The operation and effects of adaptive traffic light systems

Tässä diplomityössä tutkitaan adaptiivisen liikennevalo-ohjauksen toimintaa ja ohjauksella saavutettuja tuloksia verrattuna perinteiseen valo-ohjaukseen. Työn alussa käydään läpi liikennevalo-ohjauksen perusteita ja selvennetään eroavaisuudet perinteisen ja adaptiivisen valo-ohjauksen välillä. Tämän jälkeen tarkastellaan kolmen adaptiivisen valo-ohjausjärjestelmän toimintaa ja niillä saavutettuja tuloksia. Tarkasteltavat valo-ohjausjärjestelmät ovat SCOOT, SCATS ja ImFlow. Työn tärkein osuus on Tampereen ImFlow – projekti, jossa adaptiivinen ImFlow – valo-ohjaus otettiin ensimmäistä kertaa käyttöön Suomessa. Materiaali yleisen liikennevalo-ohjauksen ja eri adaptiivisten valo-ohjausjärjestelmien toiminnan kuvaamiseen hankittiin pääasiassa kirjallisuustutkimuksen perusteella. Tampereen ImFlow – projektissa valtaosa materiaalista saatiin Tampereen kaupungilta, Imtech Traffic & Infra Oy:lta ja Trafix Oy:lta. Nykyisin liikennevalojen toimintaa pyritään optimoimaan mahdollisimman tehokkaasti liikennevirtojen perusteella, jotta liikenneruuhkia saadaan minimoitua. Perinteisessä valo-ohjauksessa hyödynnetään olemassa olevien liikennemäärätietojen perusteella suunniteltuja kiinteää kiertoaikaa noudattavia valo-ohjelmia. Perinteisen valo-ohjauksen heikkous on se, että liikennemäärien muutoksiin kyetään reagoimaan liikennetieto-ohjauksella vain hyvin marginaalisesti. Nykyaikaiset adaptiiviset valo-ohjausjärjestelmät eivät hyödynnä valmiiksi suunniteltuja ja ajoitettuja valo-ohjelmia, vaan optimoivat liikennevalojen ajoituksia reaaliajassa liikenneilmaisimilta saatujen liikennetietojen perusteella. Näin ollen ne vähentävät liikennesuunnittelijoiden työtä siltä osin, kuin sitä kuluisi valo-ohjelmien päivittämiseen. Tampereella Satakunnankadulla ja Hämeenpuistossa kymmenessä liittymässä käyttöönotettu ImFlow – järjestelmä edustaa adaptiivisten valo-ohjausjärjestelmien uusinta sukupolvea. Järjestelmän adaptiivinen algoritmi muuntaa tilaajan visiot ohjattavan alueen valo-ohjauksen toiminnasta suoraan optimaalisiksi liikennevalojen ajoituksiksi. Tampereen projektissa ImFlow – valo-ohjaus tuotti positiivisia tuloksia suhteessa aikaisempaan SYVARI – valo-ohjaukseen. Parhaiten adaptiivinen valo-ohjaus toimi suhteessa SYVARI – valo-ohjaukseen silloin, kun liikennemäärät olivat suurimpia ja liikenne oli ruuhkautuneinta. Vastaavanlaisen tilanteen ohjaaminen tuottaa suurimpia ongelmia perinteiselle valo-ohjaukselle. ImFlow – ohjauksen aikaansaamien positiivisten tulosten perusteella on mahdollista, että järjestelmää hyödynnetään Tampereella laajemmassakin mittakaavassa. Mahdollisesti adaptiivinen valo-ohjaus yleistyy myös muualla Suomessa Tampereen projektin innoittamana

Urban Traffic Control System Using Self-Organization

This paper presents a Urban Traffic Control (UTC) system, inspired to techniques exploited by social insects to coordinate themselves and specialize their behaviour, without any centralized coordination or explicit communication. Local traffic is handled at an intersection by a controller, executing simple local reactive rule-based policies. Every intersection controller chooses on its own which policy to use, according to stimuli perceived from the environment through sensors, thus being influenced by other controllers indirectly. The execution of simple reactive local policies lets an overall traffic control to emerge, with complex behaviours not defined a priori and unaware to the single controller. Simulations demonstrate that the exploiting of emergent behaviours is desirable, as the system outperforms traditional traffic control methods. Dynamic specialization makes the system able to cope with traffic variation and to perform traffic shaping in a positive way