Áp dụng thuật toán di truyền để tối ưu hoá đa mục tiêu hệ thống nhiều đèn tín hiệu dựa trên mô phỏng giao thông

Tóm tắt: Bài báo trình bày một phương pháp kết hợp công cụ mô phỏng VISSIM và thuật toán di truyền (Genetic algorithm) để tối ưu hoá đa mục tiêu, đa biến (chu kỳ và thời gian xanh) của một hệ thống gồm ba đèn tín hiệu giao thông trong điều kiện giao thông hỗn hợp với thành phần xe máy chiếm ưu thế như ở Việt Nam. Kết quả cho thấy, ở cả giờ thấp điểm và giờ cao điểm, các chu kỳ đèn tối ưu giúp giảm tối đa khoảng xấp xỉ 20% thời gian di chuyển qua khu vực giao lộ của cả xe máy lẫn xe buýt. Chiều dài dòng chờ xe lớn nhất tại các giao lộ giảm rõ rệt khi dùng chu kỳ đèn tối ưu so với dùng chu kỳ đèn cố định quan sát được. Ngoài ra, tốc độ hội tụ nhanh của thuật toán dựa trên nền mô phỏng VISSIM trong khoảng 20 thế hệ di truyền đảm bảo việc tối ưu hóa trên máy tính trong phòng thí nghiệm (offline) có thể thực hiện dễ dàng.

Từ khóa: Thuật toán di truyền, mô phỏng vi mô, tối ưu hóa đa mục tiêu, điều khiển đèn, giao thông thông minh.

Abstract: The paper presents an approach that combines VISSIM simulation package and genetic algorithm (GA) to implement a multi-objective optimization of signal control for three consecutive junctions. This was done in Vietnam where traffic is heterogeneous and dominant by motorcycles. The results show that in peak and offpeak time, the optimized cycles and green times helped reduce a maximum of around 20% travel time through the study area for both motorcycles and buses. For maximum queue length at junctions, a significant reduction was recorded if using the optimum ones rather than the present observed ones. Besides, that fact that the solution could be found fast within around 20 generations facilitates and make feasible the offline optimal computers.

Giao thông ở các thành phố lớn ngày càng ắch tắc nghiêm trọng. Giao thông của các phương tiện cá nhân đang gây sức ép lên hệ thống cơ sở hạ tầng đường sá. Do vậy, việc quản lý giao thông càng có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm nhẹ UTGT. Trong khi các thành phố lớn ở Việt Nam còn chưa đủ điều kiện để có được hệ thống giao thông thông minh, vai trò của việc tối ưu hóa hệ thống đèn tín hiệu giao thông theo các thời điểm khác nhau trong ngày là rất cần thiết.

Chi tiết tham khảo Tạp chí GTVT số tháng 10/2014