基于软件仿真技术的交通流调度算法比较方法

《基于软件仿真技术的交通流调度算法比较方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于软件仿真技术的交通流调度算法比较方法Abstract当前对城市交通流的系统控制调度研究纷繁复杂，但是对不同调度算法之间的进行效率比对的方法十分有限。本论文提出一种使用多主体技术构建仿真模型进行算法效率研究的方法。这是一个以复杂自适应系统理论为基础,以SWARM为建模平台的多主体动态交通仿真模型。文章分为三个部分：第一部分介绍几种简单的交通流调度算法；第二部分介绍用于比对这几种算法效率的仿真模型的构建方法；第三部分介绍基于这个仿真模型的算法效率比较。Keywords:交通流、元胞自动机、模糊控制理论、激励算法、SWARM1.引言交通是城市经济活动的命脉,随着经济的发展和物质生活水平

2、的不断提高,汽车数量不断增多,交叉路口日益拥挤,已经成为道路交通的瓶颈。对于城市交通流调度算法的研究也成为了智能交通领域的研究热点之一，包括信息技术、网络技术、电子技术在内容的各种技术被引入到了这一研究领域。各种卓有成效的交通流调度算法也层出不穷，但是一个地方的交通流状况具有很强的地域相关性，也和当地人的出行习惯，城市环境，季节状态等具有很强的关联度，对算法有效性的研究需要结合交通系统实际情况。这种研究条件具有很大的局限性和不可操作性，一种可选的方法是应用计算机仿真技术构建与实际交通环境接近的交通仿真模型，并在该模型中引入需要比较的交通流调度算法，最后通过分析仿真系统在不同调度算法下

3、的运行数据来比较分析不同算法的有效性。对于构建交通仿真系统在国际上很多实验室和研究机构都已形成了一定的成果，有名的系统包括英国的SCOOT系统和澳大利亚的SCAT系统，这些系统均已精确的数学模型或预设方案为基础对城市交通系统的仿真达到了一定的高度，但是由于地域性的原因这样的系统并不是在世界上任何领域都适用的。各个国家和地区的社会生活和环境具有很大的差异性，浙江大学CCNT实验室针对中国杭州的城市情况和社会环境研究和开发了一套适用当地情况的交通仿真平台---杭州市只能交通信息平台。本论文的最初想法也是源于该项目的研究开发工作。本文介绍的重点是如何构建一个交通流仿真平台并用该平台进行交通

4、系统调度算法效率比对的方法。在本文下面的内容将按如下方式组织。第一部分介绍几种简单的城市交通流调度算法，第二部分介绍用于进行交通算法效率比对的仿真模型设计和实现，第三部分将使用该仿真模型研究第一部分中的调度算法，并对仿真结果进行分析。1几种简单的交通流调度算法介绍-12-模糊控制算法城市交通系统是一个典型的复杂多变量非线性系统，受到许多不确定因素的影响，除了车流密度和车速以外，还受许多驾驶员主观因素的影响。因此基于精确数学模型的控制方法难以获得较好的控制效果。模糊算法的典型做法：确定论域收缩的合理机制，确定适当的伸缩因子，使最终的控制效果能够最大限度满足要求。对于伸缩因子函数选择和参

5、数确定尚无一种固定方法，通常采用基于函数模型的伸缩因子，即两种输入论域伸缩因子和一种输出论域伸缩因子。为了使交叉路口的平均车辆延误尽可能地达到最小，在这里设计了两个模糊控制器，即相序优化模糊控制器和绿灯延时判断模糊控制器。单交叉路口多相位模糊控制过程是这样的，见图5所示：图一：信号灯控制原理图根据检测器检测到的各车道上车辆到达信息，分为红灯交通信息和绿灯交通信息，分别送入两个模糊控制器中，得到候选下一个绿灯相位以及当前通行相位的绿灯延长时间，再送给交通信号灯的执行机构，来按照新的配时方案改变各个相位的通行时间长短。其中对于相序优化模糊控制器，是一个三输入单输出的控制器，即输入包括：自

6、上个通行相位后的等待时间(WT)、各个候选相位的平均车队等待长度(QU)及其变化率(QV)，输出为该相位的放行紧急度(UR)。而绿灯延时判断模糊控制器的输入是：当前通行相位的各车道平均等待长度(GQ)及其变化率(GV)，候选相位的各车道平均等待长度(RQ)及其变化率(RV)，输出为当前通行相位的绿灯延长时间(EX)。根据专家经验给出两个控制器中论域范围、隶属度函数划分、形状和分布。由于篇幅所限，仅列出部分模糊规则于表1和表2中（它们各自共有29和37条规则）。WTQUQVUR1短很短很小2短适中慢较小3适中较短快适中……………表1：相位优化模糊控制器部分规则表-12-GQGVRQRV

7、EX1较短适中较少2适中慢适中快较少3很长快很长慢适中……………表2：路灯延时模糊控制器部分规则表而具体的信号灯控制算法可描述成以下步骤：STEP1.根据实际情况和交警经验分别指定各相位的最短绿灯时间Gi,min、最大绿灯时间Gi,max和黄灯时间（算入红灯时间内），从而确定最小信号周期Cmin和最大信号周期Cmax；STEP2.先给获得通行权的相位i以该相位的最短绿灯时间,Gi=ΔGi(k)=Gi,min进行控制；STEP3.根据ΔGi(k)秒内测得的现