道路信号交叉口智能型交通控制方法研究


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道路信号交叉口智能型交通控制方法研究

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道路信号交叉口智能型交通控制方法研究

作者：佚名文章来源：不详点击数：更新时间：2006-9-23

文章摘要： 摘要：本文以模糊理论为基础，在借鉴既有定时TRANBBS交通信号控制方法，并在对具体交叉口的实际交通状况进行调查、分析的基础上，建立单个道路信号交叉口的交通控制方法。本方法考虑道路交通流变化的不确定性，通过实时配时方案调整适应交通流的变化。研究结果表明，智能型交通控制方法更能适应交叉口复杂多变的交通状况，对减少车辆延误具有效果明显。          关键词：信号交叉口，模糊控制，智能，交通模拟      &nb......

行权交通流中关键车流的排队等待车辆数，决定是延长本相位绿灯时间还是切换到下一个相位。因此，有以下三个主要控制参数：

    ①有通行权的一组交通流中关键车流平均每车道的未来t秒内到达交叉口的车辆数A；

    ②无通行权交通流中关键车流的平均每车道的排队等待车辆数Q；

    ③绿灯延长时间1T。

    本文中，相位最初绿灯时间t0和预测时间t的设定，参考TRRL方法计算的信号配时值。针对北京“光华路－东三环辅路”交叉口的现行控制方案,各相位的最初绿灯时间t0取为各相位三个时段实际绿灯时间的最小值。计算得到各相位的最初绿灯时间t0 为：相位一最初绿灯时间t0=47s；相位二最初绿灯时间t0=26s；相位三最初绿灯时间t0=28s对于相位预测时间t，由于绿灯延长时间1T的最大值与预测时间t相同，考虑到信号周期最大值不宜超过180秒，以免延误太大，超过交通参与者能够接受的等待限度，现设置预测时间t为20秒，且在实际应用中各相位只预测一次。

    1)模糊语言值的设定

    ①A的模糊语言值定为：很少、少、中等、多、很多；

    ②Q的模糊语言值设定为与A相同；

    ③1T的模糊语言值设定为：很短、短、中、长、很长。

    2)隶属度函数的确定

    3)模糊控制规则
规定模糊控制规则如下表：

    表1 模糊控制规则表[2]

    A Q 很少少中等多很多

    很少很短很短很短很短很短

    少短很短很短很短很短

    中等中短很短很短很短
     [Page]
    多长中短很短很短

    很多很长长中短很短

    表1对应5×5=25条模糊控制规则，每条规则对应一个模糊关系。所有模糊控制规则可归纳为：

    每条规则对应的模糊关系可统一用下面的矩阵运算式表示：

    （1）总的模糊关系可由上式得到的25个矩阵求“并”得到，即取对应元素的最大值，计算公式如下：

     （2）对于检测到的某一具体值A’和Q’，通过其对应的模糊集Ai和Qj与R合成运算，便得到相应的一个或多个绿灯延长时间1T的模糊集，计算公式如下：

    （3）对于求得的多个模糊集可通过模糊集的求“并”运算将其合成一个模糊集。例如，当时，在A的论域上对应的模糊集为A1、A2,在Q的论域上对应的模糊集为Q3，可对应两条模糊控制规则的条件“若A1且Q3”和“若A2且Q3”，即（A1×Q3）和（A2×Q3），由式(3)可得1T的两个模糊集，然后将这两个模糊集求“并”，得到一个绿灯延长时间1T的模糊集。

    (4)确定绿灯延长时间1T的精确值

    按照最大隶属度方法，即选取隶属度最大的论域元素∆T0作为最终的控制量，用于绿灯信号延长时间的控制。

    3智能型交通控制方法控制效果评价

    本文以北京“光华路－东三环辅路”交叉口的实际交通流量调查数据为基础，进行了交通流的模拟计算。为了说明方法的有效性，对新建立的智能型交通控制方法与经典的TRRL交通控制方法的控制效果进行比较。

    对交通控制效果进行模拟计算，得到在7:00～19:00这段时间的大多数时段内，智能型控制方法比TRRL控制方法造成的时间延误少，其平均减少约为7.9%，并且在7:00～9:00的早高峰和16:00～19:00的晚高峰期间，智能型控制方法比TRRL控制方法造成的时间延误减少特别明显，早高峰时平均减少约11.5%，晚高峰时平均减少约23.4%。

    4结束语

    本文在收集现有的道路信号交叉口交通控制方法的基础上，采用人工智能中的模糊理论，结合“光华路－东三环辅路”交叉口的实际交通状况，给出了单个道路信号交叉口的智能型交通控制方法，并同经典的TRRL交通控制方法进行比较研究。具体研究成果如下：

    (1)建立了智能型交通控制方法模型

    在分析“光华路－东三环辅路”交叉口的实际交通状况基础上，以直行和左转机动车流为主要研究对象，先用TRRL方法计算定时信号配时方案，以便获得建立智能型交通控制方法所需的一些参考数据，并将此定时信号配时方案作为比较和评价智能型交通控制方法控制效果的参照对象。然后，运用模糊控制理论建立了适合该交叉口交通流特性的智能型交通控制方法模型。

    (2)模拟控制效果计算及评价

    计算TRRL交通控制方法和智能型交通控制方法的模拟控制效果，表明了智能型交通控制方法对减少车辆延误的有效性。

    最后，本文仅智能型交通控制方法与TRRL的方法进行了比较，与其他方法的控制效果比较尚需进一步研究。

    参考文献：

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