Traffic lights optimization of an intersection through the application of metaheuristics

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Gonçalo Oliveira da
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/82849
Resumo: Dissertação de mestrado em Engenharia de Sistemas
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spelling Traffic lights optimization of an intersection through the application of metaheuristicsOtimização dos semáforos de uma interseção através da aplicação de meta-heurísticasParticle swarm optimizationPythonSemáforosSimulation of urban mobilityTraffic lightsEngenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e TecnologiasDissertação de mestrado em Engenharia de SistemasNo nosso dia-a-dia, experienciamos múltiplas situações de congestionamento no trânsito. Estas situações prejudicam a sociedade, especialmente com o aumento do consumo de combustíveis, o elevado número de emissões de gases com efeito de estufa e atrasos na rede de transportes. As interseções reguladas por semáforos são uma das soluções utilizadas para melhorar o fluxo de tráfego, sem a necessidade de alterações dispendiosas e de grande escala à infraestrutura existente. No entanto, aquando da instalação dos semáforos, os seus tempos de ciclo não correspondem necessariamente às necessidades do tráfego. Assim, a otimização dos semáforos surge como uma importante opção para a gestão do tráfego urbano. Esta dissertação visa contribuir para o bem-estar das pessoas nos centros urbanos através do desenvolvimento de um modelo capaz de ajustar os tempos de ciclo dos semáforos ao seu volume de tráfego. Para atingir este objetivo, é utilizada uma estratégia de otimização baseada em simulação composta pelo algoritmo Particle Swarm Optimization combinado com o simulador Simulation of Urban Mobility. Através da minimização do tempo médio de espera dos veículos, esta abordagem tem por objetivo determinar o valor ótimo, ou quase ótimo, para os tempos de ciclo dos semáforos. Assim, o principal foco desta dissertação consiste no estudo e otimização de um cruzamento no centro da cidade de Guimarães, na qual existe uma elevada intensidade de tráfego e um grande número de pedestres, o que causa congestionamento do tráfego. Para isso, inicialmente, o problema one-way-two-lanes é estudado para testar e validar o modelo, bem como para perceber o desempenho do algoritmo consoante diferentes parâmetros, principalmente em termos de taxa de convergência. Os resultados obtidos em ambos os estudos mostram que a estratégia de simulação-otimização reduz efetivamente o congestionamento do tráfego.In everyday routines, there are multiple situations where high traffic congestion can be experienced. This situation harms society, mainly with the rise in fuel consumption, the increase in greenhouse gas emissions and delays in the transportation systems. Traffic light-timed regulated intersections are one of the solutions used to improve traffic flow without the need for large-scale and expensive infrastructure changes. However, at the time of installation, the traffic light cycle times do not match the traffic needs. Thus, traffic light optimization emerges as an important option for urban traffic management. This dissertation aims to contribute to the well-being of people in urban centers through the development of a model capable of adjusting the traffic light cycle times to the traffic volume. To achieve the goal, a simulation-based optimization strategy is used, combining the Particle Swarm Optimization algorithm with the Simulation of Urban Mobility simulator. Through the minimization of the average waiting time of the vehicles, this approach aims to determine the optimal, or near-optimal, value for the traffic light cycle times. In this regard, the main goal of this dissertation is the study and optimization of an intersection in the city center of Guimarães. High traffic intensity and a large number of pedestrians are present at the intersection, which generates traffic congestion. To do so, initially, the one-way-two-lanes problem is studied to test and validate the model. The performance of the algorithm is also analyzed by exploring how different parameters affect its behavior and its convergence rate to the solution. After being validated, the model is then adjusted and applied to solve the main problem. The results obtained in both studies show that the simulation-optimization strategy can effectively reduce traffic congestion.Rocha, Ana Maria A. C.Universidade do MinhoSilva, Gonçalo Oliveira da2022-12-222022-12-22T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/82849eng203189574info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:29:07Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/82849Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:24:04.934400Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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