城市交叉口交通信号的模糊控制方法研究

【摘要】随着经济的发展，交通需求不断扩大，城市交通拥堵以及由此引起的一系列问题已经变得越来越严重。鉴于城市交通的复杂性、强非线性和随机性，传统的交通控制方式已经很难满足交通发展的要求。智能控制技术的发展为解决城市交通问题提供了有效手段。本文将模糊控制理论应用到交叉口信号配时控制系统中，把减少交叉口的车辆平均延误时间作为控制目标，对城市交通信号控制展开分析研究。目前，对于单交叉口的研究较多，本文首先介绍模糊控制在单交叉口信号控制中的设计过程并通过仿真证明其有效性。但是，在实际交通中，大量的交叉口相互交织、相互影响，孤立的单交叉口控制并不能很好的提高整个交通系统的通行效率。为改善控制效果，本文在单交叉口控制的基础上，利用模糊控制对线控和面控分别展开研究工作。首先，对干线多交叉口交通信号进行模糊控制研究。为实现交叉口之间的协调控制，本文设计了以排队车辆数决定绿灯延时的模糊控制器，并根据交叉口之间的关系计算出合理相位差、周期和绿信比，同时给出了交叉口不同方向的车流量预测模型。仿真结果表明，干线控制实现了车辆行驶过程中不遇或者少遇红灯、减少延误时间的目的。其次，对平行干线上交叉口交通信号控制进行模糊控制研究。过去研究的重点多是交叉口或者干线的本身，很少考虑交叉口对于两干线的协调分配作用。本文以两条平行干线和其中一条干线上的一个交叉口为对象，研究交叉口在减少车辆延误时间的同时实现其车辆调配分流功能。由于影响因素的增加以及研究对象复杂度的提高，本文设计了一种两级模糊控制器，第一级模糊控制器根据交叉口车辆排队数来进行信号配时，第二级模糊控制器则根据两平行干线的车辆通行率，修正信号配时。仿真分析表明，两级模糊控制器可以达到减少车辆平均延误时间和引导车流的目的。最后，对区域路网的交通信号控制展开模糊控制研究。区域路网是以单交叉口和干线为基础的，对其进行协调控制必须合理分析交叉口之间的耦合关系。本文提出以梯队的思想划分区域路网，让不同梯队相继运行进入协调控制系统，并设计了以交叉口之间车辆数来修正信号配时的两级模糊控制器，实现减少区域内整体车辆延误时间的目的。通过仿真对比，证明该方法的控制效果明显。
【作者】祝超超；
【导师】葛铭；薛安克；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】交叉口；模糊控制；协调控制；信号配时；干线；区域路网；

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