مقاله یک مدل پین-ویتهام از شبکه های ترافیک شهری با حضور چراغ راهنمایی و کاربرد آن در بهینه سازی ترافیک

چکیده

Urban road transport is a major civilisational and economic challenge, affecting quality of life and economic activity. Addressing these challenges requires a multidisciplinary approach and sustainable urban planning strategies to mitigate the negative effects of traffic in cities. In this paper, we will introduce an extension of one of the most popular macroscopic traffic simulation models, the Payne-Whitham model. We will investigate how this model, originally designed to model highway traffic on straight road segments, can be adapted to more realistic conditions with arbitrary road network graphs and multiple intersections with traffic signals. Furthermore, we will showcase the practical application of this extension in experiments aimed at optimising traffic signal settings. For computational reasons, these experiments involve the adoption of surrogate models for approximating our extended Payne-Whitham model, and subsequently, we utilise various optimisation algorithms, e.g. SLSQP, resulting in the identification of traffic signal settings that enhance the average speed of cars, thereby facilitating smoother traffic flow.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

حمل و نقل جاده ای شهری یک چالش مهم تمدن و اقتصادی است که بر کیفیت زندگی و فعالیت اقتصادی تأثیر می گذارد.پرداختن به این چالش ها نیاز به یک رویکرد چند رشته ای و استراتژی های برنامه ریزی پایدار شهری برای کاهش اثرات منفی ترافیک در شهرها دارد.در این مقاله ، ما پسوند یکی از محبوب ترین مدل های شبیه سازی ترافیک ماکروسکوپی ، مدل پین-Whitham را معرفی خواهیم کرد.ما بررسی خواهیم کرد که چگونه این مدل ، که در ابتدا برای مدل سازی ترافیک بزرگراه در بخش های مستقیم جاده طراحی شده است ، می تواند با نمودارهای شبکه جاده ای دلخواه و تقاطع های متعدد با سیگنال های ترافیکی با شرایط واقع بینانه تر سازگار شود.علاوه بر این ، ما کاربرد عملی این پسوند را در آزمایشات با هدف بهینه سازی تنظیمات سیگنال ترافیک به نمایش می گذاریم.به دلایل محاسباتی ، این آزمایشات شامل اتخاذ مدل های جانشین برای تقریب مدل گسترده پین-Whitham ما است ، و متعاقباً ، ما از الگوریتم های مختلف بهینه سازی استفاده می کنیم ، به عنوان مثال.SLSQP ، در نتیجه شناسایی تنظیمات سیگنال ترافیک که باعث افزایش متوسط سرعت خودروها می شود و از این طریق جریان ترافیک نرم تر را تسهیل می کند.