衡水市道路交叉口車流模糊控制疏導(dǎo)方法研究

程鳳林 張軍芳 杜鵬 崔紅芳 劉旭浩

[摘 要]近年來，隨著河北省衡水市經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，機(jī)動(dòng)車數(shù)量急劇增加，交通擁擠堵塞和交通混亂成為困擾該市交通發(fā)展一個(gè)難題?？茖W(xué)地做好交通管理工作，除了準(zhǔn)確掌握國家交通法規(guī)和有關(guān)政策外，還必須掌握道路交通系統(tǒng)的變化規(guī)律、現(xiàn)代科學(xué)管理方法和現(xiàn)代監(jiān)控技術(shù)，并通過疏導(dǎo)、采用定量分析方法評價(jià)交通管理措施的效果?；谒脭?shù)據(jù)，本文使用模糊控制方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，旨在為相關(guān)研究提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]交通工程;PLC控制;模糊控制

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.06.096

[中圖分類號]U491.5[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1673-0194（2019）06-0-03

0? ? ?引 言

近年來，隨著衡水市城鎮(zhèn)化建設(shè)快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)建設(shè)穩(wěn)步發(fā)展，人們生活水平有了明顯提高，汽車保有量持續(xù)增加，導(dǎo)致城市道路空間資源有限性和交通需求增長之間的矛盾越來越突出。目前，衡水市大力發(fā)展公共交通，比如從每年供暖期實(shí)行公交車免費(fèi)乘坐政策，2018年此項(xiàng)免費(fèi)政策更是將時(shí)間改為2018年10月1日-2019年3月31日。這樣的政策在一定程度上減少了衡水市冬季大氣污染，緩減了城市交通壓力。城市交通控制系統(tǒng)是智通交通系統(tǒng)的重要組成部分，通過合理設(shè)計(jì)與應(yīng)用可以充分提高既有道路基礎(chǔ)設(shè)施的承受能力?；诖?，本文以衡水市中心街口為研究對象，使用模糊控制方法，得出路口交通信號燈能夠根據(jù)等待車數(shù)量延長綠燈時(shí)長，具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

1? ? ?模糊控制理論基礎(chǔ)

模糊控制方法主要由模糊化、模糊推理、清晰化3個(gè)部分構(gòu)成。模糊化：與普通的函數(shù)或公示運(yùn)算不同，在模糊控制算法中，模糊控制的使用規(guī)則不是具體的數(shù)字量，而是模糊語言量，能夠使用不確定的語言來表述模糊規(guī)則，這就要求將確定的量劃分為不確定的模糊語言量，并按照一定的規(guī)則設(shè)定隸屬度函數(shù)，然后根據(jù)隸屬度函數(shù)將確定的輸入量轉(zhuǎn)變?yōu)椴淮_定的模糊量。模糊推理：模糊推理是模糊控制器設(shè)計(jì)中的精髓，模糊推理的過程類似人類思考推理的過程。清晰化：清晰化也稱為解模糊化。清晰化的過程與模糊化過程相反，是將模糊推理過程得到的模糊結(jié)果轉(zhuǎn)化成準(zhǔn)確的變量。

2? ? ?衡水市道路交叉口車流模糊控制的內(nèi)容

2.1? ?相位

相位是一股或多股車流顯示燈色的組合，是在一個(gè)信號周期內(nèi)，不管任何瞬間的一股或多股車流都獲得完全相同的燈色顯示，將一個(gè)周期內(nèi)獲得完全相同燈色的車流稱為一個(gè)相位。如果交叉口所有車流顯示的燈色都不相同，相位數(shù)就等于車流數(shù)。

2.2? ?模糊控制器設(shè)計(jì)

2.2.1? ?模糊輸入和輸出

輸入：當(dāng)前通行相位車輛長度Ng和下一紅燈相位車位車輛長度Nr。輸出：綠燈延長時(shí)間T。

2.2.2? ?論域

本文選取衡水市中心街與人民路交叉口作為研究對象，并從中選擇論域。通過實(shí)地計(jì)數(shù)，Ng論域取{1，2，…，12};Nr論域取{0，1，2，…，24};T論域取{0，1，2，…，12}。

2.2.3? ?模糊語言與隸屬度確定

模糊語言用NB表示很少，NM表示較少，NS表示少，O表示中等，PS表示多，PM表示較多，PB很多。表1為Ng的隸屬度，表2為Ng的隸屬度，表3為T的隸屬度。

2.2.4? ?控制規(guī)則

控制規(guī)則如表4所示。

2.2.5? ?求得控制表

通過上述計(jì)算求得控制表，表5為綠燈控制表。

3? ? ?結(jié) 語

與傳統(tǒng)的控制方式相比，模糊控制具有很多優(yōu)勢。比如，交通控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，建立數(shù)學(xué)模型的過程是非常困難的，而對于模糊控制而言，可以不用建立數(shù)學(xué)模型，雖然交通控制中的參數(shù)具有很大的不確定性，但是基于模糊控制規(guī)則能對其進(jìn)行控制。

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