DynaTAM: an online algorithm for performing simultaneously optimized proactive traffic control for freeways

Abstract

Modern proactive control algorithms can perform real-time traffic state prediction and help determine control plans for active traffic control measures, such as ramp metering (RM) and variable speed limit (VSL). In this study, a control algorithm, DynaTAM (Dynamic Analysis Tool for Active Traffic Demand Management), is proposed for prediction-based, integrated optimization control. DynaTAM considers the correlations between the implemented control measures and determines the control plan for both RM and VSL at the same stage of optimization. The algorithm framework possesses a candidate control plan generator, which reduces the computational load of future optimizations and eliminates much of the uncertainty in the system performance. A field-data-based simulation study with different control scenarios is conducted to evaluate the performance of DynaTAM. The DynaTAM control algorithm is shown to not only effectively perform integrated and coordinated control using both RM and VSL, but also significantly improve the efficiency of traffic operations during peak hours.Résumé : Les algorithmes modernes de contrôle proactif peuvent réaliser des prévisions de l'état de la circulation en temps réel et aider à déterminer des plans de contrôle pour des mesures actives de contrôle de la circulation; ces algorithmes comprennent la régulation de bretelles d'accès (RM) et la limite de vitesse variable (VSL). Dans cette étude, un algorithme de contrôle, DynaTAM (Dynamic Analysis Tool for Active Traffic Demand Management), est proposé pour le contrôle de l'optimisation intégrée basé sur les prévisions. DynaTAM tient compte des corrélations entre les mesures de contrôles implantées et détermine le plan de contrôle pour la RM et la VSL à la même étape d'optimisation. Le cadre de l'algorithme présente un générateur de plans de contrôle admissibles, ce qui réduit la charge de calcul des optimisations futures et élimine une grande partie de l'incertitude quant au rendement du système. Une étude de simulation basée sur les données de terrain comportant plusieurs scénarios de contrôle, est réalisée pour évaluer le rendement de DynaTAM. L'algorithme de contrôle DynaTAM non seulement réalise un contrôle intégré et coordonnée de manière efficace en utilisant RM et VSL, mais améliore grandement l'efficacité des opérations de circulation durant les heures de pointe. [Traduit par la Rédaction] Mots-clés : régulation des bretelles d'accès, VSL, ATM, contrôle de circulation proactif, contrôle intégré et coordonné.

Predicting Traffic Dynamics with Driver Response Model for Proactive Variable Speed Limit Control Algorithm

“…In order to evaluate the performance of the proposed driver response model, an enhanced prediction-based active traffic control algorithm previously proposed by the authors in [3,20] was adopted in this study. For the readers' convenience, here the authors briefly introduce the basic concept of the control algorithm and where the driver response model proposed in this paper fits in.…”

Performance Tuning of Coordinated Active Traffic Control Algorithm: Simultaneously Improving Corridor Safety and Mobility Performances

“…To provide the necessary background, the basic structure of the DynaTAM control algorithm is introduced in this section. For a detailed system design, please refer to Fang et al [5,22].…”

“…Relying on an embedded macroscopic traffic state prediction model, DynaTAM predicts traffic states to anticipate incoming traffic congestion and provides control plan recommendations to optimize the network-wide traffic condition. The DynaTAM system has achieved significant improvements in terms of enhancing the mobility of the studied highway corridor [5].…”