城市交叉口信号模糊控制系统实用研究.pdf

．78． 2006年中国交通土建I程学术论文集 城市交叉口信号模糊控制系统实用研究 李波1高雪香2 1中铁隧道集团四处有限公司南宁530003 2西南变通大学土术工程学院成都610031 【摘薹】 介绍一种城市单交叉口信号模糊控制系统。只需在车道下埋设智能检测器，利用计算机模 糊控制程序即可对交通进行实时控制，进而改进现有交通信患发布系统，从根本上解决交 通堵塞问题。该系统操作简单，实用性强，智能化程度高，可有效改变目前交叉口信号定 时控制的弊端。 【关键词】 城市交通控制交叉口模糊控制系统 1前言 目前，城市交通问题日益引起人们的重视，交通阻塞现象频繁发生，在交叉口表现得尤为突出， 给人们的生话和工作带来很多不便。城市交通系统具有较大的随机性和相当的复杂性，传统的多时段 定周期控制方式，往往需要很多人力的协助，已明显跟不上时代的发展。 近年来，国内外有许多学者把模糊控制技术应用到交通工程领域，对交叉口的交通控制进行了深 入研究…Ⅲ【”，但基本是理论研究和探讨，故交叉口信号智能控制系统实用性研究迫在眉睫。 2交叉口信号模糊控制原理 2．1交警思维过程 ． 所研究的路口及相位如图1所示。图中箭头表示该方向此相位为绿灯。 相位4 当前通行相位的排队长度外，也会不断观察其他 圈1信号控制相位 相位车道上的排队长度，综合考虑是否把通行权 交给其他相位㈨(不一定是按固定相序的下一相位)。如果某一相位虽然排队长度不长，但不被放行的 时间过长，交警仍然会放行此相位。 2．2多相位模糊控制原理 基于交警的思维过程，通过车辆监测器采集车辆信息，根据当前相位车辆队列长度判断是否进行 绿灯延时，再结合其他相位车辆信息判断下一放行相位，从1iii进行信号控制，最后达到尽量减小十字 城市轨道交通·79· 【]平均排队长度，使车辆的平均延误能进一步减少的目的，系统结构见图2。 圈2系统结构 3模糊控制系统设计 3．1软件设计 (1)模糊控制器的设计 模糊控制器由三部分组成：模糊化、模糊控制规则、模糊判别(见图3)。其输入量为检测到的车 队长度，输出量为该方向上的绿灯延长时间及下一放行相位。 』岖—臣巫互卜匹亟p 图3模糊控制器 在图4的控制流程图中，每相位的最小绿时时fB3为15s，首先由一级模糊控制根据其他相位的 车辆平均等待时间与排队长度做出模糊决策，决策出下一个相位；然后由 二级模糊控制决策延时时间和是否跳到下一相位，延时时间是综合比较当 前的相位在最小绿时结束时与其他红灯相位的排队长度作出的模糊判断。 当累积绿灯时间大于最大绿灯时间时，绿灯转到下一相位，并使绿灯延时 等于最大绿时与上～次决策后的累计绿灯时间的差值；否则跳回重新检测 数据进行模糊决策。 ·绿灯延时模糊控制器 把当前通行相位的车辆排队长度Li(i=l，2，3，4)与其他3个相位车 辆排队长度中的最大值之差表示为：AL，即AL=LI—m“(Lj)(j≠l，j=l，2， 3，4；i为当前放行相位)作为模糊控制器的输入；输出为当前通行相位的绿 灯延时Ato。 ·相位优化模糊控制器 放行相位顺序不再固定为(1—2—3—4一1)而是通过相位优化器来确定 放行相位。为了避免某一相位长时间不能够被放行，定义延误次数Ki (i_1，2，3，4)。若相位改变时，某相位不被放行，则此相位的延误次数K 加1；若此相位放行则此相位的延误次数赋值为0。所以相位优化器的输入有 两个：①当前非放行相位的车辆排队长度Lj(j=l，2，3，4，j≠i；i为当前 放行相位)；②该相位延误次数Kj(j=l，2，3，4，j≠i；