城市高速公路交通控制综述.doc

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1、城市高速公路交通控制综述摘耍：高速公路交通量的增加使得交通拥挤日趋严重，高速公路的运行效率和安全性也因此大为降低，拥挤的产生加剧了坏境的污染和能源的消耗。调节需求，争取平衡，使交通流畅通是交通控制的基本思路。关键词：城市高速公路交通控制中图分类号：U412.36+6文献标识码：A文章编号:刖§高速公路的交通管理是对道路上车流和人流，按有关规则和要求,执行交通法规，合理引导、限制和组织交通流的总称。交通控制是对动态交通流采用人工或电子技术如信号灯、监视系统等科学方法手段实行控制。现代交通的管理与控制，简称"管制”。通过交通管

2、制，使人流和车流在高速公路上迅速、安全地运行。实践证明，高速公路只有在科学的管理和控制下才能实现快速、方便、舒适、安全、经济的运输效益。一、静态控制和交通量动态预报相结合我国高速公路的建设起步较晚，其设计能力远人于目前的交通量，道路本身的调节能力比较强，虽然匝道控制的静态控制设计方法比较简单,但通过和交通量预报相结合的静态控制方案比较适合我国高速公路的控制现状。在时间T计算时刻，首先通过KahnanFilter预报法、神经元网络等预报法计算出高速公路的0D矩阵,也就是NXN的起始一到达矩阵A，即aij，然后利用高速公路静态

3、控制算法求出匝道控制变量门，根据ri控制高速公路第i个匝道车辆进入高速公路，时间间隔t+T后，做下一步计算。时间根据高速公路车流的变化率来决定。其控制算法原理框图如图1所示。通过对传统的静态的匝道控制策略的改进，可以提高传统静态匝道控制算法的性能，增加算法的适应能力。这种改进型匝道控制器，对于我国现阶段高速公路的匝道控制具有很好的应用价值。二、交通控制系统智能控制的设计方法传统的匝道控制器的设计方法，要求把高速公路车流的非线性偏微分方程模型简化成一个线性差分方程模型。这种简化会影响控制器的性能,因此，许多学者考虑设计智能匝

4、道控制器。交通控制理论随着自动控制理论的发展而不断进步。因为，自动控制理论本身也是一门新兴的学科，它涉及数学、计算机、信息、电子等众多领域。交通控制系统是将自动控制理论、检测技术、通信技术以及视频技术等在交通领域进行综合应用。交通控制理论的发展是随着上述学科的发展而发展的,特别是随着自动控制理论的发展而发展。自动控制理论发展60多年来，经丿力了经典控制理论到现代控制理论，又发展到现在的智能控制。交通控制理论也从当初的定时控制，发展到全局动态、并朝智能化的方向发展。而复杂的交通控制问题，凭单一的控制模式，仅采用数学工具或计算

5、机仿真是难于解决的。人们在实际控制过程中看到熟练的调度人员、技术人员或专家均能较好地控制交通，如果把调度人员、技术人员或专家的经验知识和控制理论相集成，就相当于人直接参与交通控制，使控制效果达到或超过人的管理水平。这种方法就称为智能交通控制，是肖前和今后交通控制发展的方向。智能控制器具有分层信息处理和决策机构。它实际上是对人的神经结构或专家决策机构的一种模仿。在复杂的大系统中,通常采用任务分块、控制分散的方式来处理。智能控制器具有非线性。这是因为人的思维具有非线性，作为模仿人的思维进行决策的智能控制也具有非线性特点。智能控

6、制器具有变结构特点。在控制过程中，根据当前的偏差及偏差变化率的大小和方向，在调整参数得不到满足时，以跃变方式改变控制器的结构，以改善系统的性能。智能控制器具有总体自寻优特点。由于智能控制器具有在线特征辨识、特征记忆和拟人特点，所以，在整个控制过程屮，计算机在线获取信息和实时处理并给出控制决策，通过不断优化参数和寻优控制器的最佳结构形式，以获取整体最优控制性能。由此可见，智能控制系统适合于含有复杂性、不完全性、模糊性、不确定和不存在已知算法的生产过程。而高速公路交通控制系统的动力模型，就是具有上述的特性,现在许多学者都致力于

7、智能交通控制策略的研究，虽然智能控制理论本身还处于发展阶段，但交通控制的研究表明，智能控制是解决交通控制问题的有效途径，同时通过在交通控制系统中的应用反过来促进智能控制理论的发展。下面简要介绍在交通控制系统中具有广阔应用前景的变结构智能控制、模糊控制和神经元网络控制。1变结构的智能控制KashaniHR在1983年提出了智能交通控制系统，该系统包括控制级、协调级和组织级。控制级负责识别交通模式，实时选择恰当的数学模型和性能指标进行优化和计算，以确定相应的匝道控制规律，协调级则通过在线学习，确定各匝道控制器的协调向量，并将协

8、调向量与预报信息发送到控制级，同时接受来自组织级和控制级的信息。2模糊控制动态交通控制的模型是一个多变量、非线性和时变的大系统。系统的复杂性与人类耍求的精确性之间形成了尖锐的矛盾。因此,要想精确地描述交通控制系统中复杂对象与系统的任何物理现象和运动状态的关系，实际上是不可能的。关键是如何在准确和简明之间