L’optimisation des temps de vert et des temps de cycle se rapportent chacune à des ISL isolées. En revanche, l’optimisation des temps de décalage d’ISL sert à optimiser le décalage entre les temps de feux de nœuds voisins de telle sorte que les véhicules puissent franchir plusieurs ISL successives au vert. L’objectif général est de minimiser le temps d’attente total de tous les véhicules aux ISL.
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Nota : Les attributs de la géométrie des nœuds n’ont aucun impact pour cette procédure. En particulier, la position des lignes d’arrêt des voies ne jouent aucun rôle. Les nœuds et macronœuds régulés par feux auxquels aucune ISL n’est assignée ou dont l’ISL est désactivée ne sont pas pris en considération pour la coordination des feux. |
Exemple
Nous illustrons les données du problème à l’aide du réseau exemple représenté dans l’Illustration 76.
Illustration 76 : Réseau exemple pour la coordination des feux
Dans le réseau dans l’Illustration 76, les six nœuds intérieurs sont équipés d’ISL, les nœuds extérieurs servent uniquement à connecter les quatre zones. Des charges de tronçons et de mouvements au nœud sont prédéfinies par une affectation. L’affectation des voies est fondamentalement définie de telle sorte que pour chaque voie d’accès d’un nœud, il existe une voie mixte pour les mouvements directs et les tourne-à-droite et un élargissement de 100 m de long pour les tourne-à-gauche. Des voies supplémentaires sont assignées uniquement aux voies d’accès avec une charge de trafic particulièrement forte. Toutes les ISL présentent les mêmes temps de feux (Illustration 77).
Illustration 77 : Répartition des temps de verts pour tous les nœuds, avec un intervalle de temps suivant pour les tourne-à-gauche
Avec un temps de cycle de 80 s, les mouvements directs et les tourne-à-droite ont un temps de vert de 30 s chacun, les lignes de feux pour les tourne-à-gauche sont au vert pour 5 s supplémentaires et protégées pendant ce temps.
Les temps de feux et l’affectation des voies sont sélectionnés de telle sorte que la capacité résultante soit suffisante pour tous les mouvements au nœud. Des temps d’attente peuvent néanmoins survenir lorsque des ISL voisines sont mal coordonnées. Pour l’exemple, nous admettons dans un premier temps un temps de décalage de 0 s pour toutes les ISL. Le résultat d’affectation représenté par des barres de tronçons résulte de la superposition de sept chemins, dont l’un est mis en évidence dans l’Illustration 78.
Illustration 78 : Un chemin à travers le réseau exemple franchit une ISL aux nœuds 7003, 8003, 8002 et 9002
Ce chemin traverse les nœuds régulés par feux 7 003, 8 003, 8 002 et 9 002. Les véhicules quittant le nœud 7 003 en direction du nœud 8 003 forment un peloton au départ qui démarre au début du temps de vert, c.-à-d. à la seconde 0. Le temps de parcours tChg sur le tronçon de 7 003 vers 8 003 s’élève à 38 s. Sans tenir compte de la résorption de pelotons, l’avant du peloton atteint donc le nœud 8 003 à la seconde 38. La répartition des vitesses réelles des véhicules entraîne effectivement une résorption du peloton initialement compact (Illustration 79).
Illustration 79 : Qualité de la coordination pour la voie d’accès ouest au nœud 8003
Le diagramme de gauche montre le taux d’arrivées en fonction de la seconde du cycle. Les premiers véhicules arrivent à la seconde 30, le taux d’arrivées augmente ensuite en flèche et décroît à partir de la seconde 52. La ligne de feux pour la suite du trajet présente également un temps de vert compris entre les secondes 0 et 30, la majorité du peloton atteint donc le nœud au rouge. Le deuxième diagramme montre l’évolution correspondante de la longueur de congestion et le troisième diagramme le temps d’attente résultant en secondes de véhicules en fonction de la seconde d’arrivée. En totalisant toutes les arrivées, on obtient un temps d’attente total de 19 069 secondes de véhicules, ce qui équivaut à une moyenne de 39,20 secondes par véhicule. Ceci est un exemple de mauvaise coordination.
La situation est beaucoup plus favorable au nœud 8 002 (Illustration 80).
Illustration 80 : Qualité de la coordination pour la voie d’accès nord au nœud 8002
Le peloton démarre de nouveau à la seconde 0 et le temps de parcours du tronçon 8 003 - 8 002 est semblable au temps précédent avec tChg = 41 s, mais la ligne de feux 4 pour la suite du trajet présente un temps de vert de la seconde 40 à 75 pour les tourne-à-gauche au nœud 8 002. La plus grande partie du peloton y arrive pendant le temps de vert, les files d’attente sont nettement plus courtes et le temps d’attente total ne s’élève qu’à 1 608,80 secondes de véhicules (en moyenne 4,37 secondes par véhicule).
L’objectif de la coordination des feux dans cet exemple simple serait de modifier le décalage entre les nœuds 7 003 et 8 003 de telle sorte que le peloton si possible entier atteigne le nœud 8 003 au vert et que le décalage favorable entre les nœuds 8 003 et 8 002 soit simultanément conservé. Dans la mesure où une coordination favorable doit être atteinte non pas pour un mais pour plusieurs chemins simultanément (sept dans l’exemple), la coordination des feux minimise généralement le temps d’attente total de toutes les ISL par modification des temps de décalage.
Modèle
La coordination des feux dans Visum est adaptée pour l’optimisation d’ISL dans un réseau, pas uniquement le long d’un couloir linéaire tel que dans le cas de l’optimisation classique d’ondes vertes. Cette section décrit comment le modèle d’optimisation, que Visum résout en employant une procédure standard pour une optimisation mixte entière linéaire, est élaboré. Tous les attributs décrivant les données d’entrée et de sortie de la procédure figurent dans la section suivante (Attributs d’entrée ayant un impact lors de la coordination des feux).
Une bonne coordination suppose que les ISL présentent soit des temps de cycle identiques soit des temps de cycle étant des multiples (par exemple 2/1). De plus, les ISL doivent être proches les unes des autres, car, dans le cas contraire, le peloton se résorbe tellement jusqu’à l’arrivée à la prochaine ISL que les arrivées sont pratiquement distribuées uniformément et qu’on ne peut influer sur le temps d’attente par choix du décalage. Pour cette raison, il n’est généralement pas judicieux de coordonner toutes les ISL dans un réseau. Vous spécifiez quelles ISL sont à coordonner en définissant des groupes de coordination des feux et en leur assignant des ISL (Utilisation : Gérer les groupes de coordination des feux). Par défaut, les ISL ne sont assignées à aucun groupe de coordination des feux et ne sont pas coordonnées.
Définissez pour chaque groupe de coordination des feux le nombre de temps de cycle autorisés pour les ISL correspondantes. Vérifiez que les temps de cycle permettent une coordination. On ne peut en principe coordonner deux ISL avec des temps de cycle de 60 s et 65 s, car pour chaque cycle les pelotons arrivent à une seconde du cycle différente. Des temps de cycle adaptés présentent un PPCM (plus petit commun multiple) peu élevé, par exemple la famille { 60 s, 80 s, 120 s } avec PPCM = 240 s. La coordination des feux optimise les temps de décalage séparément pour chaque groupe de coordination des feux et tient uniquement compte à cet effet des ISL dont le temps de cycle fait partie des temps de cycle autorisés du groupe. Les ISL avec un temps de cycle différent sont ignorées et enregistrées dans le fichier de messages.
L’aspect décisif pour la coordination est le comportement du peloton de véhicules lors du trajet d’une ISL à l’ISL suivante. Visum détermine des pelotons en analysant le résultat d’affectation pour un ou plusieurs segments de la demande TI sélectionnés. À partir des chemins de l’affectation enregistrés, Visum détermine combien de véhicules franchissent d’abord la ligne de feux LF1 de l’ISL1 puis la ligne de feux LF2 de l’ISL2 sur leur chemin. Nous désignons une telle combinaison de deux lignes de feux successives avec une charge par chemin partiel de coordination ou par chemin partiel en forme abrégée.
Un chemin partiel est pertinent pour la coordination lorsque les propriétés suivantes s’appliquent :
- Le chemin partiel commence et finit à des ISL du même groupe de coordination
- Le chemin partiel ne comprend pas de nœud du type de régulation all-way stop (arrêt toutes directions)
- Le chemin partiel traverse des nœuds du type de régulation signalisation statique uniquement dans le sens du flux principal
- Le chemin partiel ne traverse aucun autre nœud régulé par feux
- Le temps de parcours sur le chemin partiel est suffisamment court pour qu’un peloton pertinent continue d’exister (pour plus de précisions, voir ci-après)
- Aucun tronçon du chemin partiel ne dépasse le seuil de l’occupation
Hormis la première condition, toutes les conditions visent à ce qu’un peloton continue d’exister tout au long du chemin partiel.
L’optimisation traite le déroulement du trafic sur tous les chemins partiels indépendamment pour chaque chemin partiel. Dans tous les cas, on part du principe qu’au sein d’un cycle, tous les véhicules démarrent en peloton au début du temps de vert. Cela signifie qu’à partir du début du vert, des véhicules s’écoulent avec le débit de saturation qmax jusqu’à ce que la charge par cycle soit nulle. Le constant suivant s’applique :
N désigne le nombre de voies efficace pour le mouvement au nœud. Si le temps de vert ne suffit pas pour que la charge d’affectation revenant à un cycle s’écoule avec qmax, Visum ignore la charge en excédent et enregistre une indication correspondante dans le fichier de messages.
La formule de propagation de pelotons selon Robertson décrit la résorption du peloton due uniquement à des vitesses de véhicules différentes. Ce modèle réalise une division discrète du temps en pas temporels (de chacun 1 s dans Visum) et représente le nombre de véhicules arrivant au bout d’un chemin partiel à l’instant t‘ sous forme de fonction du nombre de véhicules démarrant au début du chemin partiel à des instants t < t‘.
où
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q‘t |
Nombre de véhicules arrivant au bout du chemin partiel dans le pas temporel t |
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qt |
Nombre de véhicules démarrant au début du chemin partiel dans le pas temporel t |
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F |
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T |
Temps de parcours tChg sur le chemin partiel |
avec des constantes prédéfinies Pour le calcul des longueurs de congestion, on part du principe idéal qu’il existe des voies individuelles de longueur suffisante pour des lignes de feux isolées sur une voie d’accès. Pour la coordination des feux, Visum suppose généralement des files d’attente « verticales », c.-à-d. que le programme ne tient pas compte de congestions s’étalant en amont sur plusieurs tronçons ou influant sur la capacité des mouvements au nœud d’autres lignes de feux.
Visum calcule une série d’indicateurs largement utilisés dans la littérature spécialisée pour l’évaluation de la qualité de la coordination. Dans les formules qui suivent, CT désigne toujours le temps de cycle, GT le temps de vert et qt le nombre de véhicules arrivant au nœud dans le pas temporel t.
Indice de peloton = 
où 
Cet indicateur mesure l’« écart » d’un profil de charge par rapport à une distribution uniforme. La valeur varie entre 0 (distribution uniforme) et 2 (pour un peloton prononcé). Une valeur élevée signifie qu’une coordination en vaut la peine pour ce nœud, car les arrivées de véhicules sont concentrées sur une partie du temps de cycle de sorte qu’on ait une chance d’y placer le temps de vert en modifiant le temps de décalage.
Véhicules au vert = 
.
Cet indicateur mesure directement le degré d’efficacité de la coordination. Il détermine quelle part de la charge franchit le nœud sans arrêt à l’ISL.
Proportion de peloton = 
Cet indicateur mesure également le degré d’efficacité de la coordination, des valeurs élevées signifiant une bonne coordination. On obtient des valeurs particulièrement élevées lorsqu’une grande part de véhicules arrivent au vert malgré une part de temps de vert faible.
La proportion de peloton PP constitue la base de l’indicateur ArrivalType pertinent pour le calcul des temps d’attente conformément au HCM.
ArrivalType = 
La longueur de congestion queuet à une ligne de feux à la seconde de cycle t provient de la différence des afflux et écoulements cumulés. Lors du calcul, Visum détermine également le temps d’arrêt des temps de parcours avec une heure d’arrivée donnée dans la file d’attente et le temps d’attente moyen et total à partir de ce dernier.
Attributs d’entrée ayant un impact lors de la coordination des feux
Les éléments de réseau et les attributs d’entrée contenus dans la Table 118 interviennent dans la coordination des feux.
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Nota : Les attributs de la géométrie des nœuds, par exemple la position des lignes d’arrêt, n’ont aucun impact lors de la coordination des feux. |
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Élément de réseau |
Attributs |
Remarque |
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Chemins TI |
Charge |
Provenant de l’affectation |
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Tronçons, mouvements au nœud, macromouvements au nœud |
Un attribut au choix |
interprété comme temps de parcours et additionné pour déterminer le temps de parcours sur un chemin partiel |
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ISL avec toutes les composantes |
tous |
Temps de feux, temps de cycle, assignation de lignes de feux aux voies tournantes, choix d’une ISL de référence à laquelle le temps de décalage = 0 est appliqué. |
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Groupes de coordination des feux |
Famille de temps de cycle et ISL assignée |
Regroupement des ISL à coordonner en commun |
Table 118 : Attributs d’entrée ayant un impact lors de la coordination des feux
Attributs de sortie lors de la coordination des feux
L’impact de la coordination des feux consiste en premier lieu à appliquer la valeur optimale pour l’attribut Décalage de l’ISL coordonnée.
En outre, tous les indicateurs mentionnés précédemment pour la mesure de la qualité de coordination peuvent être calculés. Leur définition se rapporte dans un premier temps à un seul chemin partiel. Pour simplifier l’affichage des résultats dans la représentation graphique du réseau, Visum agrège les valeurs de tous les indicateurs pour les tronçons et enregistre les résultats dans des attributs de tronçon. Visum applique une valeur aux attributs pour tous les tronçons d’accès d’un nœud régulé par feux dont la charge est > 0. Tous les attributs de tronçon pour les résultats de la coordination des feux sont contenus dans la Table 119.
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Nota : L’attribut ArrivalType Coord. d’ISL est caractérisé par le composant de nom Coord. d’ISL en tant que données de sortie de la coordination des feux. Il n’est pas identique à l’attribut ArrivalTypeACI, qui sert de données d’entrée pour le calcul d’ACI. Si vous souhaitez calculer le temps généralisé ACI avec un ArrivalType correspondant aux temps de décalages configurés, exécutez d’abord la procédure Analyse du temps de décalage d’ISL et copiez les valeurs de ArrivalType Coord. d’ISL dans l’attribut ArrivalTypeACI. |
Paramètres de procédure
Outre les attributs des éléments de réseau, les paramètres de procédure contenus dans la Table 120 règlent la coordination des feux.
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Nom |
Plage de valeurs (par défaut) |
Signification |
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Analyse automatique |
Bool (True) |
Après la coordination des feux, les attributs de tronçon de sortie sont mis à jour automatiquement. |
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Ensemble de groupes de coordination |
Ensemble de groupes de coordination (tous) |
La coordination est facultativement exécutée uniquement pour les groupes de coordination des feux sélectionnés. |
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Ensemble de segments de la demande |
Ensemble de segments de la demande TI affectés (tous les segments de la demande TI affectés) |
Les chemins partiels sont facultativement déterminés uniquement à partir des chemins d’affectation de segments de la demande sélectionnés. |
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Occupation max. |
Double > 0 (80 %), en pour cent |
Lorsque l’occupation est dépassée sur un tronçon du chemin partiel, le chemin partiel est ignoré pour la coordination, car aucun peloton ne continue d’exister avec une occupation trop élevée. |
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Indice de peloton minimum |
Double > 0 (0,4) |
Lorsque l’indice de peloton est inférieur à ce seuil à la fin du chemin partiel, le chemin partiel est ignoré pour la coordination, car le peloton n’est pas assez prononcé. |
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AlphaRobertson |
Double > 0 (0,35) |
Paramètre pour la formule de propagation de pelotons selon Robertson |
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BêtaRobertson |
Double > 0 (0,8) |
Paramètre pour la formule de propagation de pelotons selon Robertson |
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AttributTParcoursTronçons |
Attribut de tronçon numérique (ValAdd1) |
Lors du calcul du temps de parcours du chemin partiel, CoeffTParcoursTronçons • AttributTParcoursTronçons est additionné pour chaque tronçon emprunté |
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CoeffTParcoursTronçons |
Double > 0 (1,0) |
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AttributTParcoursMvtN |
Attribut de mouvement au nœud numérique (ValAdd1) |
Lors du calcul du temps de parcours du chemin partiel, CoeffTParcoursMvtN • AttributTParcoursMvtN est additionné pour chaque mouvement au nœud emprunté |
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CoeffTParcoursMvtN |
Double > 0 (1,0) |
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AttributTParcoursMacroMvtN |
Attribut de macromouvement au nœud numérique (ValAdd1) |
Lors du calcul du temps de parcours du chemin partiel, CoeffTParcoursMacroMvtN • AttributTParcoursMacroMvtN est additionné pour chaque macromouvement au nœud emprunté |
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CoeffTParcoursMacroMvtN |
Double > 0 (1,0) |
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Temps de calcul max. |
Durée |
Le temps de résolution du problème d’optimisation est limité. La meilleure solution déterminée jusqu’à la limite temporelle spécifiée est appliquée. |
Table 120 : Paramètres de procédure pour la coordination des feux
Méthode de résolution
Pour la détermination d’un ensemble de temps de décalage optimal pour chaque ISL, Visum élabore un problème d’optimisation mixte entier linéaire. Les variables de décision dans ce dernier sont les différences des temps de décalage d’ISL voisines, la fonction objectif est une approximation linéaire par sections du temps d’attente en fonction de celles-ci. Les contraintes annexes expriment que les différences entre les temps de décalage d’ISL voisines le long de chaque cercle dans le réseau doivent totaliser un multiple entier du temps de cycle.
Vous trouverez une description détaillée de la procédure dans Möhring, Nökel & Wünsch (2006).
