz:
“Vakit” in “Nakit” ten daha değerli olduğunu her fırsatta dile getiren insanoğlu, günlük hayatta, zamanının büyük bir bölümünü de trafikte harcamaktadır. Özellikle sinyalizasyon sistemi ile kontrol edilen kavşaklarda meydana gelen yüksek düzeyli zaman kayıpları, yakıt tüketimleri, gürültü kirlilikleri vb. psikolojik, ekonomik ve çevresel problemleri de beraberinde getirebilmektedir. Karşılaşılabilecek olası problemler ise yalnızca doğru ve güçlü bir matematiksel altyapıya sahip olan denetim stratejileri ile en aza indirilebilmektedir. Bu çalışmada, sinyalize dönel kavşakların performanslarının arttırılması amacıyla, kavşaktaki ortalama taşıt gecikmesinin minimize edilmesini hedefleyen bir sinyal süresi optimizasyonu modeli oluşturulmuştur. Oluşturulan modelde, fazlara ait sinyal süreleri ve devre süresi Diferansiyel Gelişim Algoritması kullanılarak optimize edilmiştir. Çalışma kapsamında, modelin etkinliği, Denizli Kelleci Kardeşler Kavşağı’ndan 4 farklı zaman periyodunda toplanan gerçek trafik verileri kullanılarak VISSIM simülasyon programında test edilmiştir. Sonuç olarak, söz konusu model ile ortalama gecikmelerin, kavşaktaki mevcut duruma kıyasla yaklaşık %45’ e kadar azaltılabileceği belirlenmiştir.
Anahtar Kelime: Sinyalize dönel kavşak optimizasyon VISSIM ortalama gecikme diferansiyel gelişim algoritması

The Optimization of Signal Timings for Signalized Roundabouts using Differential Evolution Algorithm

Öz:
Mankind who express that “Time” is more valuable than “Cash” at every turn, spend a large part of their time in traffic in daily life. Higher levels of loss of time, fuel consumption, noise pollution, etc. which occur especially at intersections controlled with the signalization system can also bring along psychological, economic and environmental problems. Possible problems that can be encountered can only be minimized by the intersection management strategy which has a correct and strong mathematical background. In this study, in order to increase the performance of signalized roundabouts, a signal timing optimization model which aims to minimize average vehicle delay at signalized roundabout is created. In created model, signal timings for each phase sequences and cycle time are optimized using Differential Evolution Algorithm. In the scope of the study, the effectiveness of the model is tested on VISSIM simulation software by using real traffic data which are collected from Denizli Kelleci Kardesler Intersection for different time durations. As a result, it was determined that the average vehicle delay at Kelleci Kardesler Intersection may be reduced up to 45% by created model comparing to current situation.
Anahtar Kelime: Signalized roundabout optimization; VISSIM average delay differential evolution algorithm

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1]. Johnnie, B. E., Ahmed, A. and Iman, A., “Extent of Delay and Level of Service at Signalized Roundabout”, International Journal of Engineering & Technology, 2012, 2 (3): 419-424.
  • [2]. Ghanim, M., Kharbeche, M., Hannun, J., Hannun, J. and Shamiyeh, K., “Safety and Operational Performance of Signalized Roundabouts: A Case Study in Doha”, Procedia Computer Science, 2020, 170 (2020): 427-433
  • [3]. Çakıcı, Z. “Sinyalize Kavşaklar için Optimizasyon Tabanlı Trafik Yönetim Modeli”, Doktora Tezi, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020.
  • [4]. Wong, C. K. and Wong, S. C., “Lane-based Optimization of Signal Timings for Isolated Junctions”, Transportation Research Part B: Methodological, 2003, 37: 63-84.
  • [5]. Murat, Y. S. and Kikuchi, S., “The Fuzzy Optimization Approach: A Comparison with The Classical Optimization Approach using The Problem of Timing a Traffic Signal”, Transportation Research Record, 2007, 2024: 82-91.
  • [6]. Liu, Q. and Xu, J., “Traffic Signal Timing Optimization for Isolated Intersections Based on Differantial Evolution Bacteria Foraging Algorithm”, Procedia Social and Behavioral Sciences, 2012, 43: 210-215.
  • [7]. Akgüngör, A. P., Yılmaz Ö., Korkmaz, E. ve Doğan, E., “Meta-Sezgisel Yöntemlerle Sabit Zamanlı Sinyalize Kavşaklar için Optimum Devre Süresi Modeli”, El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi, 2019, 6 (2): 259-269.
  • [8]. Qadri, S. S. S. M., Gokce, M. A. and Oner, E., “State-of-Art Review of Traffic Signal Control Methods: Challenges and Opportunities”, European Transport Research Review, 2020, 12: 1-23.
  • [9]. Çakıcı, Z. “Sinyalize Dönel (Yuvarlakada) Kavşakların Tasarım Esaslarının Araştırılması”, Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014.
  • [10]. Yang, X., Li, X. and Xue, K., “A New Traffic Signal Control for Modern Roundabouts: Method and Application”, IEEE Transaction on Intelligent Transportation Systems, 2004, 5 (4): 282-287.
  • [11]. Maher, M., “The Optimization of Signal Settings on a Signalized Roundabout using The Cross-Entropy Method”, Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, 2008, 23 (2): 76-85.
  • [12]. Mc. Donald, M., “Signal Controlled Roundabouts”, Local Transport Note 1/09, Norwich, 2009.
  • [13]. Bai, Y., Chen, W. and Xue, K., “Association of Signal-Controlled Method at Roundabout and Delay”, 2010 International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation, Changsha, 816-820, 2010.
  • [14]. Ma, W., Liu, Y., Head, L. and Yang, X., “Integrated Optimization of Lane Markings and Timings for Signalized Roundabouts”, Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 2013, 36: 307-323.
  • [15]. Gokce, M. A., Oner, E. and Isik, G., “Traffic Signal Optimization with Particle Swarm Optimization for Signalized Roundabouts”, Simulation: Transactions of The Society for Modeling and Simulation International, 2015, 91 (5): 456-466.
  • [16]. Çakıcı, Z. ve Murat, Y. S., “Sinyalize Dönel Kavşaklar için Hesap Yöntemi Önerisi ve Performans Analizi”, İMO Teknik Dergi, 2016, 27 (4): 7569-7592.
  • [17]. Murat, Y.S., Cakici, Z. and Tian,Z., “A Signal Timing Assignment Proposal for Urban Multi Lane Staged Controlled Signalized Roundabouts”, GRADEVINAR, 2019, 71 (2): 113-124.
  • [18]. Jiang, Z., Wang, T., Li, C., Pan, F. and Yang, X., “Investigation on Two-Stop-Line Signalized Roundabout: Capacity and Optimal Cycle Length”, Journal of Advanced Transportation, 2019, Article ID 5720290: 1-9.
  • [19]. Akcelik, R., “Traffic Signals: Capacity and Timing Analysis”, Australian Road Research Board, Research Report ARR No:123, 1998.
  • [20]. Dogan, E. and Akgungor, A. P., “Optimizing A Fuzzy Logic Traffic Signal Controller via The Differential Evolution Algorithm under Different Traffic Scenarios”, Simulation: Transactions of The Society for Modeling and Simulation International, 2016, 92 (11): 1013- 1023.
  • [21]. Ramkumar, P. and Suribabu, C. R., “Optimal Design of Plane Truss Structures using Differential Evolution Algorithm”, Jordan Journal of Civil Engineering, 2017, 11 (1): 91-102.
  • [22]. PTV VISSIM 10, PTV AG, 2017.
  • [23]. https://www.google.com.tr/maps/
  • [24]. Murat, Y. S. and Baskan, O., “Modeling Vehicle Delays at Signalized Junctions: Artificial Neural Networks Approach”, Journal of Scientific and Industrial Research, 2006, 65: 558- 564.
  • [25]. Bagdatli, M. E. C., “Vehicle Delay Modeling at Signalized Intersections with Gene- Expression Programming”, Journal of Transportation Engineering Part A: Systems, 2020, 146 (9): 04020107.
  • [26]. MATLAB R2013b, MATHWORKS, 2013.
  • [27]. Saha, A., Chandra, S. and Ghosh, I., “Delay at Signalized Intersections under Mixed Traffic Conditions”, Journal of Transportation Engineering Part A: Systems, 2017, 143 (8): 04017041.
  • [28]. Küpeli, İ., Sarucan, A. ve Küpeli, A. S., “Dağıtık Permütasyon Akış Tipi Çizelgeleme Problemlerinin Yapay Arı Koloni Algoritması ile Çözümü”, El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi, 2020, 7 (2): 549-562.
  • [29]. Ceylan, H. and Bell, M. G. H., “Traffic Signal Timing Optimisation Based on Genetic Algorithm Approach, including Drivers’ Routing”, Transportation Research Part B: Methodological, 2004, 38: 329-342.
  • [30]. Dell’ Orco, M., Baskan, O. and Marinelli, M., “A Harmony Search Algorithm Approach for Optimizing Traffic Signal Timings”, Promet Traffic & Transportation, 2013, 25 (4): 349-358.
  • [31]. Thunig, T., Scheffler, R., Strehler, M. and Nagel, K., “Optimization and Simulation of Fixed- Time Traffic Signal Control in Real-World Applications”, Procedia Computer Science, 2019, 151 (2019): 826-833.
  • [32]. Korkmaz, E. and Akgungor, A. P., “Delay Estimation Models for Signalized Intersections using Differential Evolution Algorithm”, Journal of Engineering Research, 2017, 5 (3): 16-29.
  • [33]. Kamal, M. and İnel, M., “Optimum Design of Reinforced Concrete Continuous Foundaditon using Differential Evolution Algorithm”, Arabian Journal for Science and Engineering, 2019, 44: 8401-8415.
  • [34]. Tan, E., Sadak, D. ve Ayvaz, M. T., “Kanalizasyon Sistemlerinin Diferansiyel Evrim Algoritması Kullanılarak Optimum Tasarımı”, İMO Teknik Dergi, 2020, 31 (5): 10229- 10250.
  • [35]. Storn, R. and Price, K., “Differential Evolution a Simple and Efficient Heuristic for Global Optimization over Continuous Spaces”, Journal of Global Optimization, 1997, 11: 341-359.
  • [36]. Karaboğa, D., “Yapay Zeka Optimizasyon Algoritmaları”, 1, Nobel Akademik Yayıncılık Eğitim Danışmanlık Ticaret Limited Şirketi, Ankara, 2014.
  • [37]. Liu, H., Cai, Z. and Wang, Y., “Hybridizing Particle Swarm Optimization with Differential Evolution for Constrained Numerical and Engineering Optimization”, Applied Soft Computing, 2010, 10 (2): 629-640.
  • [38]. Keskintürk, T., “Diferansiyel Gelişim Algoritması”, İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 2006, 9 (1): 85-99.
  • [39]. Manolis, A., Sidiropoulos, E. and Evangelides, C., “Targeted Path Search Algorithm for Optimization of Water Distribution Networks”, Urban Water Journal, 2021, 18 (3): 195-207.
APA Cakici Z, MURAT Y (2021). Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu. , 635 - 651. 10.31202/ecjse.861429
Chicago Cakici Ziya,MURAT YETİS SAZİ Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu. (2021): 635 - 651. 10.31202/ecjse.861429
MLA Cakici Ziya,MURAT YETİS SAZİ Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu. , 2021, ss.635 - 651. 10.31202/ecjse.861429
AMA Cakici Z,MURAT Y Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu. . 2021; 635 - 651. 10.31202/ecjse.861429
Vancouver Cakici Z,MURAT Y Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu. . 2021; 635 - 651. 10.31202/ecjse.861429
IEEE Cakici Z,MURAT Y "Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu." , ss.635 - 651, 2021. 10.31202/ecjse.861429
ISNAD Cakici, Ziya - MURAT, YETİS SAZİ. "Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu". (2021), 635-651. https://doi.org/10.31202/ecjse.861429
APA Cakici Z, MURAT Y (2021). Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu. El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 8(2), 635 - 651. 10.31202/ecjse.861429
Chicago Cakici Ziya,MURAT YETİS SAZİ Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu. El-Cezerî Journal of Science and Engineering 8, no.2 (2021): 635 - 651. 10.31202/ecjse.861429
MLA Cakici Ziya,MURAT YETİS SAZİ Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu. El-Cezerî Journal of Science and Engineering, vol.8, no.2, 2021, ss.635 - 651. 10.31202/ecjse.861429
AMA Cakici Z,MURAT Y Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu. El-Cezerî Journal of Science and Engineering. 2021; 8(2): 635 - 651. 10.31202/ecjse.861429
Vancouver Cakici Z,MURAT Y Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu. El-Cezerî Journal of Science and Engineering. 2021; 8(2): 635 - 651. 10.31202/ecjse.861429
IEEE Cakici Z,MURAT Y "Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu." El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 8, ss.635 - 651, 2021. 10.31202/ecjse.861429
ISNAD Cakici, Ziya - MURAT, YETİS SAZİ. "Sinyalize Dönel Kavşaklarda Diferansiyel Gelişim Algoritması ile Sinyal Süre Optimizasyonu". El-Cezerî Journal of Science and Engineering 8/2 (2021), 635-651. https://doi.org/10.31202/ecjse.861429