Επενεργούµενη σηµατοδότηση σε αστικούς κόµβους: Επιλογή µε βάση τον κυκλοφοριακό φόρτο

Transcript

1 Επενεργούµενη σηµατοδότηση σε αστικούς κόµβους: Επιλογή µε βάση τον κυκλοφοριακό φόρτο Σερµπής ηµήτρης Ελλάδα Περίληψη Η ρύθµιση της κυκλοφορίας σε µεµονωµένους κόµβους που παρουσιάζουν σηµαντική και συνεχή κυκλοφορία πραγµατοποιείται µε φωτεινή σηµατοδότηση. Η φωτεινή σηµατοδότηση χωρίζεται σε δύο κατηγορίες, στη σηµατοδότηση σταθερού χρόνου και στην επενεργούµενη από την κυκλοφορία σηµατοδότηση. Στην παρούσα εργασία εξετάστηκε η επιρροή που έχει ο κυκλοφοριακός φόρτος στην επιλογή της σηµατοδότησης σταθερού χρόνου ή της επενεργούµενης σηµατοδότησης. Για την αναπαράσταση της κίνησης των οχηµάτων, χρησιµοποιήθηκε το πρόγραµµα προσοµοίωσης SIGSIM, το οποίο χρησιµοποιεί το µικροσκοπικό µοντέλο κίνησης των οχηµάτων του Gipps. Για τις ανάγκες της διερεύνησης χρησιµοποιήθηκαν 16 πιθανά σενάρια κόµβων, τα οποία συνδύαζαν διαφορετικά χαρακτηριστικά, όπως αριθµός λωρίδων (1 ή 2 ανά πρόσβαση), επιτρεπόµενες κινήσεις οχηµάτων, ποσοστά στρεφόντων οχηµάτων και γεωµετρικά χαρακτηριστικά (πλάτος λωρίδας και ακτίνα στροφής). Η κίνηση των οχηµάτων σε κάθε σενάριο προσοµοιώθηκε για τρία επίπεδα φόρτων (υψηλός, µέσος και χαµηλός). Για κάθε σενάριο, η προσοµοίωση και η ανάλυση πραγµατοποιήθηκε για δύο είδη φωτεινής σηµατοδότησης (σταθερού χρόνου και επενεργούµενης). Ως µέσο αποδοτικότητας της λειτουργίας του κάθε κόµβου χρησιµοποιήθηκε η µέση καθυστέρηση λόγω ύπαρξης φωτεινού σηµατοδότη. Τα αποτελέσµατα έδειξαν ότι το επίπεδο του κυκλοφοριακού φόρτου παίζει σηµαντικό ρόλο στην επιλογή της σωστής κατηγορίας σηµατοδότησης. Τα πλεονεκτήµατα που προσφέρει η επενεργούµενη σηµατοδότηση διαφέρουν από κόµβο σε κόµβο και µπορούν να αποτελέσουν κριτήριο επιλογής ή όχι της επενεργούµενης σηµατοδότησης.

2 1. Εισαγωγή Ο πιο συνήθης τρόπος ρύθµισης και εξυπηρέτησης της κυκλοφορίας σε αστικούς κόµβους είναι η σηµατοδότηση. Η σηµατοδότηση µπορεί να χωριστεί σε δύο µεγάλες κατηγορίες, στην σηµατοδότηση σταθερού χρόνου και στην επενεργούµενη σηµατοδότηση. Από την αρχή της εισαγωγής των αυτοµάτων σηµατοδοτών το 1926, σχεδόν η πλειοψηφία των µελετών αφορούσε την χρησιµοποίηση σηµατοδότησης σταθερού χρόνου. Σηµαντική έρευνα έχει πραγµατοποιηθεί από τους Webster (1958 [1]), Allsop (1971 [2]), Tully (1976 [3]), Improta και Cantarella (1984 [4]) και Heydecker και Dudgeon (1987 [5]). Στην σηµατοδότηση σταθερού χρόνου, πραγµατοποιούνται µετρήσεις ή µελέτες καθορισµού του κυκλοφοριακού φόρτου (και του φόρτου των πεζών) που πρόκειται να εξυπηρετηθεί από τον υπό µελέτη κόµβο και προ-υπολογίζονται βάσει αυτών χρόνοι πρασίνου και κόκκινου που αναλογούν σε κάθε φάση κίνησης των οχηµάτων και των πεζών. Αυτοί οι χρόνοι παραµένουν σταθεροί ανεξαρτήτως της πραγµατικής κίνησης των οχηµάτων και των πεζών κατά τη διάρκεια εφαρµογής των προγραµµάτων σηµατοδότησης. Συνήθως τέτοιου είδους προγράµµατα καθορίζονται για διάφορες χαρακτηριστικές περιόδους της ηµέρας και τα προγράµµατα χρησιµοποιούνται ανάλογα µε την εκάστοτε περίοδο. Στην επενεργούµενη σηµατοδότηση σηµαντική έρευνα έχει πραγµατοποιηθεί από τους Miller (1963 [6]), Robertson και Bretherton (1974 [7]) και Bang (1976 [8]). Βασική αρχή είναι ότι οι χρόνοι πρασίνου δεν προεπιλέγονται, αλλά καθορίζονται απευθείας από τον εκάστοτε κυκλοφοριακό φόρτο, ο οποίος µετριέται από φωρατές. Η επενεργούµενη σηµατοδότηση χωρίζεται σε δύο κατηγορίες, στην επενεργούµενη σηµατοδότηση µη βελτιστοποίησης και στην επενεργούµενη σηµατοδότηση βελτιστοποίησης. Στην επενεργούµενη σηµατοδότηση µη βελτιστοποίησης, η βασική αρχή είναι η εκκένωση των ουρών στα ρεύµατα κυκλοφορίας που έχουν προτεραιότητα κατά τη διάρκεια της εκάστοτε φάσης. Με τη βοήθεια των φωρατών, εκτιµάται ο χρόνος κατά τον οποίο ο κυκλοφοριακός φόρτος πέφτει κάτω από τα επίπεδα της ροής κορεσµού. Η πλέον σηµαντική µέθοδος αυτής της κατηγορίας είναι το σύστηµα D (Department of Transport, 1984, [9]), η οποία αναζητά πότε θα βρεθούν συγκεκριµένης χρονικής διάρκειας κενά (gaps), τα οποία θα υποδεικνύουν ότι τα οχήµατα που έρχονται από το ρεύµα κυκλοφορίας που έχει προτεραιότητα είναι λίγα. Σε αυτήν την περίπτωση, το συγκεκριµένο ρεύµα κυκλοφορίας σταµατάει να έχει πράσινη ένδειξη, αν τα αντίθετα ρεύµατα κυκλοφορίας έχουν ζήτηση. Στην επενεργούµενη σηµατοδότηση βελτιστοποίησης, είναι αναγκαία η γνώση τριών παραµέτρων, οι αφίξεις των οχηµάτων (για ένα συγκεκριµένο χρονικό διάστηµα µελέτης - συνήθως 10 δευτερολέπτων), οι αναχωρήσεις τους καθώς και το µήκος των ουρών. Με βάση αυτά τα στοιχεία, υπολογίζεται ποιο ρεύµα κυκλοφορίας θα πρέπει να έχει πράσινη ένδειξη για το επόµενο χρονικό διάστηµα µελέτης και κατά τη

3 διάρκεια αυτού υπολογίζει ξανά αν µε βάση τα νέα στοιχεία θα πρέπει να υπάρξει αλλαγή προτεραιότητας ή όχι. Η σηµατοδότηση σταθερού χρόνου εφαρµόζεται καλύτερα σε κόµβους όπου ο µέσος όρος άφιξης των οχηµάτων στον κόµβο είναι σχεδόν σταθερός κατά τη διάρκεια εφαρµογής του εκάστοτε προγράµµατος και µπορεί να εξυπηρετηθεί από την κυκλοφοριακή ικανότητα του κόµβου. Για αυτόν τον λόγο, οι αποκλίσεις στην κατανοµή άφιξης των οχηµάτων αντιµετωπίζονται σαν τυχαία γεγονότα. Στην πράξη όµως ο ρυθµός άφιξης των οχηµάτων δεν παραµένει σταθερός και οι αποκλίσεις από τον µέσος όρο µπορεί να είναι µεγάλες µε αποτέλεσµα η σηµατοδότηση σταθερού χρόνου να µην εξυπηρετεί µε αποτελεσµατικό τρόπο τις υπάρχουσες κυκλοφοριακές συνθήκες. Η επενεργούµενη σηµατοδότηση από την άλλη µεριά έχει το σηµαντικό πλεονέκτηµα ότι ανταποκρίνεται καλύτερα στις κυκλοφοριακές συνθήκες και κατανέµει τον χρόνο του κύκλου περισσότερο αποτελεσµατικά στα διάφορα ρεύµατα κυκλοφορίας ανάλογα µε την ζήτηση που αυτά παρουσιάζουν. Ένα σηµαντικό µειονέκτηµά της όµως είναι ότι είναι περισσότερο απαιτητική και υψηλού κόστους. Για την επιλογή της µίας ή της άλλης µεθόδου, σηµαντικότατο ρόλο παίζει ο κυκλοφοριακός φόρτος. Στην παρούσα εργασία µελετήθηκε το κατά πόσο το επίπεδο του κυκλοφοριακού φόρτου µπορεί να οδηγήσει σε διαφορετική επιλογή φωτεινής σηµατοδότησης. 2. Σενάρια προσοµοίωσης Για τις ανάγκες αυτής της εργασίας, εξετάστηκαν δύο τύποι κόµβων, ο κόµβος 4 σκελών και ο κόµβος τύπου Τ, οι οποίοι και χρησιµοποιούνται περισσότερο στην πράξη. Για κάθε τύπο κόµβου, χρησιµοποιήθηκαν δύο κατηγορίες κινήσεων. Για τον κόµβο 4 σκελών, στην πρώτη κατηγορία απαγορεύτηκαν όλες οι αριστερές στροφές και επετράπησαν οι 4 δεξιές στροφές, ενώ στην δεύτερη κατηγορία επετράπησαν οι δύο δεξιές στροφές για την ένα κύριο δρόµο και οι δύο αριστερές στροφές για τον άλλο. Για τον κόµβο τύπου Τ, στην πρώτη κατηγορία επετράπησαν όλες οι κινήσεις εκτός από την µία αριστερή στροφή στον κύριο δρόµο (που θα διέσχιζε την άλλη κατεύθυνση του κύριου δρόµου), ενώ στην δεύτερη κατηγορία, επετράπησαν όλες οι κινήσεις. Για τις στρέφουσες κινήσεις, δύο είδη ποσοστών στρεφόντων οχηµάτων εξετάστηκαν. Όπου υπήρχαν δύο κινήσεις από κάθε κατεύθυνση, είτε το 75% κατευθυνόταν ευθεία και το 25% έστριβε είτε το 50% κατευθυνόταν ευθεία και το 50% έστριβε, εκτός από τον µη κύριο δρόµο στον κόµβο τύπου Τ, όπου τα ποσοστά ήταν πάντα 50% για την ευθεία κίνηση και 50% για την στροφή. Η όλη ανάλυση έγινε και για 1 και για 2 λωρίδες ανά κατεύθυνση. Στην περίπτωση των 2 λωρίδων ανά κατεύθυνση, όταν το 75% των οχηµάτων κατευθυνόταν ευθεία και το 25% έστριβε, θεωρήθηκε ότι τα οχήµατα που πήγαιναν ευθεία µπορούσαν να χρησιµοποιούν και τις δύο λωρίδες, ενώ στην περίπτωση του 50% να επιλέγει την ευθεία κίνηση

4 και το 50% να επιλέγει την στροφή, µια λωρίδα αναλογούσε για κάθε κίνηση (το ίδιο ίσχυε και για τον µη κύριο δρόµο στον κόµβο τύπου Τ). Τα 16 σενάρια προσοµοίωσης παρουσιάζονται στον πίνακα 1. α/α Πίνακας 2: Σενάρια προσοµοίωσης Αρ. Στρέφουσες Είδος κόµβου λωρίδων κινήσεις % στρεφόντων οχηµάτων [1] 4 σκελών 1 δεξιά 25% [2] 4 σκελών 1 δεξιά 50% [3] 4 σκελών 1 αριστερή / δεξιά 25% [4] 4 σκελών 1 αριστερή / δεξιά 50% [5] 4 σκελών 2 δεξιά 25% [6] 4 σκελών 2 δεξιά 50% [7] 4 σκελών 2 αριστερή / δεξιά 25% [8] 4 σκελών 2 αριστερή / δεξιά 50% [9] τύπου Τ 1 δεξιά 25% [10] τύπου Τ 1 δεξιά 50% [11] τύπου Τ 1 αριστερή / δεξιά 25% [12] τύπου Τ 1 αριστερή / δεξιά 50% [13] τύπου Τ 2 δεξιά 25% [14] τύπου Τ 2 δεξιά 50% [15] τύπου Τ 2 αριστερή / δεξιά 25% [16] τύπου Τ 2 αριστερή / δεξιά 50% Σε όλες τις περιπτώσεις χρησιµοποιήθηκε 0% κλίση. Για το πλάτος λωρίδας και την ακτίνα δεξιών και αριστερών στροφών χρησιµοποιήθηκαν τρεις τιµές. Το πλάτος λωρίδας µπορούσε να είναι 3 µέτρα, 3.25 µέτρα και 3.5 µέτρα ενώ τα ζεύγη τιµών για τις στρέφουσες κινήσεις παρουσιάζονται στον πίνακα 2. Πίνακας 2: Ζεύγη δεξιών και αριστερών στροφών για τα σενάρια προσοµοίωσης εξιά στροφή (µέτρα) Αριστερή στροφή (µέτρα) 1 λωρίδα 2 λωρίδες Από τον συνδυασµό των 3 τιµών πλάτους λωρίδας µε τους 3 συνδυασµούς ζευγών στροφών προέκυψαν 9 συνδυασµοί γεωµετρικών χαρακτηριστικών για κάθε σενάριο προσοµοίωσης.

5 Ως µέσο αποδοτικότητας της λειτουργίας των υπό εξέταση κόµβων χρησιµοποιήθηκε το µέγεθος της καθυστέρησης λόγω της ύπαρξης φωτεινών σηµατοδοτών. Ο λόγος για τον οποίο χρησιµοποιήθηκε το συγκεκριµένο µέγεθος είναι ότι αποτελεί χρήσιµο εργαλείο τόσο για την µελέτη του κόµβου όσο και για την οικονοµική του ανάλυση. Στο κάθε σενάριο, η κίνηση των οχηµάτων προσοµοιώθηκε τόσο για σηµατοδότηση σταθερού χρόνου όσο και για επενεργούµενη σηµατοδότηση. Οι προσοµοιώσεις πραγµατοποιήθηκαν για τρία επίπεδα κόµβων, που επιλέχθηκαν βάση του βαθµού κορεσµού που προκαλούσαν στον κόµβο. Για τον υψηλό φόρτο, ο βαθµός κορεσµού ήταν της τάξης του 0.90 µε 1.0, για τον µέσο φόρτο ήταν της τάξης του 0.70 µε 0.80, ενώ για τον χαµηλό φόρτο ήταν µικρότερος του Μεθοδολογία Για τον υπολογισµό των χρόνων πρασίνου στην σηµατοδότηση σταθερού χρόνου (οι οποίοι χρόνοι πρασίνου χρησιµοποιούνται και ως µέγιστοι χρόνοι πρασίνου στην επενεργούµενη σηµατοδότηση στο πρόγραµµα προσοµοίωσης) χρησιµοποιήθηκε το πρόγραµµα SIGSIGN (Silcock and Sang, 1990 [10]) µε κριτήριο την ελαχιστοποίηση της καθυστέρησης. Για την προσοµοίωση της κίνησης των οχηµάτων χρησιµοποιήθηκε το πρόγραµµα προσοµοίωσης SIGSIM (Law and Crosta, 1999 [11]). Το συγκεκριµένο πρόγραµµα προσοµοίωσης χρησιµοποιεί το µαθηµατικό µοντέλο κίνησης των οχηµάτων του Gipps (Gipps, 1981 [12], 1986 [13]). Το SIGSIM µπορεί να χρησιµοποιηθεί για την προσοµοίωση κίνησης οχηµάτων µε 5 διαφορετικούς τρόπους σηµατοδότησης, ανάµεσα στους οποίους είναι η σηµατοδότηση σταθερού χρόνου και η επενεργούµενη σηµατοδότηση συστήµατος D. Ένα σηµαντικό χαρακτηριστικό του προγράµµατος είναι ότι αν η προσοµοίωση γίνει µε διαφορετικό τυχαίο αριθµό γένεσης οχηµάτων, τα αποτελέσµατα θα είναι διαφορετικά λόγω διαφορετικής τυχαίας γένεσης και διασποράς των οχηµάτων. Με αυτόν τον τρόπο η προσοµοίωση κάθε σεναρίου πραγµατοποιήθηκε µε 20 διαφορετικούς τυχαίους αριθµούς γένεσης οχηµάτων και στον υπολογισµό της καθυστέρησης χρησιµοποιήθηκε ο µέσος όρος των 20 επιµέρους προσοµοιώσεων. Με τη βοήθεια του προγράµµατος προσοµοίωσης βρέθηκε σε κάθε περίπτωση η καθυστέρηση λόγω ύπαρξης φωτεινών σηµατοδοτών. 4. Ανάλυση Για κάθε σενάριο προσοµοίωσης, υπολογίστηκε η καθυστέρηση λόγω ύπαρξης φωτεινών σηµατοδοτών για κάθε ένα από τους 9 συνδυασµούς γεωµετρικών χαρακτηριστικών τόσο για την σηµατοδότηση σταθερού χρόνου όσο και για την επενεργούµενη σηµατοδότηση. Στην συνέχεια υπολογίστηκε η ποσοστιαία διαφορά ανάµεσα στην καθυστέρηση λόγω

6 ύπαρξης φωτεινών σηµατοδοτών των δύο κατηγοριών σηµατοδότησης και υπολογίστηκε ο µέσος όρος της ποσοστιαίας διαφοράς και εξετάστηκε το κατά πόσο αυτή η διαφορά είναι στατιστικά σηµαντική. Τα αποτελέσµατα της ανάλυσης παρουσιάζονται στον πίνακα 3. Πίνακας 3: Καθυστέρηση λόγω ύπαρξης φωτεινών σηµατοδοτών µε επενεργούµενη σηµατοδότηση σε σχέση µε σηµατοδότης σταθερού χρόνου για κάθε επίπεδο φόρτου Υψηλός Μέσος Χαµηλός [1] -4.4% -2.4% -3.0% [2] -4.4% -2.1% -3.6% [3] -22.7% -19.5% -4.3% [4] -23.0% -21.5% -5.2% [5] -0.8% 0.0% -0.3% [6] 0.0% -0.7% -0.2% [7] -3.0% -7.4% -9.1% [8] -1.7% -4.2% -6.2% [9] -17.1% -18.5% -2.1% [10] -13.8% -19.8% -4.1% [11] -33.7% -24.3% -7.5% [12] -30.2% -27.1% -4.7% [13] -4.3% -4.5% 1.8% [14] -8.6% -11.2% 0.9% [15] -5.9% -5.8% 1.7% [16] -4.7% -4.6% 3.8% * µε πλάγιους χαρακτήρες είναι οι τιµές που δεν είναι στατιστικά σηµαντικές Τα αποτελέσµατα για τον υψηλό και τον µέσο φόρτο είναι παρόµοια. Η επιρροή που έχει η κατηγορία της φωτεινής σηµατοδότησης είναι φανερή. Η επενεργούµενη σηµατοδότηση σχετίζεται µε στατιστικά µικρότερη καθυστέρηση σε σχέση µε την σηµατοδότηση σταθερού χρόνου σε 14 από τα 16 σενάρια προσοµοίωσης. Στα άλλα 2 σενάρια προσοµοίωσης τα αποτελέσµατα δεν είναι στατιστικά σηµαντικά. Για τον υψηλό φόρτο, το µέγεθος της επιρροής κυµαίνεται από -1.7% έως -33.7%, ενώ για τον µέσο φόρτο το µέγεθος κυµαίνεται από -2.1% έως -27.1%. Ένα µοτίβο που διαφαίνεται από τα παραπάνω αποτελέσµατα είναι ότι στα 6 από τα 8 σενάρια προσοµοίωσης µε 1 λωρίδα ανά κατεύθυνση (σενάρια [3], [4], [9], [10], [11] and [12]), το µέγεθος της επιρροής είναι µεγαλύτερο από ότι στα σενάρια προσοµοίωσης µε 2 λωρίδες ανά κατεύθυνση. Για τον χαµηλό φόρτο, η καθυστέρηση λόγω ύπαρξης φωτεινών σηµατοδοτών στην επενεργούµενη σηµατοδότηση είναι στατιστικά

7 µικρότερη σε 9 από τα 16 σενάρια προσοµοίωσης και στατιστικά µεγαλύτερη σε 2 από τα σενάρια προσοµοίωσης. Το µέγεθος αυτής της επιρροής κυµαίνεται από -9.1% έως 1.8%. 5. Συµπεράσµατα Στην πλειοψηφία των σεναρίων προσοµοίωσης, η επενεργούµενη σηµατοδότηση σχετίζεται µε µικρότερη καθυστέρηση λόγω ύπαρξης φωτεινών σηµατοδοτών σε σχέση µε την σηµατοδότηση σταθερού χρόνου. Αυτό σηµαίνει ότι µε τη βοήθεια των φωρατών που καταγράφουν τον κυκλοφοριακό φόρτο, οι υπολογιζόµενοι ανά τακτά χρονικά διαστήµατα χρόνοι πρασίνου έχουν ως αποτέλεσµα να παρουσιάζονται µικρότερες καθυστερήσεις στα κινούµενα οχήµατα. Με βάση τα αποτελέσµατα αυτής της εργασίας, η επενεργούµενη καθυστέρηση έχει θετική επιρροή στην κυκλοφορία σε όλα τα επίπεδα κυκλοφοριακών φόρτων, αλλά γίνεται φανερό ότι αυτή η επιρροή είναι µεγαλύτερη στον υψηλό και τον µέσο φόρτο. Σε αυτά τα επίπεδα κυκλοφοριακών φόρτων, ο αριθµός των οχηµάτων είναι σαφέστατα µεγαλύτερος από τον αριθµό οχηµάτων στον χαµηλό φόρτο και η επενεργούµενη σηµατοδότηση οδηγεί σε καλύτερη κατανοµή του κύκλου στους εκάστοτε χρόνους πρασίνου στα αντίθετα ρεύµατα κυκλοφορίας από ότι η σηµατοδότηση σταθερού χρόνου. Στην διεθνή βιβλιογραφία υπάρχουν δύο αντικρουόµενες απόψεις όσον αφορά την επενεργούµενη σηµατοδότηση σε υψηλούς φόρτους. Σύµφωνα µε την πρώτη, όταν ο φόρτος είναι υψηλός, η κατανοµή της κίνησης των οχηµάτων δεν παρουσιάζει σηµαντική απόκλιση από τον µέσο όρο, βάση του οποίου υπολογίζονται οι χρόνοι πρασίνου στην σηµατοδότηση σταθερού χρόνου. Αυτό σηµαίνει ότι η επενεργούµενη σηµατοδότηση θα έχει τα ίδια αποτελέσµατα µε την σηµατοδότηση σταθερού χρόνου. Σύµφωνα µε την άλλη άποψη, επειδή πρόκειται για υψηλούς φόρτους, ακόµα και µια µικρή αλλαγή να παρουσιαστεί στην κατανοµή της κίνησης των οχηµάτων, είναι ικανή να οδηγήσει - λόγω της επενεργούµενης σηµατοδότησης - σε καλύτερη κατανοµή του κύκλου και κατά συνέπεια σε σηµαντική µείωση της υπολογιζόµενης καθυστέρησης. Βάση των αποτελεσµάτων αυτής της εργασίας, η δεύτερη άποψη δείχνει να επιβεβαιώνεται. 6. Βιβλιογραφία [1] Webster, F.V. (1958) Traffic signal settings. Road Research Technical Paper, 39. London: HMSO. [2] Allsop, R.E. (1971) Delay-minimising settings for fixed-time traffic signals at a single road junction. Journal of the Institute of Mathematics and its Applications, 8(2), [3] Tully, I.M.S.N.Z. (1976) Synthesis of sequences for traffic signal controllers using techniques of the theory of graphs. OUEL Report 1189/77. University of Oxford.

8 [4] Improta, G. and Cantarella, G.E. (1984) Control system design for an individual signalised junction. Transportation Research, 18B(2), [5] Heydecker, B.G. and Dungeon, I.W. (1987) Calculation of signal settings to minimise delay at a junction. In: Transportation and Traffic Theory (eds N.H. Gartner and N.H.M. Wilson). London: Elsevier. [6] Miller, A.J. (1963). A computer control system for traffic networks. Proceedings of the Second International Symposium on Transportation and Traffic Theory (ed. J. Almond). Paris: OECD, [7] Robertson, D.I. and Bretherton, R.D. (1974) Optimum control of an intersection for any known sequence of vehicle arrivals. Proceedings of the second IFAC/IFIP/IFORS Symposium on Traffic Control and Transportation Systems. [8] Bang, K.L. (1976) Optimal control of isolated traffic signals. Traffic Engineering and Control, 17(7), [9] Department of Transport (1984) MCE 0141: Microprocessor based traffic signal controller for isolated linked and urban traffic control installations. London: Department of Transport. [10] Silcock, J.P. and Sang, A.P. (1990) SIGSIGN: a phase-based optimisation program for individual signal-controlled junctions. Traffic Engineering and Control, 31(5), [11] Law, M. and Crosta D. (1999) SIGSIM user guide part A: SIGSIM theory. University of Newcastle, Transport Operations Research Group and Centre for Transport Studies, University College London. [12] Gipps, P.G. (1981) A behavioural car-following model for computer simulation. Transportation Research, 15B(2), [13] Gipps, P.G. (1986) A model for the structure of lane-changing decisions. Transportation Research, 20B(5), English summary The signal timings can be determined by two kinds of signal operation, the fixed time control and the traffic responsive one. Fixed-time control uses precalculated signal timings, whilst traffic responsive signal control determines the signal timings in real time after taking into account the level of traffic, by getting this information from detectors places in and on the approaches to the junctions. The aim of this paper is to investigate the relation between the traffic flow and the signal control strategy. For the needs of this study, sixteen experimental scenarios with several different characteristics (types of junction - crossroads and T-junction, number of lanes - 1 or 2 lanes per approach, turning movements - right or left turns were either allowed or prohibited and proportions of turning movements - 25% or 50% of the traffic was allowed to turn) were used. Furthermore, different values for the geometrical characteristics of lane width and turning radii were used. The whole analysis was made for three different levels of arrival flow (high, medium and light). The heavy flow would result in a degree of saturation in the range between 0.90 and 1.0 (slight overload), the medium flow in a degree of saturation in the range between 0.70 and 0.80, whilst the light flow would result in a degree of

9 saturation less than The simulations were made for both signal control strategies, the fixed-time and the traffic responsive one. As a measure of operational performance, the rate of delay due to the presence of the signals was used. The analysis was made by using the simulation research tool SIGSIM, which is used to represent traffic under fixed-time control and system D traffic responsive signal control. SIGSIM uses the Gipps car-following traffic model and it has "between runs variability", which means that if it is run twice with different random number seeds, the output will be different. According to the results if this study, the traffic responsive signal control is associated with less delay in the vast majority of the experimental scenarios, be cause the detectors seem to distribute the cycle time in a more efficient way than the fixed-time signal control. It seems that even at medium and especially at heavy flow, the small change that the detectors can make in the changing of the signals (depending on the amount of traffic passing through the junction at that particular time) makes an appreciable difference in the resulting delay. Moreover, at medium and heavy flows, in six of the eight 1 lane scenarios, the traffic responsive signal control seems to result in a bigger decrease in delay compared to fixed-time control than at the 2 lanes scenarios,