李繼鋒

【摘要】利用模糊控制算法對(duì)十二相位三車道單交叉路口的交通燈進(jìn)行控制，可以依據(jù)實(shí)時(shí)交通流量靈活運(yùn)行.先通過(guò)傳感器得到各車道的車輛數(shù)，規(guī)定車輛數(shù)最多那個(gè)相位的通行優(yōu)先級(jí)最高.當(dāng)從上一個(gè)相位轉(zhuǎn)入下一個(gè)相位時(shí)，就轉(zhuǎn)入優(yōu)先級(jí)最高的那個(gè)相位.通過(guò)模糊規(guī)則，即對(duì)當(dāng)前等待隊(duì)列長(zhǎng)與通行隊(duì)列長(zhǎng)以模糊推理，得到最佳的綠燈延時(shí)時(shí)間.仿真結(jié)果表明，模糊控制方法在車輛延誤時(shí)間上較之感應(yīng)定時(shí)控制方法大為改善.

【關(guān)鍵詞】十二相位；交通燈；單交叉路口；模糊控制；仿真

【中圖分類號(hào)】TP13

一、引言

由于城市汽車數(shù)量飛速飆升，道路擁擠問(wèn)題日益突出，而路口是最易發(fā)生擁堵的路段，常出現(xiàn)路口某方向車輛排起百米長(zhǎng)龍而無(wú)法通過(guò)，另外某方向的等候車輛卻寥寥無(wú)幾的情況.提高十字路口的通行效率，對(duì)緩解交通阻塞具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.目前城市十字路口交通燈的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔的控制方法.在城市交通中，單路口交通控制通常采用定時(shí)控制方案，即根據(jù)交通流量的歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，預(yù)先人為分配好南北向與東西向的紅綠燈的保持時(shí)間.其目的首先是協(xié)調(diào)好車輛的通行，其次是要盡量減少車輛的延誤.但是根據(jù)實(shí)際的觀察結(jié)果顯示，大多數(shù)交通路口東西南北方向的車流量并不平衡，交通流量也有低峰和高峰的區(qū)別，其結(jié)果常使路口形成忙閑極端，使整體延時(shí)增加.城市交通系統(tǒng)復(fù)雜、多變，使得傳統(tǒng)建立精確模型的控制方法達(dá)不到良好的控制效果.模糊控制不需要建立被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型，特別適用于隨機(jī)的、復(fù)雜的城市交通控制，本文基于我國(guó)交通現(xiàn)狀，根據(jù)十字路口停車道通行（等待）的車隊(duì)長(zhǎng)度，采用模糊控制，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，建立擬人化的多相位信號(hào)燈智能控制，并與感應(yīng)定時(shí)控制進(jìn)行比較，建立了更有效的控制系統(tǒng).

二、交通燈控制系統(tǒng)分析

1交叉口車輛傳感器的設(shè)計(jì)

如圖1 所示，單交叉路口交通流在東西南北四個(gè)方向上均有左行、直行、右行三個(gè)車道車流.由于交口路口有天橋的存在或人行道設(shè)在離路口較遠(yuǎn)處，右行車輛不與其他車輛發(fā)生沖突，故對(duì)于右行車輛沒(méi)有信號(hào)燈控制.在每個(gè)方向直行與左行車道上相距150米設(shè)置兩個(gè)感應(yīng)線圈檢測(cè)器，兩個(gè)檢測(cè)器之間為車輛檢測(cè)區(qū).單個(gè)車道上，交叉口遠(yuǎn)端的檢測(cè)器對(duì)進(jìn)入檢測(cè)區(qū)的車輛進(jìn)行加計(jì)數(shù)，近端的檢測(cè)器對(duì)駛離檢測(cè)區(qū)的車輛進(jìn)行減計(jì)數(shù)，由此可以記錄各方向單車道隊(duì)列長(zhǎng)度.

從圖5中可以看出，不管車的輸入流大于輸出流，還是輸入流小于輸出流，在模糊控制下等待車輛數(shù)都小于感應(yīng)定時(shí)控制下等待車輛數(shù).車輛延誤時(shí)間的計(jì)算，由于車進(jìn)入檢測(cè)區(qū)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的，很難精確的計(jì)算每輛車的延誤，所以只能計(jì)算平均每輛車的延誤時(shí)間，每個(gè)相位等待隊(duì)列的車輛數(shù)按一半來(lái)計(jì)算再乘以綠燈亮的時(shí)間作為該相位車的延誤時(shí)間.總的延誤時(shí)間除以總的等待車輛數(shù)即為平均每輛車的延誤時(shí)間.通過(guò)仿真得出感應(yīng)定時(shí)控制的每輛車的延誤時(shí)間為10秒，而模糊控制的每輛車的延誤時(shí)間約為9秒.

五、結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)用以上方法所構(gòu)建的交通燈信號(hào)延時(shí)模糊控制器對(duì)于實(shí)際的交叉路口交通控制是可行的.該方案是一種較好的交通燈智能控制方案，而且本方案不受地域限制，具有普遍的實(shí)用性.

不論是交通的高峰還是低峰，模糊控制的準(zhǔn)確性和智能的優(yōu)勢(shì)在交叉路口交通現(xiàn)狀較為復(fù)雜時(shí)得以充分體現(xiàn)，且在同一相位中不同方向車流量嚴(yán)重不均衡的情況下，不會(huì)使其他各相位車輛的等待時(shí)間延長(zhǎng)，不會(huì)造成平均車輛延誤時(shí)間增大，這是本方案的優(yōu)點(diǎn).但本文模糊控制中的模糊變量的劃分和模糊控制規(guī)則都是根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)及其調(diào)試總結(jié)出來(lái)的，有待完善.

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