基于混沌的汇流瓶颈区交通流模糊控制与仿真研究

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1、基于混沌的汇流瓶颈区交通流模糊控制与仿真研究吴德华林毅福州大学土木工程学院摘要：为提高城市快速路汇流瓶颈区交通流通行效率，有效控制路段交通流混沌现象的发生，以瓶颈区交通流占有率是否超过阈值为启动条件，建立以汇流瓶颈区交通流占有率、平均车速为输入，主线限速值为输出的主线交通流自适应神经模糊混沌控制器;并对交通流混沌控制的最佳启动阈值、最佳控制周期进行仿真分析。仿真结果显示，当启动阈值取瓶颈区交通流占奋率为30%,控制周期为两分钟时，控制效果最佳，此时路段混沌断面相对于无控制情况减少丫60%，交通流总行程时间减少了0.42%，总延误减少了58.

2、25%，说明该方法能够有效抑制交通混沌，提高交通流的通行效率。关键词：城市交通;瓶颈路段;主线可变限速控制;混沌控制;仿真;作者简介：吴德华(1978-),男，副教授，博士，研究方向:道路交通安全与交通规划，Email:wudehua200⑽163.com.作者简介：林毅，Email:358716719@qq.com.收稿日期：2017-08-01基金：福建省自然科学基金项0(2016J01230)FuzzyControlandSimulationofTrafficFlowinBottleneckAreaBasedonChaosWUDehu

3、aLINYiCollegeofCivilEngineering，FuzhouUniversity;Abstract：TnordertoimprovethetrafficflowefficiencyinthebottleneckareaofUrbanExpresswayandcontroltrafficflowchaos，atrafficflowadaptiveneurofuzzychaoscontrollerbasedontrafficflowoccupancy,averagespeedasinputandmainspeedlimitval

4、ueasoutputwasestablished.Whetherthetrafficflowoccupancyinthebottleneckareaexceedsthethresholdisthestartingcondition.Theoptimalstartingthresholdandtheoptimalcontrolcycleofchaoticcontrollerweresimulatedandanalyzed.Simulationresultsshowthatthechaoticcontrollercaneffectivelyre

5、straintrafficchaosandimprovetrafficflowefficiency.Comparedwiththeuncontrolledsituation,thechaoticcrosssectionoftheroadisreducedby60%，thetotaltraveltimeofthetrafficflowisreducedby0.42%,andthetotaldelayisdecreasedby58.25%atthebestsituationthatthestartingthresholdis30%andthec

6、ontrolcycleistwominutes.Keyword：urbantransportation;bottlenecksection;variablespeedcontrolofmainline;chaoscontrol;simulation;Received：2017-08-01城市快速路交通流的限速控制已经成为交通科学与工程发展的一个研宄热点。近年来，相关研宄已经从交通流混沌的角度对可变限速策略进行设计，实现混沌的智能控制。文献［1-3］以“一个入口匝道的高速公路区段”为研究对象，对匝道交通流混沌控制进行Y初步的研宄与仿真，分析Y

7、交通流混沌控制对交通流密度等因素的影响结果。文献［4］针对高速公路主线交通流混沌进行了混沌控制器的设计与仿真，展示了交通流混沌控制的可行性与有效性。这些研究均以控制区段是否存在混沌状态作为启动控制的判别条件，由于采用的混沌判别方法具有一定的误差m，因此对交通混沌的控制效果带来了潜在的不利影响。文献［6］以瓶颈区交通流参数是否超过阈值作为启动控制的判别条件，具有准确、可操作性强的特点。模糊控制与神经网络在应对交通复杂巨系统中的作用己得到共识［7-9］，现代交通控制要求对交通流中存在的非线性和混沌问题具备在线自学习或即时自调整的能力，通过引导、

8、控制交通流进入有序、可控状态，从而提高交通系统的运行效率和安全性。基于此，本文在建立城市快速路汇流瓶颈区Vissim仿真模型的基础上，获取成功的交通流混沌控制样本，以瓶颈区交通流