Trafik sinyal optimizasyonu için çok amaçlı doğrusal programlama yaklaşımlarının geliştirilmesi

In many countries and metropolitan cities, traffic congestion, mainly caused by population growth and the increase in urbanization, has reached a significant level and has become a major problem for residents and decision-makers. Today, although infrastructural strategies such as the construction of underpasses and road widening to alleviate traffic congestion are applied in urban networks, the strategies can also be quite costly and environmentally damaging. Therefore, decision makers allocate large budgets to solve transportation problems and alleviate traffic congestion in urban road networks. In addition, in some cases, infrastructural strategies (road widening, additional lanes, underpasses etc.) can not always be possible due to environmental factors. For this reason, many studies and research have been carried out over the last 40-50 years with the aim of designing and developing effective traffic signal control strategies, which are the most cost-effective and economical solution to the problem of traffic congestion in urban road networks. In this study, various linear programming approaches with different objective functions (fair allocation of residual queue, minimization of total cycle length, minimization of total residual queue, etc.) and fixed-time traffic signal control strategies have been developed, aiming to reduce traffic congestion according to various traffic demands traffic at isolated signalized intersections. In under-saturated conditions, MCLM and CCM linear programming approaches were developed and the green times optimized by the approaches were compared in terms of delay, which is the most important performance criteria using HCM 2000 delay model. In over-saturated conditions, on the other hand, a 2-stage approach has been developed. In the first stage, two different linear programming approaches, MTQLM and MMQLM, were created and the green times of each approach that gave low average vehicle delay according to the traffic scenario were obtained in the first stage with the HCM 2000 delay calculation. In the second stage, the green times obtained in the first scene were optimized to find new candidate green times using HCM 2000 delay model, with the help of neighbor search algorithm (NSM) in a predetermined range. The developed models were evaluated at 3 different types of intersection (T-Type, 4-Legged) with different intersection geometries. The models are compared according to the HCM 2000 average vehicle delay and the reasons for the effects of the models on the delays are also discussed. In addition, in order to measure how generated approaches behave in real-life, the 3rd intersection was also analyzed in the PTV VISSIM microsimulation environment and the delays obtained in the PTV VISSIM environment were compared with HCM 2000.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.M.S. - Master of Scienc