Optimierung von Signalzeitenplänen nach dem Gleichgewichtsprinzip.

Abstract

Lichtsignalanlagen sind das entscheidende Steuerungselement für den Straßenverkehr an Knotenpunkten. Die Arbeit stellt ein neuartiges Verfahren für die Optimierung von Signalplänen bei vorgegebener Signalstruktur vor. Im Unterschied zu bisher bekannten Verfahren für die signalgruppenorientierte Optimierung, die meistens auf Theorien aus dem "Operations Research" oder auf "Trial and Error"-Mechanismen basieren, wird hier ein neuer Optimierungs-Algorithmus vorgestellt, bei dem der Signalzeitenplan einem mechanischen System nachempfunden wird. Die Optimierung des Signalzeitenplans wird durch Ermittlung des Gleichgewichtszustandes des analogen mechanischen Systems erzielt. Die Summe der potenziellen Energie des mechanischen Systems repräsentiert die Optimierungskriterien. Diese potenzielle Energie wird bei der Ermittlung des Gleichgewichtszustandes des mechanischen Systems minimiert. Die Ermittlung des Optimums bzw. des Gleichgewichtszustandes wird ihrerseits in Anlehnung an die Relaxationsmethode oder/und in Anlehnung an die Momente-Verteilungs-Methode von Cross durchgeführt, die in der klassischen Baustatik angewendet werden. Dieser Optimierungs-Algorithmus kann für alle konvexen und viele nicht-konvexe Funktionen (Maximierung der Kapazität, Minimierung der Summe der Wartezeiten etc.) eingesetzt werden. Da dieses Optimierungsverfahren besonders schnell ist und da die Struktur und alle charakteristischen Informationen des Signalzeitenplans bei jedem Schritt der Optimierung weitergegeben werden, ist dieses Optimierungsverfahren besonders dazu geeignet, bei der dynamischen Optimierung, d.h. On-Line-Optimierung des Signalzeitenplans (z.B. Grünzeitenmodifikation, Optimierung der Umlaufzeit, ÖPNV-Anforderung etc.), eingesetzt zu werden. Das Prinzip dieses Verfahrens kann auch ohne Weiteres auf ein Netz von koordinierten Lichtsignalanlagen an mehreren benachbarten Knotenpunkten übertragen werden. goj/difu