Étude sur l'optimisation des feux de circulation et des opérations

Le défi

par Michael Mullen, David Holt, Matthew Snead (SIMGINEERS LLC)

Présenté lors de la Conférence d'hiver sur la simulation 2015

L'optimisation de la synchronisation des systèmes de feux de circulation coordonnés est considérée comme l'une des mesures de gestion du trafic les plus rentables pour réduire les retards, les arrêts, la consommation de carburant et les émissions. Un système de coordination des feux de circulation optimisé permettra un fonctionnement plus fluide du trafic qui augmentera la capacité, diminuera les arrêts et réduira les files d'attente. Le corridor d'étude est une autoroute principale avec une section transversale à cinq voies comprenant deux voies de circulation dans chaque direction et une voie centrale utilisée pour les virages à gauche.

Le modèle d'étude initial a été développé en utilisant les comptages de trafic existants, la géométrie des voies, le contrôle du trafic, les limites de vitesse affichées et la synchronisation des signaux. Plusieurs mesures d'efficacité sont générées à l'aide de SIMIO, notamment : le temps de parcours total, les arrêts par véhicule, la vitesse moyenne et la longueur du cycle. Une fois le modèle de simulation validé, les scénarios simulés sont comparés à l'aide des mesures d'efficacité afin de déterminer l'impact sur la qualité de la circulation.

Introduction

Ce couloir de banlieue très fréquenté accueille plus de 30 000 véhicules par jour, avec une augmentation annuelle moyenne du trafic comprise entre 9 et 10 %. Le corridor du projet comprend sept intersections signalisées et trois intersections non signalisées, y compris une entrée et une sortie non signalisées vers une grande épicerie. Le système actuel connaît de nombreux accidents de la circulation lorsque les voyageurs tentent d'accéder au magasin ou d'en sortir. Une analyse du trafic a été réalisée pour déterminer les schémas de circulation en fonction de l'heure de la journée afin de déterminer le nombre de plans de synchronisation des feux nécessaires pour la durée d'une journée. L'analyse a été réalisée à l'aide du logiciel de modélisation SIMIO. Le modèle a été comparé et calibré par rapport aux conditions observées afin de le valider avant d'analyser les scénarios de plans de synchronisation des feux coordonnés optimisés le long du corridor. Le modèle de simulation validé du corridor est présenté dans la figure 1.

Figure 1 : Modèle de simulation SIMIO

La solution

La logique

Les contraintes sont implémentées dans le modèle en écrivant des expressions générales afin de laisser suffisamment de temps pour les activités standard et les solutions avancées. Les activités standard comprennent le temps nécessaire aux véhicules pour libérer les intersections et aux piétons pour traverser les intersections, tandis qu'une solution avancée est une variable écrite dans la simulation qui déterminera la répartition optimale du temps nécessaire aux véhicules pour entrer et sortir en toute sécurité de certains établissements. Le fractionnement du temps est mis en œuvre aux intersections situées de part et d'autre de ces établissements afin de réduire les accidents et de maintenir des bandes vertes efficaces pour améliorer la fluidité du trafic.

Ce système fonctionne efficacement avec des blocs de longueur inégale et des fractionnements inégaux afin de produire un système avec des bandes vertes efficaces pour améliorer la fluidité du trafic. La complexité de ce corridor réside dans l'attribution de fractionnements efficaces entre les sept intersections temporisées qui permettent d'obtenir un corridor plus sûr. Ce système peut être utilisé pour favoriser une direction par rapport à l'autre, par exemple, le flux de trafic entrant pendant les heures de pointe du matin au détriment du nombre réduit de véhicules circulant dans la direction opposée, et vice versa. Une coordination adéquate de la circulation dans les deux sens peut être mise en œuvre en utilisant certaines combinaisons de longueur de cycle et d'espacement des blocs entre les intersections.

L'impact sur les entreprises

Les résultats

Compte tenu de la géométrie actuelle des voies et de la demande de trafic, un plan d'amélioration de la fluidité du trafic a été élaboré pour le corridor d'étude grâce à des scénarios simulés de plans de synchronisation des horaires. Une fois le modèle calibré, un ensemble optimisé de plans de synchronisation des feux a été développé. Ces plans établissent des séparations vertes, des décalages et des séquences de phases qui permettent de maximiser la progression dans chaque direction.

Tableau 1 : Totaux du réseau

Les plans simulés réduiront le nombre moyen d'arrêts par véhicule, augmenteront la vitesse moyenne de 9 mph, et réduiront la durée du cycle des intersections clés afin de permettre des intervalles de circulation adéquats pour des virages à gauche plus sûrs le long du corridor. Des minutages efficaces de décalage de la bande verte ont également été mis au point pour fluidifier le trafic et réduire les temps de parcours.