一种基于模糊逻辑的单交叉口信号控制方法.pdf

2015年9月第9期 城 市道桥与防洪 道路交通 9 一 种基于模糊逻辑的单交叉 口信号控制方法 邓琼华 。孙 琦 (无锡市政设计研究院有限公司，江苏无锡 214072) 摘 要：提出了一种单交叉 口模糊信号控制方法 ，选取排队长度作为模糊控制器输入量，建立模糊控制规则库 ，并建立了车辆 的延误模型。最后进行了计算机仿真，在多种车辆到达率的情况下，比较了模糊控制与传统的感应控制及定时控制的车辆平均 延误 ，仿真结果表明，提出的控制方法能有效减少车辆在交叉口的延误 ，控制效果优于传统的控制方法。 关键词：交通信号控制；模糊控制 ；交叉 口 中图分类号：U491．5+1 文献标志码：A 文章编号 ：1009—7716(2015)09一Ooo9—003 0 引言 QG1 交叉 口的信号控制是城市交通控制的关键 。 传统信号控制的缺陷是对不可预测的交通需求波 动不能做 出快速反应 【；感应控制克服 了定时控 制的不足，在一定程度上能够适应交通需求的随 机变化 3【】。但传统感应控制所采用的延时算法依然 口 … 口0 是建立在精确数学模型基础上的，当交通状况复 杂时表现为在绿灯时间的利用率偏低。 争 模糊控制不需要建立精确数学模型 ，而是以 0G2 接近人的思维方式进行推理，因此具有更好的适 网 应性。1977年希腊学者PappisCP和英国模糊控制 图 1 交叉 口示意图 专家MamdaniEH．A[4]首次提出单路 口交通信号 分配通行权 ，因此本文选取当前红灯相位及其冲 灯模糊控制方法，此后国内外学者相继做了大量 突相位的排队长度作为输入变量 ，当前红灯相位 的研究。文献[5]提出了基于多相位的控制方案 ，但 的下一绿灯时间为输 出变量 。 实际中交叉路 口的各个方向的车流分布的不均匀 (2)确定基本论域、论域及转换关系 性，会在一定程度上造成空间和时间上的浪费；基 本文选取当前相位排队车辆数基本论域确定 于这种情况，文献 6『—713L提出了变相位 、变周期的 为 (0，36)；对应的论域确定为f-6，一5，一4，一3，一2， 控制方案，但这与驾驶员的心理及驾驶习惯有冲 一 1，0，1，2，3，4，5，61。选定绿灯时间的基本论域 ： 突，存在安全隐患。为解决以上不足，本文设计了 (16，56)。对应的论域为fO，1，2，3，4，5，6，7，8}。 一 种模糊控制方法 ，通过计算机仿真 ，与定时控 根据线形插值可以确定模糊论域中的排队值 制、感应控制等方案进行了比较。仿真结果表明， W 与真实值 m之间的对应关系为：w=k×(m—b)；经 本文提出的方法能够有效减少车辆在交叉 口的延 插值运算得 k=0．33，b=18。 误 。 绿灯时间真实值 m与模糊论域中的值 w之间 的关系：m=w／R；经运算可得R=0．2。 1模糊控制器的设计 (3)选取语言变量值 以图 1所示的交叉 口为研究对象 ，实行的是 从交警指挥交通的思维出发，本文选择了 “很 两相位的信号控制。 长 (VL)”，“长(L)”，“较长(RL)”，“中等(M)”，“较短