簡(jiǎn)論對(duì)交通信號(hào)燈模糊控制的自主創(chuàng)新性設(shè)計(jì)

1、簡(jiǎn)論對(duì)交通訊號(hào)燈模糊操縱的自主創(chuàng)新性方案摘要:針對(duì)日益嚴(yán)峻的交通擁堵題目方案出一種新型兩級(jí)模糊操縱方案來(lái)對(duì)四相位三車道單交織口的交通訊號(hào)燈舉行及時(shí)智能操縱。該新方案相沿了當(dāng)前種種交通訊號(hào)燈操縱方案的長(zhǎng)處,同時(shí)針對(duì)其不敷之處舉行了補(bǔ)充與美滿,是一種同時(shí)具有自順應(yīng)操縱、分級(jí)模糊操縱、相位繁忙優(yōu)先和正確顯時(shí)等上風(fēng)的操縱方案,更有用于實(shí)際的交通環(huán)境。對(duì)新型模糊操縱方案舉行了仿真研究,仿真結(jié)果表白該方案顯著優(yōu)于傳統(tǒng)操縱方案。末了還對(duì)該新方案舉行了動(dòng)態(tài)模擬演示,使其更具可不雅性和真實(shí)性,更易于運(yùn)用到交通現(xiàn)常關(guān)鍵詞:交通訊號(hào);新型兩級(jí)模糊操縱;atlab仿真;動(dòng)態(tài)模擬innvatindesignfrfuzz

2、yntrlftraffisignaljiangxue-feng,zhangli-en,yangyang,aijia-li,liulu-qi,xuhang-gui(eeiapus,suthestjiatnguniversity,eei614202,hina)keyrds:traffisignal;net-stagefuzzyntrl;atlabsiulatin;dynaisiulatin收稿日期:2022-05-21基金工程:2022年西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)大門生創(chuàng)新性實(shí)行運(yùn)動(dòng)基金工程(2022a011);2022年西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)大門生科技創(chuàng)新基金工程(2022a003)0弁言比年來(lái),隨著經(jīng)

3、濟(jì)的不竭增長(zhǎng),都會(huì)化、汽車化的急速生長(zhǎng),都會(huì)途徑增長(zhǎng)的有限與車輛增長(zhǎng)的無(wú)窮造成了嚴(yán)峻的交通擁擠題目,此中以交織口的交通擁堵題目最為嚴(yán)峻。據(jù)數(shù)據(jù)表現(xiàn),每年因交通堵塞造成的經(jīng)濟(jì)喪失高達(dá)幾十億美元,現(xiàn)已成為制約經(jīng)濟(jì)生長(zhǎng)和都會(huì)建立的瓶頸1-3?？梢?交通擁堵近況亟待辦理。而有用地使用當(dāng)前交通訊號(hào)操縱體系的作用,探求一種更有用于實(shí)際環(huán)境的交通訊號(hào)操縱方案又是辦理該題目的重要途徑。因此,本文的研究就顯自得義龐大。當(dāng)前存在的交通訊號(hào)操縱方案重要有按時(shí)操縱、感到操縱、基于數(shù)學(xué)模子的自順應(yīng)操縱和模糊操縱等。此中當(dāng)前存在的兩級(jí)模糊操縱方案是如今操縱結(jié)果相對(duì)較優(yōu)的一種,可以較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)交織口交通訊號(hào)燈的及時(shí)操縱4。

4、但它仍存在很多題目,此中一個(gè)最大的不敷在于它不克不及正確地表現(xiàn)出紅、綠燈相位的時(shí)間,沒能與能低落闖紅燈率和交通變亂率,且具有人性化特性的信號(hào)體系顯時(shí)裝置結(jié)合運(yùn)用,這也是其不易運(yùn)用到實(shí)際環(huán)境的癥結(jié)地點(diǎn);別的,有些兩級(jí)模糊操縱5在第一級(jí)操縱模塊中,其接納的輸入變量只思量了相位列隊(duì)長(zhǎng)度和車流到達(dá)率,而沒有思量各相位車輛等候時(shí)間。此時(shí)假設(shè)一個(gè)相位的車輛一段時(shí)間內(nèi)不停都很少,那照該操縱方案就只能讓其不停等候,這必將造成其操縱的不公正?；诖?本文針對(duì)當(dāng)前操縱結(jié)果相對(duì)較好的模糊操縱的不敷之處,同時(shí)結(jié)合對(duì)當(dāng)前種種常用交織口交通訊號(hào)操縱方案的全面比擬與深化闡發(fā),相沿了種種操縱方案的長(zhǎng)處,美滿和補(bǔ)充其不敷之處,

5、終極方案出了一種更有用于實(shí)際環(huán)境的新型兩級(jí)模糊操縱方案。該新方案對(duì)隨機(jī)交通流的順應(yīng)性強(qiáng),補(bǔ)充了按時(shí)操縱的缺點(diǎn);同時(shí),綜合思量了綠燈相位和紅燈相位,且對(duì)相位繁忙優(yōu)先性舉行了思量,補(bǔ)充了感到操縱的缺陷;別的,對(duì)模糊器舉行了優(yōu)化,同時(shí)與當(dāng)前運(yùn)用成熟的按時(shí)操縱的信號(hào)體系顯時(shí)裝置舉行了有機(jī)結(jié)合,充實(shí)發(fā)揮了信號(hào)體系顯時(shí)裝置的長(zhǎng)處,使用了可視化的時(shí)間來(lái)低落闖紅燈率和交通變亂率,使其更具人性化,對(duì)交通現(xiàn)場(chǎng)的有用性更強(qiáng)。1交織口交通平面多少方案方案與相位方案通過(guò)對(duì)當(dāng)前都會(huì)交織口交通平面多少方案和相位方案的詳細(xì)環(huán)境舉行深化調(diào)研并參考了大量文獻(xiàn)6-8后,確定出當(dāng)前相對(duì)最優(yōu)的一種交織口交通平面多少方案方案如圖1所示。

6、交織路口分東、南、西、北四個(gè)通行標(biāo)的目的,每個(gè)通行標(biāo)的目的均有左轉(zhuǎn)、直行和右轉(zhuǎn)三股車流。圖1典范的單交織路口多少方案方案圖針對(duì)當(dāng)前存在的種種相位方案方案,從其交織口使用率、寧?kù)o性、人性化和有用性等方面綜合闡發(fā)比擬后,確定出當(dāng)前相對(duì)最優(yōu)的相位方案方案如圖2所示,即南北直行、南北擺布轉(zhuǎn)、工具直行和工具擺布轉(zhuǎn),行人和非機(jī)動(dòng)車可以在第1相位和第3相位開通時(shí)順?biāo)焱ㄐ小１疚膶⒁源藶檠芯抗ぞ?。圖2典范的單交織路口的相位方案表示圖2交通訊號(hào)新型兩級(jí)模糊操縱頭腦新型兩級(jí)模糊操縱方案的團(tuán)體操縱圖如圖3所示,先通過(guò)車輛檢測(cè)器檢測(cè)出當(dāng)前全部處于紅燈相位的等候車輛數(shù)和各車流標(biāo)的目的自前次綠燈以來(lái)的紅燈連續(xù)時(shí)間,然后將檢

7、測(cè)出來(lái)的交通流數(shù)據(jù)傳送到新型兩級(jí)模糊操縱器。圖3新型兩級(jí)模糊操縱體系團(tuán)體操縱框圖第一模糊操縱級(jí)吸收到車輛檢測(cè)器檢測(cè)出的紅燈相位等候車輛數(shù)和紅燈連續(xù)時(shí)間后,顛末該模糊操縱級(jí)處置懲罰推出當(dāng)前各紅燈相位的繁忙度,從而可以確定出在當(dāng)前綠燈相位跳轉(zhuǎn)前一剎時(shí)下一個(gè)該亮綠燈的等候相位。同時(shí),尋出繁忙度最大的2個(gè)相位,并返歸去得到這繁忙度最大的2個(gè)相位的交通流數(shù)據(jù)(即這兩相位的相位等候車輛數(shù))。第二模糊操縱級(jí)通過(guò)對(duì)繁忙度最大的兩個(gè)相位的交通流數(shù)據(jù)處置懲罰后,推出下一個(gè)綠燈等候相位的綠燈時(shí)間,并將該綠燈時(shí)間傳到交通顯時(shí)信號(hào)燈上。當(dāng)比及上一綠燈相位亮完綠燈后立即讓第一級(jí)模糊操縱選出的綠燈等候相位表現(xiàn)綠燈,同時(shí)使其

8、表現(xiàn)綠燈時(shí)間,其表現(xiàn)時(shí)間即為第二級(jí)模糊操縱確定出的綠燈時(shí)間。如許周而復(fù)始的運(yùn)行,即可很好地對(duì)交通流舉行及時(shí)智能操縱了。別的,還充實(shí)思量到在實(shí)際交通訊號(hào)操縱中,操縱方案應(yīng)人性化且有用性強(qiáng)。對(duì)此,對(duì)其紅綠燈顯時(shí)操縱體系做了如下劃定:表現(xiàn)綠燈的相位表現(xiàn)正確的綠燈運(yùn)行時(shí)間;對(duì)付紅燈相位,只對(duì)下一個(gè)綠燈相位就是它的紅燈相位表現(xiàn)時(shí)間,且只在當(dāng)前綠燈相位綠燈時(shí)間馬上竣事前剎時(shí)(假定5s),使其表現(xiàn)正確的紅燈倒計(jì)時(shí)間。表現(xiàn)了紅燈時(shí)間的相位即表現(xiàn)下一相位該它通行,而其他不顯時(shí)間的紅燈相位,表現(xiàn)必要多等候,下一相位不是它。如許充實(shí)發(fā)揮了現(xiàn)有顯時(shí)交通訊號(hào)裝置的上風(fēng),更易服從,更具人性化,更有用于實(shí)際交通環(huán)境。3新型

9、兩級(jí)模糊器的方案3.1第一級(jí)模糊操縱器的方案該模糊級(jí)為紅燈相位選擇模塊,該模塊為雙輸入單輸出模糊操縱,其兩個(gè)輸入為:當(dāng)前處于紅燈相位的等候(列隊(duì))車輛數(shù)(qr)和各車流標(biāo)的目的自前次綠燈以來(lái)的紅燈連續(xù)時(shí)間(tr),輸出為各紅燈相位的繁忙度(ur)。qr的根本論域?yàn)?,30,離散論域?yàn)?,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,在離散論域上界說(shuō)5個(gè)模糊子集很短、短、中等、長(zhǎng)、很長(zhǎng);tr的根本論域?yàn)?,120,離散論域?yàn)?,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,在離散論域上界說(shuō)5個(gè)模糊子集很短、短、中等、長(zhǎng)、很長(zhǎng);ur的根本論域?yàn)?,6,離散論域?yàn)?,2,3,4,

10、5,6,在離散論域上界說(shuō)5個(gè)模糊子集很低、低、中等、高、很高。qr,tr,ur模糊子集的附屬度函數(shù)如圖4所示,模糊操縱規(guī)矩如表1所示。圖4qr,tr,ur附屬度函數(shù)表1紅燈相位選擇模塊的模糊操縱規(guī)矩相位繁忙度各相位列隊(duì)長(zhǎng)度很短短中等長(zhǎng)很長(zhǎng)紅燈連續(xù)時(shí)間很短很低很低很低低中等短很低很低低中等高中等低中等中等高很高長(zhǎng)中等高高很高很高很長(zhǎng)偏高很高很高很高很高3.2第二級(jí)模糊操縱器的方案該模糊級(jí)為確定綠燈延時(shí)模塊,該模塊為雙輸入單輸出模糊操縱,此中兩個(gè)輸入為:當(dāng)前繁忙度最大相位的列隊(duì)長(zhǎng)度(d)和該相位與繁忙度第二大相位的列隊(duì)長(zhǎng)度的差值(長(zhǎng)度差x),輸出為該相位的綠燈延時(shí)(tl)。d的根本論域?yàn)?,30,

11、離散論域?yàn)?,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,在離散論域上界說(shuō)8個(gè)模糊子集很長(zhǎng)、較長(zhǎng)、長(zhǎng)、偏長(zhǎng)、偏短、短、較短、很短;x的根本論域?yàn)?,30,離散論域?yàn)?,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,在離散論域上界說(shuō)7個(gè)模糊子集很大、大、較大、中等、較孝孝很小;tl的根本論域?yàn)?,50,離散論域?yàn)?,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,在離散論域上界說(shuō)7個(gè)模糊子集很很長(zhǎng)、長(zhǎng)、較長(zhǎng)、中等、;較短、短、很短。d,x,tl模糊子集的附屬度函數(shù)如圖5所示,模糊操縱規(guī)矩表見表2。圖5d,x,tl附屬度函數(shù)表2綠燈延時(shí)操縱的模糊操縱規(guī)矩表綠燈延時(shí)

12、列隊(duì)長(zhǎng)度很長(zhǎng)較長(zhǎng)長(zhǎng)偏長(zhǎng)偏短短較短很短長(zhǎng)度差很大很長(zhǎng)很長(zhǎng)很長(zhǎng)長(zhǎng)較長(zhǎng)較長(zhǎng)中等較短大很長(zhǎng)很長(zhǎng)長(zhǎng)長(zhǎng)較長(zhǎng)較長(zhǎng)中等較短較大很長(zhǎng)很長(zhǎng)長(zhǎng)長(zhǎng)中等中等較短短中等很長(zhǎng)長(zhǎng)較長(zhǎng)較長(zhǎng)中等中等較短短較小長(zhǎng)長(zhǎng)較長(zhǎng)較長(zhǎng)中等較短短很短小長(zhǎng)較長(zhǎng)中等較長(zhǎng)較短較短短很短很小長(zhǎng)較長(zhǎng)中等中等較短短很短很短4仿真研究表3仿真結(jié)果表交通運(yùn)行時(shí)期新型模糊操縱均勻延誤/s感到操縱均勻延誤/s按時(shí)操縱均勻延誤/s5動(dòng)態(tài)模擬演示為了使其更具可不雅性與有用性,更易于運(yùn)用到交通現(xiàn)場(chǎng),我們還對(duì)新型兩級(jí)模糊操縱舉行了動(dòng)態(tài)模擬演示。其動(dòng)態(tài)模擬演示圖如圖6所示。圖6新型兩級(jí)模糊操縱方案的動(dòng)態(tài)模擬演示圖可以對(duì)交通參數(shù)舉行隨意設(shè)定從而實(shí)現(xiàn)差異環(huán)境下的動(dòng)態(tài)模擬,在演示

13、圖中可以通過(guò)繁忙度知道下一綠燈相位應(yīng)為何相位,通過(guò)當(dāng)前相位可以知道正處于綠燈的相位,且由綠燈時(shí)間可知整個(gè)相位的總綠燈時(shí)間,由綠燈剩余時(shí)間可以正確的知道其剩余綠燈時(shí)間。如許就使新方案更具可不雅性與有用性。對(duì)付實(shí)際交通流時(shí),只需把檢測(cè)到的及時(shí)數(shù)據(jù)輸入,通過(guò)新型兩級(jí)模糊操縱器就可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)在線操縱了。6結(jié)語(yǔ)本文確定當(dāng)前相對(duì)最優(yōu)的交織口平面多少方案與相位方案,并方案出一種更有用于實(shí)際環(huán)境的新型兩級(jí)模糊操縱方案。別的,使用atlab軟件和vb編程軟件對(duì)新方案舉行了仿真比力,驗(yàn)證了新方案的有用性和良好性,同時(shí)還對(duì)其舉行了動(dòng)態(tài)模擬演示,使其更具可不雅性與真實(shí)性,更易于運(yùn)用到交通現(xiàn)常該新方案有用性強(qiáng)、易于推廣、利于環(huán)保。只需在現(xiàn)有的交通