Differential Evolution Based Numerical Variable Speed Limit Control Method with a Non-Equilibrium Traffic Model

Irena Strnad (Avtor), Rok Marsetič (Avtor)

Povzetek

This paper introduces a numerical variable speed limit (VSL) control method on a motorway, modeled by the system of partial differential equations (PDEs) of a non- equilibrium continuum traffic model. The method consists of a macroscopic simulation (i.e., numerical solution of the system of PDEs of the continuum model), introduction of the solution-based cost function and numerical optimization with a differential evolution algorithm (DE). Due to the numerical solution scheme, the method enables application of a wide range of continuum traffic models without prior discretization of PDEs. In this way, the method overcomes the limitations of the basic continuum models and represents a step towards more accurate traffic modelling in control strategies. In this paper, we determine optimal variable speed limits with the DE algorithm on a motorway section modeled by the modified switching curve model, which is a non-equilibrium continuum model consistent with the three-phase traffic flow theory. The effectiveness of the determined variable speed limits is validated using microsimulations of the test section, which show promising reductions of queue lengths and number of stops.

Ključne besede

diferencialna evolucija;optimalna kontrola;numerična metoda;kontinuitetni model prometnega toka;spremenljive omejitve hitrosti;differential evolution;optimal control;numerical method;continuum traffic flow model;variable speed limit;

Podatki

Jezik:	Angleški jezik
Leto izida:	2023
Tipologija:	1.01 - Izvirni znanstveni članek
Organizacija:	UL FGG - Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo
UDK:	656.1
COBISS:	137155587
ISSN:	2227-7390
Št. ogledov:	62
Št. prenosov:	6
Ocena:	0 (0 glasov)
Metapodatki:

Ostali podatki

Sekundarni jezik:	Slovenski jezik
Sekundarni naslov:	Vodenje prometa s spremenljivimi omejitvami hitrosti na podlagi algoritma diferencialne evolucije z uporabo neravnovesnega kontinuitetnega modela
Sekundarni povzetek:	): V članku je predstavljena numerična metoda za vodenje prometa s spremenljivimi omejitvami hitrosti na avtocesti, ki je modelirana s sistemom parcialnih diferencialnih enačb neravnovesnega kontinuitetnega makroskopskega modela. Metoda je sestavljena iz makroskopske simulacije (tj. numerične rešitve sistema PDE kontinuitetnega modela), uvedbe kriterijske funkcije in numerične optimizacije z algoritmom diferencialne evolucije (DE). Ker metoda vsebuje numerično reševanje sistemov PDE brez predhodne diskretizacije PDE, omogoča aplikacijo naprednejših kontinuitetnih makroskopskih modelov. Na tak način metoda predstavlja korak k natančnejšemu modeliranju prometa v strategijah vodenja prometa. V prispevku smo določili spremenljive omejitve hitrosti na avtocestnem odseku, ki smo ga modelirali z modificiranim modelom krivulje preklapljanja, ki je neravnovesni kontinuitetni makroskopski model, skladen s trifazno teorijo prometnega toka. Učinkovitost t akšnega vodenja prometa je preverjena z mikrosimulacijami testnega odseka, ki prikazujejo pomembno zmanjšanje dolžin kolon in števila ustavljanj.
Sekundarne ključne besede:	diferencialna evolucija;optimalna kontrola;numerična metoda;kontinuitetni model prometnega toka;spremenljive omejitve hitrosti;
Vrsta dela (COBISS):	Članek v reviji
Strani:	17 str.
Letnik:	ǂVol. ǂ11
Zvezek:	ǂiss. ǂ2, art. 265
Čas izdaje:	2023
DOI:	10.3390/math11020265
ID:	19126946