Die Optimierung der Zeitsteuerung koordinierter Verkehrssignalsysteme gilt als eine der kosteneffizientesten Verkehrsmanagementmaßnahmen zur Reduzierung von Verspätungen, Stopps, Kraftstoffverbrauch und Emissionen. Ein optimiertes Lichtsignal-Koordinierungssystem ermöglicht einen reibungsloseren Verkehrsbetrieb, der die Kapazität erhöht, die Zahl der Stopps verringert und lange Warteschlangen entschärft. Der Untersuchungskorridor ist eine Hauptverkehrsstraße mit einem fünfspurigen Querschnitt, der aus zwei Durchfahrtsspuren in jeder Richtung und einer mittleren Spur für Linksabbieger besteht.
Das ursprüngliche Studienmodell wurde unter Verwendung vorhandener Verkehrszählungen, Fahrbahngeometrien, Verkehrssteuerung, Geschwindigkeitsbegrenzungen und Signalzeiten entwickelt. Mithilfe von SIMIO werden mehrere Maßzahlen für die Wirksamkeit erstellt, darunter die Gesamtreisezeit, die Haltestellen pro Fahrzeug, die Durchschnittsgeschwindigkeit und die Zykluslänge. Nach der Validierung des Simulationsmodells werden die simulierten Szenarien anhand der Wirksamkeitsmaße verglichen, um die Auswirkungen auf die Qualität des Verkehrsflusses zu ermitteln.
Der stark befahrene Pendlerkorridor hat ein tägliches Verkehrsaufkommen von über 30.000 Fahrzeugen und eine durchschnittliche jährliche Verkehrszunahme von neun bis zehn Prozent. Der Projektkorridor umfasst sieben signalisierte Kreuzungen und drei nicht signalisierte Kreuzungen, einschließlich einer nicht signalisierten Ein- und Ausfahrt zu einem großen Lebensmittelgeschäft. Auf dem derzeitigen System kommt es zu zahlreichen Verkehrsunfällen, wenn Reisende versuchen, das Geschäft zu erreichen oder zu verlassen. Es wurde eine Verkehrsanalyse durchgeführt, um die Verkehrsflussmuster nach Tageszeit zu bestimmen, um die Anzahl der Signalzeitpläne für die Dauer eines Tages zu ermitteln. Die Analyse wurde mit der Modellierungssoftware SIMIO durchgeführt. Das Modell wurde mit den beobachteten Bedingungen verglichen und kalibriert, um das Modell zu validieren, bevor Szenarien mit optimierten koordinierten Signalzeitplänen entlang des Korridors analysiert wurden. Das validierte Simulationsmodell des Korridors ist in Abbildung 1 dargestellt.
Abbildung 1: SIMIO-Simulationsmodell
Einschränkungen werden in das Modell implementiert, indem allgemeine Ausdrücke geschrieben werden, um genügend Zeit für Standardaktivitäten und fortgeschrittene Lösungen zu haben. Zu den Standardaktivitäten gehört eine angemessene Zeit für Fahrzeuge, um die Kreuzungen zu räumen, und für Fußgänger, um die Kreuzungen zu überqueren. Eine fortschrittliche Lösung ist eine Variable, die in die Simulation geschrieben wird, um die optimale Zeitaufteilung zu bestimmen, die erforderlich ist, damit Fahrzeuge sicher in bestimmte Einrichtungen ein- und ausfahren können. Die Zeitsplits werden an den Kreuzungen auf beiden Seiten dieser Einrichtungen implementiert, um Unfälle zu reduzieren und effiziente grüne Streifen zu erhalten, um den Verkehrsfluss zu verbessern.
Dieses System arbeitet effektiv mit ungleichen Blocklängen und ungleichen Zeitsplits, um ein System mit effizienten grünen Streifen für einen besseren Verkehrsfluss zu schaffen. Die Komplexität dieses Korridors ergibt sich aus der Zuweisung effektiver Splits an den sieben zeitgesteuerten Kreuzungen, die einen sichereren Korridor ermöglichen. Dieses System kann dazu genutzt werden, eine Richtung gegenüber der anderen zu bevorzugen, z. B. den einfahrenden Verkehr während der morgendlichen Hauptverkehrszeit auf Kosten der weniger Fahrzeuge, die in die Gegenrichtung fahren, und umgekehrt. Eine angemessene Koordinierung des Verkehrsflusses in beide Richtungen kann durch bestimmte Kombinationen von Taktlängen und Blockabständen zwischen den Kreuzungen erreicht werden.
Angesichts der aktuellen Fahrbahngeometrien und der Verkehrsnachfrage wurde für den Untersuchungskorridor ein verbesserter Plan für den Verkehrsfluss entwickelt, indem Szenarien mit synchronisierten Zeitplänen simuliert wurden. Nach der Kalibrierung des Modells wurde ein optimierter Satz von Signalzeitplänen entwickelt. In diesen Plänen wurden grüne Splits, Offsets und Phasenfolgen festgelegt, die die maximale Menge an Verkehrsfluss in jeder Richtung ermöglichen.
Tabelle 1: Gesamtwerte des Netzes
| Netz Effektivitätsmaßnahme | Bestehende Zeitpläne | Simulierte Zeitabläufe |
| Gesamte Reisezeit (Std.) | 718 | 423 |
| Haltestellen/Fahrzeug | 0.6 | 0.54 |
| Haltestellen insgesamt | 20470 | 18441 |
| Durchschnittsgeschwindigkeit (mph) | 12 | 21 |
| Zykluslänge (sec) | 200 | 105 |
| Signalverzögerung/Fahrzeug (sec) | 57 | 25 |
Die simulierten Pläne werden die durchschnittliche Anzahl der Stopps pro Fahrzeug reduzieren, die Durchschnittsgeschwindigkeit um 9 mph erhöhen und die Zykluslänge an wichtigen Kreuzungen reduzieren, um angemessene Verkehrslücken zu schaffen, die ein sichereres Linksabbiegen entlang des Korridors ermöglichen. Es wurden auch wirksame Zeitabstände für Grünabstände entwickelt, um einen gleichmäßigeren Verkehrsfluss mit kürzeren Fahrzeiten zu erreichen.