基于排队长度的交叉路口信号灯模糊控制方法研究.pdf

中文摘要 摘 要 城市道路交叉口交通流量大、车辆运行环境复杂，交通信号灯的优化控制对提 高路口车辆运行效率起着重要的作用。文中以城市道路中十字交叉路口信号灯为 研究对象，研究了基于车辆排队长度的交叉路口信号灯优化控制方法。在课题研究 中，基于视频信息实现车辆排队长度在线检测，建立了信号灯控制参数模型，提出 信号灯优化控制策略，设计了信号灯实时动态配时方案。实验仿真结果表明：采用 该优化控制方法可有效地降低路口车辆延误时间，减少车辆通行时间和停车次数， 提高路口道路运行效率。 本文完成了如下课题研究工作： ① 基于实时监控图像信息、路口运动车辆检测方法以及车辆排队模型的建立， 实现了车辆排队纵向像素距离的检测；采用基于灭点原理的摄像机标定方法获取 了摄像机参数并实现了图像距离到空间距离的转换；建立了检测误差模型，提出了 测量过程中校正系统误差的方法。对道路上车辆排队队列进行了实际检测，实验结 果表明在允许的误差范围内，所提出的检测方法可准确测量路口车辆排队长度。 ② 基于信号灯控制设计原理和方法，确定了路口信号灯相位设计方案和绿灯 延长策略，建立了交叉路口信号灯控制参数约束模型和路口交通运行性能评价指 标体系，设计了交叉路口信号灯控制方法。 ③ 研究了模糊控制在信号灯控制方向的应用和实现方法，基于单交叉十字路 口交通信号控制系统分析，设计了一种基于车辆排队长度差与平均车速多参数的 信号灯模糊控制方法。建立了控制量的模糊子集和隶属度函数和模糊控制规则表， 提出了一种归一化比例系数的输出量精确化方法。针对参数测量的不连续性，基于 车辆队列形成和消散过程的队列动态分布，提出了一种基于各相位红灯结束时间 比系数的车辆排队长度改进模型。 ④ 基于 MATLAB 和VISSIM 协同仿真平台，搭建了交通路口信号控制仿真 环境。设计了固定配时的信号灯控制策略实验和车辆排队长度的信号灯模糊控制 对比实验，验证了文中所提出控制策略的优越性。 仿真实验结果表明，采用模糊控制的信号灯优化配时策略可有效降低车辆平 均延误时间和运行时间，提高十字交叉路口群的车辆通行效率，更有利于提高城市 路口的运行效率和缓解城市道路交通拥挤状况。 关键词：十字交叉路口；信号灯优化；模糊控制；VISSIM 仿真 I 英文摘要 Abstract Due to the big traffic flow and complex traffic environment of urban’s intersections, the optimization of traffic signal control plays an important role in improving the efficiency of intersection running. This paper took the traffic signal light of cross intersections as research object, studied on signal optimization control method based on queue length of vehicle. In this paper, on-line detection of vehicle queue length based on image processing was realized, signal lights control parameters model was established, the optimal control strategy for signal lights was put forward and the scheme of real-time dynamic time of signal light was designed. The simulation results showed that the travel time, dela