交通信號(hào)燈的模糊控制對(duì)智能運(yùn)輸?shù)挠绊懠鞍l(fā)展

楊榮秀

【摘要】 隨著城市人口的增加，信號(hào)燈在交通運(yùn)輸中起著非常重要的作用。它是通過對(duì)我們的人流車流的調(diào)節(jié)來提高運(yùn)行的效率，實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)輸?shù)摹．?dāng)前，多種多樣的交通信號(hào)系統(tǒng)已經(jīng)被建成了。在應(yīng)對(duì)人流量車流量非常大的情況時(shí)，我們想到了用模糊量的控制來實(shí)現(xiàn)。我們知道每天每時(shí)的道路交通情況是不一樣的，是多變的，甚至是不確定的，這樣我們建立普通的數(shù)學(xué)模型很難。本文就這些進(jìn)行了交通信號(hào)的模糊控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】 交通信號(hào) 模糊控制 智能運(yùn)輸

一、交通信號(hào)燈控制的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

我們最初的交通控制是人為的隨機(jī)思考，不是特別嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目刂评碚撝С值?。但是現(xiàn)在針對(duì)多樣的、變化的、隨機(jī)的城市的交通系統(tǒng)，以往的理論難以做到交通流暢。我們現(xiàn)在的人們學(xué)者對(duì)智能交通信號(hào)的想法不一，但核心是一樣的就是高科技的新技術(shù)的摻著。

隨著是電子電氣技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，交通效率大大改善提高了，而且安全性還明顯的提高了。所以，新型的、智能的運(yùn)輸系統(tǒng)越來越信息社會(huì)化了，這就是高新技術(shù)的改進(jìn)對(duì)傳統(tǒng)的基本的運(yùn)輸系統(tǒng)。

二、智能信號(hào)控制的基本理論應(yīng)用于交通路口

2.1信號(hào)燈設(shè)置的依據(jù)

我們利用了不同的設(shè)施裝置來制作不同的信號(hào)，大致上可以表達(dá)三種交通控制方式，它是通過不同的裝置來實(shí)現(xiàn)的。我們的信號(hào)燈是當(dāng)每個(gè)交錯(cuò)的路口的通行的人流車流的能力到達(dá)通行的能力時(shí)設(shè)置的。我們必須合理科學(xué)的設(shè)置信號(hào)燈，這樣我們才能不造成交通擁擠，才可以充分實(shí)現(xiàn)道路效益，避免了浪費(fèi)。

闖紅燈的情況交通往往是因?yàn)樾盘?hào)燈的設(shè)置交通不合理。據(jù)實(shí)例來看，交通事故主要是發(fā)生在交叉的路口，主要是在人流車流較低的路口或者人流車流較低的時(shí)間段內(nèi)。所以交通我們?cè)O(shè)置信號(hào)燈的依據(jù)要科學(xué)，不能隨便亂設(shè)交通。綜上所講，我們必須認(rèn)真研究，來合理的制定依據(jù)。

2.2信號(hào)燈對(duì)于減少交叉口交錯(cuò)點(diǎn)的作用

我們知道所謂的交叉口就是指兩條或兩條以上道路相交的區(qū)域。這種路口是決定交通順暢與否以及頻發(fā)事故的焦點(diǎn)所在。車流人流經(jīng)過時(shí)會(huì)發(fā)生交錯(cuò)、匯集。所以這樣的位置要特別注意，因此，我們通過多次試驗(yàn)研究制定了設(shè)置信號(hào)的依據(jù)，當(dāng)遇到這種情況時(shí)設(shè)置交通滿足條件的交叉口可控制信號(hào)，這樣一來我們就可以避免交叉口的碰撞，從而可以減少或防止交通事故的發(fā)生，這不僅提高了到路口的通行能力，而且提高了道路運(yùn)行效率。所以我們看出了在交叉路口設(shè)置信號(hào)燈的作用。

2.3道路控制系統(tǒng)的智能化

我們運(yùn)用多種的數(shù)學(xué)理念及多門學(xué)科理論，研制了科學(xué)的應(yīng)用系統(tǒng)。就此產(chǎn)生了智能交通一說。這種新型的智能系統(tǒng)對(duì)于我們?cè)诮徊媛房诘能囕v、行人過馬路等等都考慮得十分全面。這樣的新型的道路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包含很多方面，我們既要做好工程設(shè)計(jì)還要考慮到車輛人流的數(shù)據(jù)采集，既要會(huì)傳輸處理數(shù)據(jù)值還要能把模型的算法分析透徹，這樣才能調(diào)整好整個(gè)的龐大的交通流。我們知道國(guó)內(nèi)外的大中型城市的交通都采用了智能控制，當(dāng)然是不同的環(huán)境，不同的條件方式各異，但是核心都一樣的。 控制模型的算法是智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的核心，它是設(shè)計(jì)者的控制思想在現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的應(yīng)用，是我們控制道路順暢的策略，是管理的平臺(tái)，起著不可替代的關(guān)鍵作用。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的交通信號(hào)系統(tǒng)多數(shù)是被動(dòng)的控制系統(tǒng)，它是以協(xié)調(diào)錯(cuò)綜的路口的通行能力，優(yōu)化道路交叉口的綠燈信號(hào)的比例等為基礎(chǔ)的。

2.4智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的基本的思路

我們首先分析一些數(shù)值信息，預(yù)測(cè)交通流的現(xiàn)象，整合后進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M現(xiàn)狀進(jìn)行試驗(yàn)，然后比對(duì)研究后確定實(shí)際的路口的控制模式，這樣就可以根據(jù)數(shù)值參數(shù)量進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而完成交通信號(hào)的設(shè)計(jì)。這樣我們就可以根據(jù)不同的路口配備的設(shè)施的不同來進(jìn)行單點(diǎn)的控制，來優(yōu)化我們的目標(biāo)函數(shù)，這樣我們就能得出最優(yōu)信號(hào)控制方案?？刂茩C(jī)的配置路口信號(hào)，通過固化基礎(chǔ)參量來配置主控中心數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行我們的數(shù)據(jù)信息值得傳輸設(shè)置。我們的系統(tǒng)中的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)信息的變化更新，我們還要管理中心數(shù)據(jù)庫(kù)，這里面包含不同的地理信息，不同的平臺(tái)數(shù)據(jù)，我們要想保證不同情況不同時(shí)間的交通系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和實(shí)用性，我們必須在設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)交叉路口的車輛人流量信息安放檢測(cè)的儀器，進(jìn)行校對(duì)進(jìn)行檢修以備損壞導(dǎo)致交通癱瘓。我們知道交通的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不是想怎樣就能怎樣的，它是建立在道路上的，它的建立是受到我們的城市道路規(guī)劃的限制的，我們要想做的非常完美也是不現(xiàn)實(shí)的，所以我們盡量的在所限環(huán)境的前提下來合理設(shè)計(jì)。我們要盡可能地做到最優(yōu)化的控制，為了做到這樣我們按照先主要的后次要的來設(shè)計(jì)，先進(jìn)行單個(gè)交錯(cuò)的路口的系統(tǒng)設(shè)置，在此基礎(chǔ)上我們?cè)谧鲋鞲傻缆返膮f(xié)調(diào)系統(tǒng)。這樣我們可以全面的考慮進(jìn)而做到最合理最優(yōu)化的智能型系統(tǒng)。

三、智能交通信號(hào)的模糊控制思想

我們對(duì)于十字路口測(cè)車非常的熟悉，它分別有四個(gè)不同的方向即東、西、南、北，左行、右行和直行三個(gè)車道的車流的每個(gè)方向測(cè)車都是有的。我們?yōu)榱瞬杉：龜?shù)據(jù)，獲取車流量在道路口做了檢測(cè)區(qū)，用來檢測(cè)數(shù)據(jù)。我們需要兩個(gè)一個(gè)在停車的地方用來測(cè)量該路上車輛離開的數(shù)據(jù)，另一個(gè)設(shè)在遠(yuǎn)端提供必要用于檢測(cè)車輛到達(dá)的數(shù)據(jù)。

3.1綠燈的時(shí)候離開的車輛數(shù)量的模糊化

綠燈的模糊控制測(cè)車的時(shí)間分為兩部分：其一是固定測(cè)車的狀態(tài)參數(shù)的采集時(shí)間作為路口車輛測(cè)車時(shí)間；其二根據(jù)模糊決策的延時(shí)兩個(gè)方向車流量變化進(jìn)行。綠燈的時(shí)候變量的從屬論域，它的速度不超過規(guī)定測(cè)車時(shí)間的速度，則在10秒內(nèi)通過的轉(zhuǎn)換瞬間最大車輛數(shù)約從屬為10輛。轉(zhuǎn)換以紅綠燈瞬間計(jì)時(shí)起點(diǎn)，通過的車輛數(shù)作為從屬函數(shù)。

3.2紅燈期間到達(dá)車輛數(shù)的模糊化

車輛流量檢測(cè)區(qū)的長(zhǎng)度有所變化，車輛間的間距直接影響輸入量的變化函數(shù)論域。車輛流量經(jīng)過對(duì)某些適宜路口不同時(shí)段的滯留的實(shí)地調(diào)查分析，距離取我們認(rèn)為兩個(gè)檢測(cè)器之間的。紅黃綠信號(hào)燈是我們的輸出量，人行橫道的紅綠燈和我們的馬路上的燈是相互關(guān)聯(lián)的，也是固定的，我們的系統(tǒng)也是結(jié)合實(shí)際的道路狀況來制定的。

四、智能運(yùn)輸系統(tǒng)的軟件調(diào)試及系統(tǒng)性能分析

程序設(shè)計(jì)思路是我們首先根據(jù)實(shí)際情況的記錄，來列出輸入和輸出的分配表，這樣我們編程的時(shí)候不會(huì)混淆變量之間的關(guān)系。對(duì)于這個(gè)連續(xù)運(yùn)行的系統(tǒng)，我們?cè)谕瓿闪溯斎胼敵龅脑O(shè)定后，只需要一個(gè)啟動(dòng)的按鈕，通過定時(shí)器等的應(yīng)用會(huì)編輯出連續(xù)的自動(dòng)的系統(tǒng)。這里的輸出很少只有指示燈，包含路口的直行左右行，這樣需要多少個(gè)輸出端口根據(jù)我們的分配表即可得出。

我們會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際的運(yùn)行中，東西和南北兩個(gè)方向的信號(hào)燈的變化是相同的，這樣我們可以節(jié)約輸出端口，用一個(gè)端口驅(qū)動(dòng)兩個(gè)信號(hào)燈。這樣不僅節(jié)約了能源而且還讓程序得到了簡(jiǎn)化。

系統(tǒng)性能的分析是在我們?cè)O(shè)計(jì)完成后，我們可以通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)它的性能，我們?cè)?4小時(shí)連續(xù)運(yùn)行的控制柜上進(jìn)行不定時(shí)的不同數(shù)值的信息的輸入，來觀察系統(tǒng)的反應(yīng)是否合乎我們的預(yù)測(cè)。我們隨后又規(guī)律性的每小時(shí)一次去記錄數(shù)據(jù)，然后比對(duì)時(shí)序圖檢查他是否合理是否正確，結(jié)果驚人的相同完全符合要求。然后我們有采取了幾個(gè)不同季節(jié)不同溫度的樣本，結(jié)果顯示符合時(shí)序要求。

五、結(jié)論

通過本文系統(tǒng)的設(shè)計(jì)我們解決了智能交通的一些問題，關(guān)鍵是把信號(hào)燈進(jìn)行了合理的分配，尤其是時(shí)間的配置，從而解決了不均不穩(wěn)帶來的問題。我們利用先進(jìn)的理念對(duì)交通系統(tǒng)數(shù)質(zhì)量的模糊控制進(jìn)行模擬，做到了交警的熟練思路，為穩(wěn)定快速的交通做了基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了有效的控制。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]劉亮 羅東偉《城市道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)分析》2011

[2]李勇《淺談智能交通信號(hào)燈控制中電子信息技術(shù)的應(yīng)用》2014

[3]馬國(guó)峰 虞喆麟 江偉林 《基于智能化系統(tǒng)的干道交通信號(hào)管理與控制》2012

[4]梁杰 徐建閩《周期不同的多交叉口協(xié)調(diào)控制方法》2013