For decades, simulation technique has been well validated in areas such as computer and communication systems. Recently, the technique has been much used in the area of transportation and traffic forecasting. Several methods have been proposed for investigating complex traffic flows. However, the dynamics of vehicles and diversities of driver characteristics have never been considered sufficiently in these methods, although they are considered important factors in traffic flow analysis. In this paper, we propose a traffic simulation tool called Multi-Agent for Traffic Simulation with Vehicle Dynamics Model (MATDYMO). Road transport consultants, traffic engineers and urban traffic control center managers are expected to use MATDYMO to efficiently simulate traffic flow. MATDYMO has four sub systems: the road management system, the vehicle motion control system, the driver management system, and the integration control system. The road management system simulates traffic flow for various traffic environments (e.g., multi-lane roads, nodes, virtual lanes, and signals); the vehicle motion control system constructs the vehicle agent by using various vehicle dynamic models; the driver management system constructs the driver agent capable of having different driving styles; and lastly, the integrated control system regulates the MATDYMO as a whole and observes the agents running in the system. The vehicle motion control system and driver management system are described in the companion paper. An interrupted and uninterrupted flow model were simulated, and the simulation results were verified by comparing them with the results from a commercial software, TRANSYT-7F. The simulation result of the uninterrupted flow model showed that the driver agent displayed human-like behavior ranging from slow and careful driving to fast and aggressive driving. The simulation of the interrupted flow model was implemented as two cases. The first case analyzed traffic flow as the traffic signals changed at different intervals and as the turning traffic volume changed. Second case analyzed the traffic flow as the traffic signals changed at different intervals and as the road length changed. The simulation results of the interrupted flow model showed that the close relationship between traffic state change and traffic signal interval.
Many control schemes have been proposed for flow-level traffic control. However, flow-level traffic control is implemented only in limited areas such as traffic monitoring and traffic control at edge nodes. No clear solution for end-to-end architecture has been proposed. Scalability and the lack of a business model are major problems for deploying end-to-end flow-level control architecture. This paper introduces an end-to-end transport architecture and a scalable control mechanism to support the various flow-level QoS requests from applications.
In this paper, a novel traffic flow control method based-on ramp metering and speed regulation using an adaptive sliding mode control (ASMC) method along with a deadzoned parameter adaptation law is proposed at a stochastic macroscopic level traffic environment, where the influence of the density and speed disturbances is accounted for in the traffic dynamic equations. The goal of this paper is to design a local traffic flow controller using both ramp metering and speed regulation based on ASMC, in order to achieve the desired density and speed for the maintenance of the maximum mainline throughput against disturbances in practice. The proposed method is advantageous in that it can improve the traffic flow performance compared to the traditional methods using only ramp metering, even in the presence of ramp storage limitation and disturbances. Moreover, a prior knowledge of disturbance magnitude is not required in the process of designing the controller unlike the conventional sliding mode controller. A stability analysis is presented to show that the traffic system under the proposed traffic flow control method is guaranteed to be uniformly bounded and its ultimate bound can be adjusted to be sufficiently small in terms of deadzone. The validity of the proposed method is demonstrated under different traffic situations (i.e., different initial traffic status), in the sense that the proposed control method is capable of stabilizing traffic flow better than the previously well-known Asservissement Lineaire d'Entree Autoroutiere (ALINEA) strategy and also feedback linearization control (FLC) method.
Gao, Guangjun;Tian, Zhen;Wang, Jiabin;Zhang, Yan;Su, Xinchao;Zhang, Jie
Wind and Structures
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v.30
no.4
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pp.325-338
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2020
In this paper, the improvement of the anti-snow performance of a high-speed train (HST) is studied using the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes simulations (URANS) coupled with the Discrete Phase Model (DPM). The influences of the proposed flow control scheme on the velocity distribution of the airflow and snow particles, snow concentration level and accumulated mass in the bogie cavities are analyzed. The results show that the front anti-snow structures can effectively deflect downward the airflow and snow particles at the entrance of the cavities and alleviate the strong impact on the bogie bottom, thereby decrease the local accumulated snow. The rotational rear plates with the deflecting angle of 45° are found to present well deflecting effect on the particles' trajectories and force more snow to flow out of the cavities, and thus significantly reduce the accretion distribution on the bogie top. Furthermore, running speeds of HST are shown to have a great effect on the snow-resistance capability of the flow control scheme. The proposed flow control scheme achieves more snow reduction for HST at higher train's running speed in the cold regions.
Zhang, Fan;Bai, Jing;Li, Xiaoyu;Pei, Changxing;Havyarimana, Vincent
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.4
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pp.1975-1988
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2019
Short-term traffic flow prediction plays an important role in intelligent transportation systems (ITS) in areas such as transportation management, traffic control and guidance. For short-term traffic flow regression predictions, the main challenge stems from the non-stationary property of traffic flow data. In this paper, we design an ensemble cascading prediction framework based on extremely randomized trees (extra-trees) using a boosting technique called EET to predict the short-term traffic flow under non-stationary environments. Extra-trees is a tree-based ensemble method. It essentially consists of strongly randomizing both the attribute and cut-point choices while splitting a tree node. This mechanism reduces the variance of the model and is, therefore, more suitable for traffic flow regression prediction in non-stationary environments. Moreover, the extra-trees algorithm uses boosting ensemble technique averaging to improve the predictive accuracy and control overfitting. To the best of our knowledge, this is the first time that extra-trees have been used as fundamental building blocks in boosting committee machines. The proposed approach involves predicting 5 min in advance using real-time traffic flow data in the context of inherently considering temporal and spatial correlations. Experiments demonstrate that the proposed method achieves higher accuracy and lower variance and computational complexity when compared to the existing methods.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.22
no.3
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pp.15-24
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2022
At present, there are few studies on signal control of pedestrian traffic flow and non-motor traffic flow at intersections. Research on the optimization scheme of mixed traffic flow signal control can coordinate and control the overall traffic flow of pedestrians, non-motor vehicles and motor vehicles, which is of great significance to improve the congestion at intersections. For the traffic optimization of intersections, this paper starts from two aspects: channelization optimization and phase design, and reduces the number of conflict points at intersections from spatial and temporal right-of-way allocation respectively. Taking the classical signal timing method as the theoretical basis, and aiming at ensuring the safety and time benefit of traffic travelers, a channelization optimization and signal control scheme of the intersection is proposed. The channelization and phase design methods of intersections with motor vehicles, non-motor vehicles and pedestrians as objects are discussed, and measures to improve the channelization optimization of intersections are proposed. A multi-objective optimization model of intersection signal control was established, and the model was solved based on NSGA-II algorithm.
In the companion paper, the composition and structure of the MATDYMO (Multi-Agent for Traffic Simulation with Vehicle Dynamic Model) were proposed. MATDYMO consists of the road management system, the vehicle motion control system, the driver management system, and the integration control system. Among these systems, the road management system and the integration control system were discussed In the companion paper. In this paper, the vehicle motion control system and the driver management system are discussed. The driver management system constructs the driver agent capable of having different driving styles ranging from slow and careful driving to fast and aggressive driving through the yielding index and passing index. According to these indices, the agents pass or yield their lane for other vehicles; the driver management system constructs the vehicle agents capable of representing the physical vehicle itself. A vehicle agent shows its behavior according to its dynamic characteristics. The vehicle agent contains the nonlinear subcomponents of engine, torque converter, automatic transmission, and wheels. The simulation is conducted for an interrupted flow model and its results are verified by comparison with the results from a commercial software, TRANSYT-7F. The interrupted flow model simulation is implemented for three cases. The first case analyzes the agents' behaviors in the interrupted flow model and it confirms that the agent's behavior could characterize the diversity of human behavior and vehicle well through every rule and communication frameworks. The second case analyzes the traffic signals changed at different intervals and as the acceleration rate changed. The third case analyzes the effects of the traffic signals and traffic volume. The results of these analyses showed that the change of the traffic state was closely related with the vehicle acceleration rate, traffic volume, and the traffic signal interval between intersections. These simulations confirmed that MATDYMO can represent the real traffic condition of the interrupted flow model. At the current stage of development, MATDYMO shows great promise and has significant implications on future traffic state forecasting research.
1. Introduction of Camera Detection system Camera Detection system is an equipment that can detect realtime traffic information by image processing techniques. This information can be used to analyze and control road traffic flow. It is also used as a method to detect and control traffic flow for ITS(Intelligent Transportation System). Traffic information includes speed, head way, traffic flow, occupation time and length of queue. There are many detection systems for traffic data. But video detection system can detect multiple lanes with only one camera and collect various traffic information. So it is thought to be the most efficient method of all detection system. Though the...
Journal of Korea Society of Digital Industry and Information Management
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v.18
no.4
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pp.23-30
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2022
Recently, traffic congestion and environmental pollution have occurred due to population concentration and vehicle increase in large cities. Various studies are being conducted to solve these problems. Most of the traffic congestion in cities is caused by traffic signals at intersections. This paper proposes a dynamic traffic light control (DTLC) scheme to support safe vehicle operation and smooth traffic flow using real-time traffic information based on VANET. DTLC receives instantaneous speed and directional information of each vehicle through road side units (RSUs) to obtain the density and average speed of vehicles for each direction. RSUs deliver this information to traffic light controllers (TLCs), which utilize it to dynamically control traffic lights at intersections. To demonstrate the validity of DTLC, simulations were performed on average driving speed and average waiting time using the ns-2 simulator. Simulation results show that DTLC can provide smooth traffic flow by increasing average driving speed at dense intersections and reducing average waiting time.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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