Optimize edilmiş bulanık mantık yöntemi ile izole sinyalize kavşak kontrolü
Isolated signalized intersection control by optimized fuzzy logic method
Yazar: ERDEM DOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. ALİ PAYIDAR AKGÜNGÖR
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Trafik = Traffic ; Ulaşım = Transportation
Dizin: Bulanık mantık = Fuzzy logic ; Ulaşım = Transportation

Özet:
Bu çalışmada, izole kavşakların kontrolü için mevcut kontrol sistemlerinin yerine kullanılabilecek yeni Bulanık Mantık Tabanlı Sinyal Denetim Sistemi (BMT-SDS) geliştirilmiştir. Geliştirilen BMT-SDS içinde iki adet ana bulanık mantık tabanlı modül bulunmaktadır. İlk modül, kavşağa ait şeritlerdeki trafik yoğunluğuna göre yeşil faz olarak seçilen fazın süresini ayarlamaktadır, ikinci modül ise yeşil süresi sona ermiş ve uzatma kararı verilmiş olan fazın, uzatılma sürelerini belirlemektedir. 

BMT-SDS' in farklı kavşak geometrileri ve trafik akım koşulları altında verdiği tepkileri ölçebilmek için yeni bir mikroskobik trafik simülasyon programı geliştirilmiş olup, Kırıkkale Üniversitesi Trafik Simülasyon Programı (KU-Trsim) olarak isimlendirilmiştir. KU-Trsim' in geçerliğinin kanıtlanması için arazi gecikme verileri ile simülasyon gecikme verileri karşılaştırılmış ve R2 değeri 0,98 olarak elde edilmiştir.

Günümüzde sık olarak kullanılan Ön Zamanlı Sinyal Denetim Sistemi (OZ-SDS), BMT-SDS ve Tam Uyarmalı Sinyal Denetim Sistemi (TU-SDS) ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmada her kavşak türü için 15 farklı trafik durumu seçilmiştir. Sonuç olarak, BMT-SDS' in gecikme değerleri diğer iki sistem ile karşılaştırıldığında % 20 ile % 60 arasında daha düşük çıktığı gözlenmiştir.
BMT-SDS' in farklı trafik akımlarına daha iyi adapte olabilmesi için, BMT-SDS üyelik fonksiyonları iki aşamalı olarak optimize edilmiştir. Birinci aşamada, her bir bulanık kümeye ait en küçük ve en büyük sınır değerleri, geliştirilen Bulanık Mantık Sınır Arama Programı (BM-SAP) ile en iyilenmiştir. İkinci aşamada ise, elde edilen sınır değerlerine sahip bulanık kümelerin üçgen üyelik fonksiyonlarına ait alt, orta ve üst değerlerinin en iyi durumları Genetik Algoritma (GA) ile araştırılmıştır. Ayarlanmış BMT-SDS' ler ile ilk durumdaki BMT-SDS' ler karşılaştırıldığında % 2,78 ile % 32,48 arasında iyileşmelerin oluştuğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, a new Fuzzy Logic Based Signal Control System (FLB-SCS) is developed for signal controls instead of existing control systems. There are two main modules in FLB-SCS which are based on fuzzy logic. First module is determining green signal length of selected phase which is determined with considering traffic densities on intersection lanes. Second module is determining the extension time of the phase whose time is over and decided to extend. 

A microscopic traffic simulation program whose is named as Kırıkkale University Traffic Simulation Program (KU-Trsim) was developed to evaluate the reactions of FLB-SCS under different intersection geometry and traffic flow circumstances. To validate, accuracy of KU-Trsim delay results, they were compared with field results and R2 value was obtained around 0.98.

FLB-SCS was compared with pre-timed signal control and fully actuated signal control on three leg and four leg intersection. There were 15 different traffic flow used for each intersection. Results show that FLB-SCS can decrease the delays between 20 % and 60 % compared to the other two systems.

FLB-SCS' fuzzy logic membership functions were optimized in two step to adapt the controller to various traffic flow conditions. In first stage, minimum and maximum range of each fuzzy set values were searched with developed Fuzzy Logic Range Search Program (FL-RSP). In second stage, each triangle shaped membership function's low, middle and high values' best positions were tuned with using Genetic Algorithm (GA). Comparison between tuned FLB-SCS' and original FLB-SCS' results shows that optimized control systems have better delay results between 2.78 % and 32.48 %.