基于相位组合、相序跳转的交叉口模糊控制

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1、http://www.paper.edu.cn基于相位组合、相序跳转的交叉口模糊控制罗俊河海大学交通学院，南京（210098）E-mail：Luojun_517@hotmail.com摘要：提出了一种基于相位组合、相位跳转新信号运行方式下的模糊控制方法。通过检测线圈得到的交叉口各进口道实时数据基础上，建立适合本论文信号运行方式的四级模糊控制。文章最后使用VISSIM中VAP语言对定周期信号设计与本论文信号设计分别进行仿真对比，得到明显优化的评价指标。关键词：相位组合，相序跳转，模糊控制，VISSIM仿真1.

2、前言随着我国经济的快速发展，城市交通需求和交通量迅猛增加，城市交通拥挤和阻塞日益严重，交通问题已成为各大城市一个受人诟病最多的问题。然而，在城市道路网中，交通拥挤或阻塞往往发生在道路交叉口，因此，解决作为城市道路网中各个关键节点即城市交叉口的通行能力便成了解决城市道路交通拥挤问题的关键。在现有城市道路用地有限的前提下，我们一般采取进口道渠化和优化交叉口信号的方法减少行车延误，提高路口的通行能力，减少车辆停车次数。现行国内的信号控制多为无联系的单路口定周期控制，少数几个大城市采用了国外先进的区域控制系统（如上

3、海引进了澳大利亚的SCAT系统，北京引进了英国的SCOOT系统等），但由于我国的混合交通比重较大的缘故，实施效果并不理想。此外，一些城市采用的感应控制，取得了一定的效果。定周期控制是根据以往观测到的交通需求，按预先设定好的配时方案进行控制，因此它对交通需求的随机变化是无法响应的。感应控制在一定程度上克服了定时控制的不足，其主要特点是：某相位在绿灯期间，只要检测到车辆到达就给出一个单位绿延时，直到最大绿时为止。然而，感应控制只能检测是否有车辆到达而不关心有多少辆车到达，同时，感应控制系统对于简协振荡车辆到达情

4、况形成的系统延误很大，因此，它无法真正响应各相位的交通需求，也不能使车辆的总延误最小。今年来，人们更多地把研究转向人工智能化控制领域，模糊控制便是其中的一个重要方向，国内外专家提出了各种以最小车辆延误或是排队长度为目标函数的控制方式，通过仿真均取得了不错的效果。本文采用新的信号相位自由组合，相序自动跳转的信号运行方式，然后通过建立适应此信号运行方式的四级模糊控制对交叉口进行信号优化，最后通过VISSIM仿真软件分别对定[1]周期信号设计与本论文信号设计进行模拟，对比它们的评价指标，得到优化结果。-1-htt

5、p://www.paper.edu.cn2.交叉口布置及交通流状态分析路口检测器路口上游检测器图1交叉口平面布置图2.1交叉口几何渠化设置本文采用典型的东、南、西、北四个方向组合的交叉路口，且每个方向都有直行、左转和右转三个分流车道。各进口道采用单一类型进口道（每个进口道只允许某一方向车流运行），且进入进口道区域内，禁止车辆变道。车辆行驶路段采用3车道，到达交叉口进口道，采取压缩出口道，另辟出一条左转车道的形式。这里的尺寸都需要保证在通过时不至于有压迫感。2．2车辆检测器的铺设各检测器位置如图4.1所示，在

6、各进口道停车线铺设较长距离的车辆检测器，主要用于检测停车线前的车辆排队情况及车辆排队等待时间情况；此外，在各进口道上游入口处铺设感应型车辆检测器，主要用于检测各进口道车辆的到达情况。2.3信号相位相序的设置现今大多城市实行的信号相位设置，多采取如图2所示的固定相位相序的信号设计方式。-2-http://www.paper.edu.cn东西直行相东西左转相南北直行相南北左转相第一相位第二相位第三相位第四相位图2相位示意图这样设置的缺陷是不能根据实际情况进行相位组合，而是生硬地使用固定相位组合与固定的相序，不能

7、根据实际的到车情况安排相位与相序，从而不能及时地放行车辆，这样从一开始就决定了整个系统存在着这一因素引起的延误。本文配合检测器采取相位自由组合与相序跳转的策略对单点交叉口实行模糊控制。（1）相位组合由于本论文不考虑非机动车的影响，因此从交叉口车流行驶路线冲突点来看，右转车辆带来的影响较弱，所以将各方向的直行相与左转车流相作为相位基本组合因子，这样，就得到单点交叉口的8个基本相位组合因子，详细见图3所示。东直行相因子东左转相因子南直行相因子南左转相因子西直行相因子西左转相因子北直行相因子北左转相因子图3基本相

8、位组合因子示意图为了便于描述，我们给每个相位组合因子编号：例如，T表示交叉口1北进口道直1nm行相位组合因子（n表示north，m表示middle），依此类推可以得到T，T，T，T，kemkelksmkslT，T，T，T，其中k表示具体交叉口的编号。kwmkwlknmknl根据冲突点原则，由以上8个相位因子可以组合得到8种相位组合情况，具体见图4。东直行左转相位西直行左转相位东西直行相位东西左转相位南直行左转相位