T E L KO M NIK A In d o n e s i a n  J o u r n a l o f   E le c t r ic a E n g in e e r in g V o l . 1 5 , No .  1 , J u l y   2 0 1 5 p p . 1 0 7 ~ 1 1 3 DO I: 1 0 . 1 1 5 9 1 /t e l k o m n i k a .v 1 5 i 1 . 8 0 9 2 1 0 7 Re c e i v e d M a r c h   2 1 2 0 1 4 Re v i s e d M a y  1 4 , 2 0 1 5 ;  A c c e p te d M a y   3 0 2 0 1 5 A   S t at is t ical M u lt ip lexi n g  M et h o d  f o r   T r af f ic S ig n al T im i n g   O p t im iz at io n  in  S m ar t  C it ies Be n   A h m e d  M o h a m e d * 1 Bo u d h ir   A n o u a r   A b d e lh a k im 2 , Bo u h o r m a  M o h a m m e d 3 , Be n   A h m e d  K a o u t a r 4 L I ST   l a b o ra t o ry ,   C o m p u t e S c i e n c e s D e p a rt m e n t , F a c u l t y   o f   Sc i e n c e s   a n d   T e c h n i q u e s   o f   T a n g i e r , M o ro c c o * C o rre s p o n d i n g   a u t h o r,   e - m a i l : M e d . Be n a h m e d @ g m a i l . c o m 1 ,   h a k i m . a n o u a r@ g m a i l . c o m 2 Ab s t r a c t U rb a n   r o a d   t ra f f i c   i s   t h e   h e a rt   o f   m a n y   p ro b l e m s :   m o re   re c e n t y e a r s ,   t h i s   c ri t i c a l   a s p e c t   i n v o l v e d e v e r y   d a y   i s   u n f a v o r a b l e   t o   m a n y   f i e l d s ,   s u c h   a s   e c o n o m i c s   o e c o l o g y .   F o t h e s e   re a s o n s ,   t h e   I n t e l l i g e n t T ra n s p o rt a t i o n   Sy s t e m s   ( I T S )   h a v e   e m e rg e d   t o   b e s t   o p t i m i z e   t h e   e x p e n d i t u r e   o f   t h e   u s e o n   o f t e n   c o m p l e x ro a d   n e t w o rk s .   I n   t h i s   p a p e r,   a f t e s t u d y i n g   t h e   b a c k g ro u n d s   o f   s u c h   s y s t e m s ,   w e   p r o p o s e   a   s y s t e m   o f c o n t r o l   o f   t ra f f i c   l i g h t s   t h ro u g h   t h e   u s e   o f   s t a t i s t i c a l   m u l t i p l e x i n g   t e c h n i q u e   b a s e d   o n   f i x e d   a n d   v e h i c u l a r n e t w o rk s   o f   w i r e l e s s   s e n s o r s .   W e   w i l l   s e e   t h a t   t h i s   a r c h i t e c t u re   c a n   b e   f l e x i b l e   w i t h i n   t h e   f r a m e w o rk   o f   I T S a n d   p a rt i c i p a t e   i n   l o w   c o s t   t o   o b t a i n   i n t e re s t i n g   r e s u l t s .   T h e   s i m u l a t i o n   re s u l t s   p r o v e   t h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e t ra f f i c   s y s t e m   i n   a n   u rb a n   a re a   w i t h   a n   a d a p t a b l e   a n d   d y n a m i c   t ra f f i c   ro a d ,   b e c a u s e   t h e   a v e r a g e   w a i t i n g t i m e   o f   c a r s   a t   t h e   i n t e rs e c t i o n   i s   s h a rp l y   d r o p p e d   w h e n   t h e   re d   l i g h t   d u ra t i o n   i s   6 5   s   a n d   t h e   g re e n   l i g h t t i m e   d u ra t i o n   i s   1 2 5   s . K e y w o r d s : v a n e t , s m a rt   c i t y ,   I T S, s t a t i s t i c a l   m u l t i p l e x i n g C o p y r i g h t © 2 0 1 5   I n s ti tu t e   o f   A d v a n c e d   En g i n e e r i n g a n d   Sc i e n c e .   A l l   r i g h t s   r e s e r v e d . 1 . In t r o d u c t io n T h e   u r b a n   r o a d   tr a f f i c   h a s   g r o w n   i n   r e c e n y e a r s i n c r e a s i n g   th e   p r o b l e m s   c a u s e d   a s tr a f f i c   j a m s ,   a c c i d e n ts a n d   p o l l u t i o n In   M o s c o w,  f o r   e x a m p l e d r i v e r s   a r e   s u b j e c te d   to   d a i l y tr a f f i c   j a m s   o f   h a l f   p a s t two   o n   a v e r a g e T o   a n   e m p l o y e r c o n g e s t i o n ( F i g u r e 1 )   m e a n s   l o s t wo r k e r   p r o d u c ti v i t y tr a d e   o p p o r tu n i t i e s d e l i v e r y   d e l a y s a n d   i n c r e a s e d   c o s ts T o   s o l v e c o n g e s ti o n   p r o b l e m s  i s  f e a s i b l e  n o t  o n l y   b y  p h y s i c a l l y   c o n s tr u c ti n g  n e w f a c i l i t i e s  a n d  p o l i c i e s  b u t a l s o  b y   b u i l d i n g  i n f o r m a ti o n  te c h n o l o g y   tr a n s p o r t a ti o n   m a n a g e m e n t s y s te m s . T h e   r o a d   tr a f f i c  m a n a g e m e n i s   i n   t h e   f i e l d   o f   IT S d e s i g n e d   to   p r o v i d e   to o l s   a n d   m o d e l s to   m a n a g e   r i s k s   b y   r e a c ti v e   e q u i p m e n t.  T h e   i m p l e m e n ta t i o n   o f   s u c h   s y s t e m s   w i l l   h a v e   m u l ti p l e o b j e c ti v e s i n c l u d i n g   th e   th i n n i n g   tr a f f i c   i n c i d e n d e te c ti o n th e   r e a l - ti m e   tr a ff i c   m o n i to r i n g , i n f o r m a ti o n   d i s s e m i n a ti o n   o r   v a r i a b l e s   i n s tr u c ti o n s   to   m o to r i s ts   a n d   th e   c o r r e s p o n d i n g   r e d u c ti o n i n   p o l l u ti o n   a n d   n o i s e M a n y   tr a f f i c   l i g h s y s te m s   o p e r a te   o n a   t i m i n g   m e c h a n i s m   th a c h a n g e s th e   l i g h ts  a f te r  a  g i v e n  i n te r v a l . F i g u r e 1 . C o m p l e x  s c e n a r i o  o f  tr a ff i c  p r o m o ti n g  c o n g e s ti o n Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 T E L KO M NIK A V o l 1 5 , No . 1 , J u l y   2 0 1 5 : 1 0 7 1 1 3 1 0 8 A n   i n te l l i g e n tr a f f i c   l i g h s y s te m   s e n s e s   th e   p r e s e n c e   o r   a b s e n c e   o f   v e h i c l e s   a n d   r e a c ts a c c o r d i n g l y T h e   i d e a   b e h i n d   i n te l l i g e n tr a f f i c   s y s te m s   i s   th a d r i v e r s   w i l l   n o s p e n d   u n n e c e s s a r y ti m e   w a i t i n g   f o r   th e   tr a f f i c   l i g h ts   to   c h a n g e A n   i n te l l i g e n tr a f f i c   s y s te m   d e te c ts   t r a ff i c   i n   m a n y d i f f e r e n wa y s   [ 1 ].  T h e   o l d e r   s y s t e m   u s e s   w e i g h a s   a   tr i g g e r   m e c h a n i s m   [2 ].  Cu r r e n tr a f f i c s y s t e m s   r e a c to   m o ti o n   to   tr i g g e r   t h e   l i g h c h a n g e s O n c e   th e   i n f r a r e d   o b j e c d e t e c to r   p i c k s   u p th e   p r e s e n c e   o f   a   c a r a   s wi tc h   c a u s e s   th e   l i g h ts   to   c h a n g e In   o r d e r   to   a c c o m p l i s h   th i s , a l g o r i th m s   a r e   u s e d   to   g o v e r n   th e   a c t i o n s   o f   th e   tr a f f i c   s y s te m W h i l e   t h e r e   a r e   m a n y   d i f f e r e n t p r o g r a m m i n g  l a n g u a g e s  to d a y ,  s o m e  p r o g r a m m i n g  c o n c e p ts  a r e   u n i v e r s a l  i n   B o o l e a n  L o g i c . In   th i s   p a p e r th e r e f o r e we   p r o p o s e   a   tr a f f i c   l i g h c o n tr o l l i n g   th a t   c a n   c o p e   wi th   t h e tr a f f i c   c o n g e s ti o n   a p p r o p r i a te l y B a s e d   o n   th e   s ta t i s t i c a l   m u l ti p l e x i n g   m e th o d i u s e s   a s   a n   i n p u t v a r i a b l e   a   d e g r e e   o f   tr a f f i c   c o n g e s ti o n   o f   u p p e r   r o a d s wh i c h   v e h i c l e s   o n   a   c r o s s r o a d   a r e   to p r o c e e d   to W e   c o m p a r e d   a n d   a n a l y z e d   th e   f i x e d   tr a f f i c   s i g n a l   c o n tr o l l e r   a n d   th e   p r o p o s e d s y s t e m   b y   u s i n g   th e   d e l a y   ti m e   a n d   th e   p r o p o r t i o n   o f   p a s s e d   v e h i c l e s   to   e n te r e d   v e h i c l e s A s   a r e s u l o f   c o m p a r i s o n t h e   p r o p o s e d   c o n tr o l l e r   s h o we d   m o r e   e n h a n c e d   p e r f o r m a n c e   t h a n   th e f i x e d  tr a f f i c  s i g n a l  c o n tr o l l e r . 2 . Re la t e d  W o r k s Du e   t o   th e   i m p o r ta n c e   o f   t h e   IT S   to p i c s s e v e r a l wo r k s   w a s   f o c u s e d   o n   th i s   f i e l d   a n d a r e a A u th o r s   i n   [ 3 ],  d i s c u s s   h o w   o p t i m a l   a n d   s u b o p ti m a l   tr a ff i c   l i g h s wi tc h i n g   s c h e m e s   w i th p o s s i b l e   v a r i a t i o n   o f   c y c l e   a s   a   f u n c ti o n   o f   ti m e B i n b i n   Z h o u   &   a l   [ 4 p r o p o s e   a n   a d a p t i v e   tr a f f i c l i g h c o n tr o l   a l g o r i th m   t o a d j u s t th e   s e q u e n c e   a n d   l e n g th   o f   tr a f f i c   l i g h ts   i n   a c c o r d a n c e   wi th   t h e r e a l   t i m e   tr a ff i c   d e te c te d . T h e i r a l g o r i th m   c o n s i d e r s   a   n u m b e r   o f   tr a ff i c   f a c to r s   s u c h   a s   tr a f f i c v o l u m e w a i ti n g   ti m e v e h i c l e   d e n s i t y   t o   d e te r m i n e   g r e e n   l i g h s e q u e n c e   a n d   th e   o p t i m a l   g r e e n l i g h l e n g t h In   [5 ],  a u t h o r s   u s e d   W i r e l e s s   S e n s o r   Ne two r k   ( W S N )   a s   a   to o l   to   i n s tr u m e n a n d c o n tr o l   tr a f f i c   s i g n a l s   r o a d wa y s a n d   a   tr a f f i c   c o n tr o l l e r   to   c o n tr o l   th e   o p e r a ti o n   o f   th e   tr a f f i c i n f r a s tr u c tu r e M a l i k   &   a l   [ 6 ],  p r o p o s e d   a n   a r c h i te c t u r e   s y s te m   w h i c h   i s   c l a s s i f i e d   i n to   th r e e l a y e r s th e   wi r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r k th e   l o c a l i z e d   tr a f fi c   f l o w   m o d e l   p o l i c y a n d   t h e   h i g h e r   l e v e l c o o r d i n a ti o n   o f   th e   tr a f f i c   l i g h ts   a g e n ts   th a m a n a g e s   i ts   i n t e r s e c ti o n   b y   c o n tr o l l i n g   i ts   tr a f f i c l i g h ts Ho l g e r .p &   a l   [7 ], p r e s e n ts   a n   o r g a n i c   a p p r o a c h   to   tr a ff i c   l i g h c o n tr o l   i n   u r b a n   a r e a s   th a t e x h i b i ts   a d a p ta t i o n   a n d   l e a r n i n g   c a p a b i l i t i e s a l l o wi n g   tr a ff i c   l i g h ts   to   a u t o n o m o u s l y   r e a c o n c h a n g i n g   tr a f f i c  c o n d i ti o n s . 3 . T h e T r a f f ic  S ig n a S y s t e m T h e r e   a r e   u s u a l l y t w o   d i f f e r e n m o d e s   a d o p te d   b y   m o s n a t i o n s   o n   th e   p l a n e t:  f i x e d   ti m e a n d   d y n a m i c  c o n tr o l .  L e t' s   t a k e  th e m  o n e  a  t i m e  a n d  s e e  t h e   d i f f e r e n c e s . A  f i x e d  t i m e  tr a ff i c  l i g h t c o n tr o l   s y s te m   i s   th a b o r i n g   a n d   o l d - f a s h i o n e d   wa y   i n   w h i c h   tr a f f i c   l i g h ts   a r e   c o n f i g u r e d   t o   t u r n o n   th e   g r e e n   c o l o r   a f te r   a   g i v e n   p e r i o d   o f   ti m e u s u a l l y   a r o u n d   3 0   s e c o n d s b u th i s   m a y   v e r y we l l   v a r y   d e p e n d i n g   o n   tr a f f i c   v a l u e s   a n d   r e g i o n T h e   f i x e d   t i m e   tr a ff i c   l i g h c o n tr o l   s y s te m s r e l i e d   o n   a n   e l e c tr o - m e c h a n i c a l   s i g n a l   c o n tr o l l e r i t ' s   a   l e s s   c o m p l i c a te d   c o n tr o l l e r   wi t h c o m p o n e n ts   t h a c a n   m o v e b u a l s o   wi th   d i a l   t i m e r s   to   b e   a b l e   to   k e e p   a   s p e c i f i c   c o l o r   f o r   a g i v e n   p e r i o d   o f   ti m e D y n a m i c   tr a ff i c   l i g h c o n tr o l   s y s t e m s   a r e   m o r e   a p p r o p r i a te   f o r   th e   c r o wd e d tr a f f i c   w e ' r e   f a c i n g   e v e r y m o r n i n g a s   th e y   h a v e   b e e n   d e v e l o p e d   s p e c i f i c a l l y   to   b e   a b l e   to   a d a p t th e i r   s e tt i n g s   to   tr a f f i c   c o n d i ti o n s In   c a s e   y o u ' r e   d r i v i n g   a a   r u s h   h o u r   a n d   y o u ' r e   s e e i n g   g r e e n a l l   th e   w a y   f r o m   o ff i c e   to   h o m e y o u ' r e   i n   l u c k d y n a m i c   s i g n a l s   h a v e   t u r n e d   a l l   t r a ff i c   l i g h ts   to g r e e n   to   m a i n t a i n   tr a f f i c   f l o w .   A s   c o m p a r e d   t o   f i x e d   ti m e   c o n tr o l   s y s te m s th e   f o u n d a ti o n   o f   a d y n a m i c   s y s te m   i s   a c tu a l l y   a   d e te c to r wh i c h   i s   n o th i n g   m o r e   th a n   a   s i m p l e   d e v i c e   th a t c o m m u n i c a te s   w i t h   th e   tr a f f i c   l i g h t   a n d   i n f o r m s   i a b o u tr a f f i c   c o n d i ti o n s   i n   r e a l   ti m e T h i s   ti m e , th e  tr a f f i c  l i g h t  c a n  n o t  o n l y   a d j u s t ti m i n g ,  b u t a l s o  s o l v e  tr a f f i c  j a m s  b y  tu r n i n g  r e d  a s  s o o n  a s   a n i n te r s e c ti o n   g e ts  s tu c k  w i th   c a r s .T h e r e  a r e  two  d i f f e r e n t t y p e s  o f  d e te c t o r s   ( F i g u r e 2 ) , e m b e d d e d i n to  th e  r o a d  s u r f a c e  a n d  m o u n t e d  a b o v e  t h e  r o a d . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 A  S t a t i s ti c a l   M u l ti p l e x i n g   M e th o d  fo r  T r a ff i c  S i g n a l  T i m i n g ( B e n   A h m e d   M o h a m e d ) 1 0 9 F i g u r e 2 . B a s i c  c o n c e p t o f   S m a r T r a ff i c  L i g h t Co n tr o l l e r 4 . S t a t is t ic a l M u lt ip le x in g S ta t i s ti c a l   m u l ti p l e x i n g   d y n a m i c a l l y   a l l o c a te s   b a n d wi d th   to   e a c h   c h a n n e l   o n   a n   a s - n e e d e d   b a s i s T h i s   i s   i n   c o n tr a s to   ti m e - d i v i s i o n m u l ti p l e x i n g   ( T DM )   te c h n i q u e s i n   w h i c h   q u i e t d e v i c e s   u s e   u p   a   p o r ti o n   o f   th e   m u l ti p l e x e d   d a ta   s tr e a m ,   f i l l i n g   i w i th   e m p t y   p a c k e ts S ta t i s ti c a l m u l ti p l e x i n g   a l l o c a te s   b a n d wi d t h   o n l y   t o   c h a n n e l s   th a a r e   c u r r e n tl y   tr a n s m i tti n g It   p a c k a g e s   th e d a ta   f r o m th e   a c ti v e   c h a n n e l s   i n to   p a c k e ts   a n d   d y n a m i c a l l y   f e e d s   th e m   i n to   t h e   o u tp u c h a n n e l , u s u a l l y   o n   a   F IF O   ( f i r s t   i n f i r s o u t )   b a s i s b u i t’ s   a l s o   a b l e   to   a l l o c a te   e x tr a   b a n d wi d t h   to s p e c i f i c  i n p u t c h a n n e l s . 4 .1 . T h e S c a la r  Co n s e r v a t io n  L a w A   s c a l a r c o n s e r v a ti o n   l a [ 8 i n   o n e   s p a c e   d i m e n s i o n   i s   a r s o r d e r   p a r t i a l   d i e r e n ti a l e q u a ti o n  o f  th e  f o r m : + ( ) = 0 ( 1 ) He r e = ( , ) i s  c a l l e d   th e  c o n s e r v e d  q u a n t i t y ,   w h i l e  f  i s  th e u x . T h e  v a r i a b l e  t d e n o te s  ti m e , wh i l e  x   i s  th e  o n e - d i m e n s i o n a l  s p a c e   v a r i a b l e . E q u a ti o n s   o f   th i s   t y p e   o f te n   d e s c r i b e   tr a n s p o r p h e n o m e n a In te g r a t i n g   ( 1 )   o v e r   a   g i v e n   i n te r v a l [a , b o n e  o b ta i n s : ( , ) = ( , ) = ( ( , ) ) = ( ( , ) ) ( ( , ) ) = [ ] [ ] In   o th e r   w o r d s th e   q u a n t i t y   u   i s   n e i th e r   c r e a te d   n o r   d e s tr o y e d th e   to ta l   a m o u n o f   u c o n ta i n e d i n s i d e   a n y   g i v e n i n te r v a l   [a b c a n   c h a n g e   o n l y   d u e   to   t h e o w   o f   u   a c r o s s   b o u n d a r y p o i n ts   ( F i g u r e 3 ) . Us i n g  t h e  c h a i n  r u l e ( 1 )  c a n  b e   w r i tte n  i n  th e  q u a s i   l i n e a r  f o r m : + ( ) = 0 , ( 2 ) W h e r e = i s  th e  d e r i v a t i v e  o f F o r  s m o o th  s o l u t i o n s , th e  t wo   E q u a ti o n   ( 1 )  a n d   ( 2 ) a r e   e n t i r e l y   e q u i v a l e n t.  Ho we v e r i f h a s   a   j u m p   a a   p o i n ε  th e   l e f h a n d   s i d e   o f   ( 2 )   w i l l Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 T E L KO M NIK A V o l 1 5 , No . 1 , J u l y   2 0 1 5 : 1 0 7 1 1 3 1 1 0 c o n ta i n   t h e   p r o d u c o f   a   d i s c o n ti n u o u s   f u n c ti o n ( ) wi th   th e   d i s tr i b u ti o n a l   d e r i v a t i v e w h i c h i n   th i s   c a s e   c o n ta i n s   a   Di r a c   m a s s   a th e   p o i n ε.  I n   g e n e r a l s u c h   a   p r o d u c i s   n o t   w e l l   d e n e d . He n c e   ( 2 )   i s   m e a n i n g f u l   o n l y   wi th i n   a   c l a s s   o f   c o n ti n u o u s   f u n c ti o n s O n   t h e   o t h e r   h a n d wo r k i n g wi th   t h e e q u a ti o n   i n   d i v e r g e n c e   f o r m   ( 1 )   a l l o w s   u s   to   c o n s i d e r   d i s c o n t i n u o u s   s o l u ti o n s   a s   w e l l , i n te r p r e te d  i n  d i s tr i b u t i o n a l   s e n s e . F i g u r e 3 . F l o w  a c r o s s  t w o  p o i n ts A  f u n c ti o n = ( , ) wi l l b e  c a l l e d  a  we a k  s o l u ti o n   o f   ( 1 )  p r o v i d e d  th a t : { + ( ) } = 0 ( 3 ) F o r  e v e r y  c o n ti n u o u s l y   d i e r e n ti a b l e  f u n c ti o n   wi th  c o m p a c t s u p p o r t . No ti c e   th a t   ( 1 .3 )   i s  m e a n i n g f u l  a s  s o o n   a s  b o t h  u   a n d  f ( u )  a r e  l o c a l l y   i n te g r a b l e  i n  t h e  t - x  p l a n e . 4 .2 . T h e Co n s e r v a t io n  L a w A p p lic a t io n  in  t h e T r a f f ic o w L e t ( , ) b e  t h e   d e n s i t y   o f  c a r s  o n  r o a d s   n e a r  to   th e  i n te r s e c ti n g  a t  th e  p o i n t  x  a t  ti m e  t. F o r   e x a m p l e , m a y   b e   t h e   n u m b e r   o c a r s   p e r   m e te r   ( g 4 ) In   r s a p p r o x i m a t i o n we   s h a l l a s s u m e  th a ρ  i s c o n ti n u o u s  a n d  t h a t t h e   v e l o c i t y o f  th e  c a r s  d e p e n d s  o n l y  o n  th e i r  d e n s i t y : = ( ) , wi th / < 0 G i v e n   a n y   t w o   p o i n ts   a b   o n   th e   h i g h wa y th e   n u m b e r   o f   c a r s   b e tw e e n   a   a n d   b th e r e f o r e  v a r i e s   a c c o r d i n g  t o  th e  l a w : ( , ) = ( , ) = = [ ] [ ] = ( ( , ) ) ( , ) ( ( , ) ) ( , ) = [ ( ) ] ( 4 ) F i g u r e 4 . T h e  d e n s i t y  o f  c a r s  c a n  b e d e s c r i b e d  b y  a  c o n s e r v a t i o n  l a w S i n c e   ( 1 .4 )   h o l d s   f o r   a l l   a b th i s   l e a d s   to   th e   c o n s e r v a ti o n   l a w + [ ( ) ] = 0 , wh e r e   ρ  i s  t h e  c o n s e r v e d  q u a n t i t y  a n d ( ) = ( ) i s  th e u x  f u n c t i o n . 5 . A l g o r it h m T h e   p r o p o s e d a l g o r i th m   i s   d e s i g n e d   t o   m a n a g e   th e   tr a f f i c   c y c l e   w h i c h   c a n   b e   c h a n g e d d y n a m i c a l l y   b y   g i v i n g   p r i o r i t y   to   v e h i c l e s   i n   th e   l e s s   d e n s e   r o a d   t o   f a c i l i t a te   t h e   e f f i c i e n tr a f f i c c o n tr o l   a c e r ta i n   j u n c ti o n .   T h i s   a l g o r i t h m   i s   b a s e d   o n   th e   s ta ti s t i c a l   i n f o r m a ti o n u s i n g   th e c o n s e r v a t i o n   l a w   o f   v e h i c l e s   i n   th e   f o u r   r o a d   p a r ts   a n d   u s i n g   a   h i e r a r c h i c a l   wi r e l e s s   s e n s o r n e t w o r k   ( F i g u r e 5 ) .  T h i s  a l s o  c a n  b e  e x te n d e d  to  m u l ti p l e  c r o s s r o a d s  c o n tr o l . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 A  S t a t i s ti c a l   M u l ti p l e x i n g   M e th o d  fo r  T r a ff i c  S i g n a l  T i m i n g ( B e n   A h m e d   M o h a m e d ) 1 1 1 F i g u r e 5 . I l l u s tr a ti o n  o f  p r o p o s e d  a l g o r i th m   m e th o d T h e  tr a ff i c  c o n tr o l l e r  a l g o r i t h m  i s  d e f i n e d  a s  f o l l o w : _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ L e t N A ,   N A ,   N B , N B ,   n u m b e r s   o f   v e h i c l e s ,   r e s p e c t i v e l y ,   i n   r o a d s   A , A , B   a n d   B ( , ) d e n s i t y   o f   c a r   a t   t i m e   t   a n d   p o s i t i o n   x i i n r o a d   j Wh e r e   j =   { A , A , B , B } m e a n _ d e l a y ( i , j ) :   t h e   m e a n   t i m e   o f   e v a c u a t i o n   f r o m   r o a d s   ( A , A )   o r   ( B , B ) m i n _ t i m e _ e v a c u a t i o n   : m i n i m u m   t i m e   o f   e v a c u a t i o n   f r o m   a   r o a d   ( f o r   y e l l o w   l i g h t ) = { , } D o S e n s o r s   r o a d s   S t a r t   d e t e c t i n g   v e h i c l e s A c h i e v i n g   a c c o u n t e d   v a l u e s   t o   d e   C H C o m p u t i n g   m i n   ( s u m ( N A , N A ) , s u m ( N B , N B ) ) C o m p u t i n g ( , ) f o r   e v e r y   v a l u e   o f   j   a t   t i m e   t m e a n _ d e l a y ( k , k ) = ( , ) ( ) I f   s u m ( N A , N A ) >   s u m ( N B , N B ) T h e n   m e a n _ d e l a y ( B , B ) =   m e a n _ d e l a y ( B , B ) / 2 E l s e   m e a n _ d e l a y ( A , A ) =   m e a n _ d e l a y ( A , A ) / 2 E n d   i f . I f   s u m ( ( , ) , ( , ) ) > =   s u m ( ( , ) , ( , ) ) T h e n (   B _ l i g h t   a n d   B _ l i g h t ) :   G   u n t i l   d e l a y = ( ( , ) + ( , ) ) * m e a n _ d e l a y _ ( B , B ) (   A _ l i g h t   a n d   A _ l i g h t ) :   R   u n t i l   d e l a y = ( ( , ) + ( , ) ) ) * m e a n _ d e l a y ( B , B ) + m i n _ t i m e _ e v a c u a t i o n (   B _ l i g h t   a n d   B _ l i g h t ) : Y   u n t i l   d e l a y =   m i n _ t i m e _ e v a c u a t i o n (   A _ l i g h t   a n d   A _ l i g h t ) :   G   u n t i l   d e l a y = ( ( , ) + ( , ) ) * m e a n _ d e l a y ( A , A ) ( B _ l i g h t   a n d   B _ l i g h t ) :   R   u n t i l   d e l a y = ( ( , ) + ( , ) ) * m e a n _ d e l a y ( A , A ) + m i n _ t i m e _ e v a c u a t i o n (   A _ l i g h t   a n d   A _ l i g h t ) : Y   u n t i l   d e l a y =   m i n _ t i m e _ e v a c u a t i o n E l s e (   A _ l i g h t   a n d   A _ l i g h t ) :   G   u n t i l   d e l a y = ( ( , ) + ( , ) ) * m e a n _ d e l a y ( A , A ) (   B _ l i g h t   a n d   B _ l i g h t ) :   R   u n t i l   d e l a y = ( ( , ) + ( , ) ) * m e a n _ d e l a y ( A , A ) + m i n _ t i m e _ e v a c u a t i o n (   A _ l i g h t   a n d   A _ l i g h t ) : Y   u n t i l   d e l a y =   m e a n _ t i m e _ e v a c u a t i o n (   B _ l i g h t   a n d   B _ l i g h t ) :   G   u n t i l   d e l a y = ( ( , ) + ( , ) ) * m e a n _ d e l a y ( B , B ) (   A _ l i g h t   a n d   A _ l i g h t ) :   R   u n t i l   d e l a y =   ( ( , ) + ( , ) ) * m e a n _ d e l a y ( B , B ) + m i n _ t i m e _ e v a c u a t i o n (   B _ l i g h t   a n d   B _ l i g h t ) : Y   u n t i l   d e l a y =   m i n _ t i m e _ e v a c u a t i o n E n d   i f . L o o p . In   th i s   a l g o r i th m we   p r o p o s e d   a   d y n a m i c   tr a ff i c   l i g h t   c o m m u ta ti o n   b a s e d   o n   t h e c o n s e r v a t i o n   l a w   a n d   th e   d e n s i t y   o f   r o a d   a n d   t h e   i n c r e m e n ta l   v a l u e s   o f   v e h i c l e s   g i v e n   b y   s e n s o r d e te c to r . T h e   b a s i c  i d e a  i s  t o  r e d u c e   tr a f f i c  b y  g i v i n g  p r i o r i t y   to  t h e   l e a s t d e n s e  r o u t e  to   e v a c u a te Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 T E L KO M NIK A V o l 1 5 , No . 1 , J u l y   2 0 1 5 : 1 0 7 1 1 3 1 1 2 th e   s m a l l e r   n u m b e r   v e h i c l e b e f o r e   o p e n i n g   th e   w a y   t o   th e   h i g h e s r o a d   i n   te r m   o f   v e h i c l e s O n o n e   h a n d th i s   s o l u t i o n   i s   b a s e d   o n   th e   l a w   o f   c o n s e r v a ti o n   a n d   th e   d e n s i t y   f u n c ti o n a n d   o n   th e o th e r   h a n d b y   u s i n g   th e   n u m b e r   o v e h i c l e s   p r o v i d e d   b y   th e   s e n s o r s   to   s o l v e   th e   p r o b l e m h i g h e r   d e n s i t y   r o a d   p r o c e e d i n g   to   th e   r e d u c t i o n   o f   ti m e   o f   th e   o th e r   s i d e   r o a d   tr a f f i c   i n   to   th e   h a l f m e a n  ti m e  o f  e v a c u a ti o n . 6 . S im u la t io n s   a n d R e s u lt s M e a s u r e m e n o f   a n   a c tu a l   T r a ff i c   l i g h i s   e x p e n s i v e   a n d i n f e a s i b l e .   T h e r e f o r e th e e v a l u a ti o n   t e c h n i q u e   i s   s i m u l a ti o n we   h a v e   u s e d   s u m o   s i m u l a to r   d e d i c a te d   f o r   V A NE T s i m u l a ti o n s T o   p e r f o r m   th e   p r o p o s e d   a l g o r i th m th e   u s e d   s i m u l a ti o n   s c e n a r i o   c o n s i s ts   o f   1 2 0 n o d e s   i n   a n   a r e a   o f   5 0 0 x 5 0 0 m 2 c r e a te d   w i t h   r a n d o m   m o v e m e n a n d   g e n e r a ti o n T h e   tr a f f i c   i s i n tr o d u c e d   i n to   th e   s u m o   n e t w o r k   a n d   m a p   g e n e r a to r   f o r   6 0 m /s   a s   m a x i m u m   s p e e d   o f   v e h i c l e s . T h e   a l g o r i th m   w a s   a p p l i e d   f o r   1 1   c y c l e s   o f   l i g h v a r i a ti o n   d e p e n d i n g   o n   t h e   tr a f f i c   i n   r o a d s   A   a n d B T h e   m a x i m u m   d e n s i t y   i s   3 0 v e h i c l e s   p e r   r o a d   s i d e .   T o   e v a l u a t e   th e   p r o p o s e d   a l g o r i th m w e u s e d  t wo  m e tr i c s ; th e  d e n s i t y  o f  r o a d  a n d  th e   w a i t i n g   ti m e  i n  e v e r y  r o a d . F o r   a   r a n d o m   g e n e r a t i o n   o f   v e h i c l e s   i n   b o th   r o a d s   ( F i g u r e 6 ) we   c a n   o b s e r v e   th e v a r i a ti o n   o f   l o w   c o n s e r v a ti o n   i n   th e 4   s i d e s   o f   th e   r o a d s   A   a n d   B   f r o m X i to   th e   tr a f f i c   l i g h t p o s i t i o n . F i g u r e   6 . D e n s i t y  o f  Ro a d   A  a n d   B  b a s e d  o n l o w  c o n s e r v a ti o n F i g u r e   7 W a i ti n g  t i m e  i n  r e d  l i g h t  f o r  r o a d s  A a n d   B A s   d e s c r i b e d   i n F i g u r e   7 th e   w a i ti n g   t i m e   i n   b o th   r o a d s   A   a n d   B   i s   v a r y i n g   a n d   d e p e n d s o n   th e   d e n s i t y   o f   r o a d T h e   wa i t i n g   t i m e   c a n   a tte n d   v a l u e s   l e s s   th e n   2 0 s     a n d   e q u a l   i n   s o m e s i tu a t i o n s   l i k e   v a l u e s   a c c o r d i n g   to   3 5 a n d 1 0 . B e c a u s e   o f   th i s th e   v e h i c l e s   c i r c u l a t i o n   we l l b e d y n a m i c  a n d  h e l p s  t o  r e d u c e  c o n g e s ti o n   i n  u r b a n   e n v i r o n m e n t. F i g u r e 8 . L i g h t d u r a ti o n  f o r   e v e r y  c y c l e  i n  r o a d   A Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NIK A IS S N: 2 3 0 2 - 4 0 4 6 A  S t a t i s ti c a l   M u l ti p l e x i n g   M e th o d  fo r  T r a ff i c  S i g n a l  T i m i n g ( B e n   A h m e d   M o h a m e d ) 1 1 3 In   o t h e r   h a n d F i g u r e   8   s h o w s   t h a th e   l i g h d u r a ti o n   v a r i e s   d e p e n d i n g   o n   th e   d e n s i t y   o f r o a d ( , ) ( h e r e k = A )   a n d   c o m e s   d y n a m i c   w i th   a n   a d d i t i o n   o f   th e   m i n i m u m   ti m e   o f   r o a d e v a c u a ti o n   ( m i n _ ti m e _ e v a c u a ti o n ) . 7 . Co n c lu s io n In   th i s   p a p e r w e   h a v e   s h o w n   a n   i n te l l i g e n tr a f f i c   l i g h s y s te m i n c l u d i n g   a   S t a ti s ti c a l M u l t i p l e x i n g   M e th o d   a l g o r i t h m T h i s a l g o r i th m   i s   b a s e d   o n   th e   c o n s e r v a t i o n   l a w   a n d   th e   d e n s i t y o f   r o a d   ta k i n g   i n to   a c c o u n t   th e   i n c r e m e n ta l   v a l u e s   o f   v e h i c l e s   g i v e n   b y   s e n s o r   d e te c to r .     W e i m p l e m e n te d   s e v e r a l   a l g o r i th m s   b y   v a r y i n g   th e   d e n s i t y   o f   r o a d s   i n   t e r m   o f   n u m b e r   o f   v e h i c l e s , a n d   e v a l u a ti n g   t h e   v a r i a t i o n   o f   d e n s i t y   a n d   wa i ti n g   t i m e   v e r s u s   s e v e r a l   tr a f f i c   l i g h c y c l e s T h e e v a l u a ti o n   o f   g i v e n   r e s u l t s   j u s ti f y   th e   r e l e v a n c e   o f   o u r   p r o p o s e d   a l g o r i t h m   f o r   a   d y n a m i c m a n a g e m e n o tr a ff i c   r o a d   l i g h to   a v o i d   th e   c o n g e s ti o n   a n d   p r o m o te   a   f l e x i b l e   c i r c u l a t i o n   i n   th e u r b a n   e n v i r o n m e n k n o w n   b y   t h e   h i g h   d e n s i t y   o f   v e h i c l e s T h i s   c a n   b e   a   r i c h   i n f r a s tr u c tu r e   f o r   a p o s s i b l e   c o m b i n a t i o n   wi th   V A NE T   te c h n o l o g i e s a n d   to   b e   a d a p te d   t o   th e   f u tu r e   s m a r c i t y c o n s i d e r e d  a s  o n e   o f  th e  b i g g e s t c h a l l e n g e s  i n  i n te l l i g e n t tr a n s p o r ta t i o n  s y s te m   ( I T S ) . Re f e r e n c e s [ 1 ] Al - N a s s e F A , Al . S i m u l a t i o n   o f d y n a m i c   t r a f f i c   c o n t ro l   s y s t e m   b a s e d   o n   w i r e l e s s   s e n s o n e t w o r k . Sy m p o s i u m   o n C o m p u t e rs &   I n f o rm a t i c s   ( I SC I ) . 2 0 1 1 : 4 0 - 4 5 . [ 2 ] Al b a g u l ,   M H ra i ri ,   W a h y u d i , M F H i d a y a t h u l l a h . D e s i g n   a n d   D e v e l o p m e n t   o f   S e n s o Ba s e d   T ra f f i c L i g h t   Sy s t e m . Am e ri c a n   J o u r n a l   o f   A p p l i e d   S c i e n c e s .   2 0 0 6 ;   3 ( 3 ) :   1 7 4 5 - 1 7 4 9 . [ 3 ] B D e   Sc h u t t e . O p t i m a l   T ra f f i c   L i g h t   C o n t ro l   f o r   a   S i n g l e   I n t e rs e c t i o n . Eu r o p e a n   J o u r n a l   o f   C o n t r o l . 1 9 9 8 ; 4 ( 3 ) : 2 6 0 - 2 7 6 . [ 4 ] Bi n b i n   Z h o u . Ad a p t i v e   T ra f f i c   L i g h t   C o n t ro l   i n   W i r e l e s s   Se n s o N e t w o rk - Ba s e d   I n t e l l i g e n t T ra n s p o rt a t i o n   Sy s t e m . 7 2 n d Ve h i c u l a T e c h n o l o g y C o n f e re n c e   F a l l   ( VT C   2 0 1 0 - F a l l ) . 2 0 1 0 . [ 5 ] Kh a l i l   M Y o u s e f , Al . I n t e l l i g e n t   T ra f f i c   L i g h t   F l o w   C o n t ro l   S y s t e m   U s i n g   W i re l e s s   Se n s o r s   N e t w o rk s . J o u rn a l   O f   I n f o rm a t i o n   S c i e n c e   An d   En g i n e e ri n g . 2 0 1 0 ; 2 6 : 7 5 3 - 7 6 8 . [ 6 ] M a l i k   T u b a i s h a t ,   Y i   Sh a n g , H o n g c h i   Sh i . Ad a p t i v e   T ra f f i c   L i g h t   C o n t ro l   w i t h w i re l e s s   Se n s o r   N e t w o rk s . C o n s u m e C o m m u n i c a t i o n s a n d N e t w o rk i n g C o n f e re n c e . 2 0 0 7 : 1 8 7 - 1 9 1 . [ 7 ] H o l g e Pr o t h m a n n ,   J ü rg e n   B ra n k e , H a rt m u t   Sc h m e c k . O rg a n i c   t r a f f i c   l i g h t   c o n t ro l   f o u rb a n   ro a d n e t w o rk s . I n t .   J .   Au t o n o m o u s   a n d   Ad a p t i v e   C o m m u n i c a t i o n s   Sy s t e m s . 2 0 0 9 ; 2 ( 3 ) . [8 ] Al b e rt o   Bre s s a n . H y p e rb o l i c   C o n s e rv a t i o n L a w s :   An   I l l u s t ra t e d   T u t o ri a l . Sp ri n g e r - V e rl a g   Be rl i n H e i d e l b e rg . 2 0 1 3 . Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.