一种基于模糊逻辑的单交叉口信号控制方法

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1、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

2、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⋯0口口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0G2模糊控制不需要建立精确数学模型，而是以接近人的思维方式进行推理，因此具有更好的适网图1交叉口示意图应性。1977年希腊学者PappisCP和英国模糊控制专家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

3、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，

4、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)”，“较短模糊控制器的设计过程如下：(RS)”，“短(s

5、)”，和“很短(Vs)”等七个语言值来描述(1)确定输入及输出变量语言变量。有经验的交警往往根据排队长度来决定如何(4)定义语言变量的隶属函数收稿日期：2015-04—23本文采用三角形隶属函数，输入变量QR的隶作者简介：邓琼华(1988一)，女，湖南武冈人，工程师，从事交通属函数见图2。规划与管理研究工作。