智能交通灯控制系统的设计和仿真3.PDF

( ) 第 26卷第 1期 重庆工商大学学报 自然科学版 2009年 2 月 Vo l. 26　NO. 1 　　　　　　　　J Chongqing Techno l Bu sine ss U n iv. (N at Sci Ed) 　 　　　　　　　 Feb. 2009 　　文章编号 : 1672 - 058X (2009) 0 1 - 0084 - 04 智能交通灯控制系统的设计和仿真 王 　灿 , 何 　淳 , 吴亚龙 , 谷明信 , 程发银 (重庆工商大学 计算机科学与信息工程学院 , 重庆 400067) 摘 　要 :在使用压力传感器实时采集交通路口各方向车流量数据的基础上 ,提出了一套自动周期自动交 通灯比例时长和固定周期自动交通灯比例时长相结合的智能交通控制方案 ,即根据车流量的实际情况 , 自动 调节信号周期和红绿灯配时比例 , 以尽量减少道路交通路 口的车辆滞留 ,实现交通灯的智能化控制 ;使用 MA TLAB 编制了仿真程序 ,对方案进行了仿真实验 ,结果显示 :平均车辆延误时间比传统的固定配时方案以 及采用模糊算法或改进的模糊算法方案都低 ;该方案不受时间和地域影响 ,对所有交通路口均能达到最优化 的交通灯控制 。 关键词 :交通灯 ;智能控制 ;平均延误时间 中图分类号 : TP 273　　　　　　文献标识码 : A 随着我国经济水平的高速发展 ,人民的消费水平不断提高 ,在道路上行驶的各种机动车辆不断增多 ,这 给城市交通带来了巨大压力 。传统的单交叉口交通信号控制一般采用定时控制方案 ,这种方案最主要的缺 点在于 ,当车流量变化较大时 ,时常会因为放行不合理导致交通阻塞 。为此 ,研制一套根据车流量 自动控制 交通灯时长的智能交通控制系统是很有意义的。对智能交通控制已进行了多年的研究 ,早期主要采用模糊 逻辑方法 ,并取得了不错的仿真结果 [ 1 - 4 ] 。然而 ,模糊控制器的设计还存在许多问题 ,如简单的模糊处理将 导致系统的控制精度降低和动态品质变差 ;模糊规则难以总结 ;量化因子 、比例因子及隶属度函数的选取多 采用试凑法 ,人为因素影响大 ;而单纯依靠设计者的经验和反复调试 ,使整个设计过程缺乏系统性 ,造成模糊 控制器的设计无法保证有最优的控制性能等 。基于此 ,后续的研究多采用遗传算法或改进的遗传算法 [ 5, 6 ] , 但这种方法仍然存在一些问题 ,如可能导致进化缓慢和过早收敛现象的发生等 。在此提出了一套适用于所 有时间段 ,适用于所有交通路口的红 、绿灯配时自动调节方案 ,该方案能根据 自动获取的车流量数据通过分 析和处理 ,获取最优化的配时比例和周期 。 1　车流量统计 系统使用压力传感器检测通过各车道的车辆数 。压力传感器的选择应使其具有尽可能宽的工作范围 , 即能对在道路上行驶的各种机动车辆都敏感 。经调研发现 ,一般的机动车重量在 1 000 kg 以上 , 2 000 kg 以 下 ,例如货车重量大部分在 1 200 kg左右 ,客车重量净重量也在 1 500 kg左右 ,但也存在如摩托车这样的重 量只有 170 kg左右的小型机动车辆 ,和重量超过 10 T的特大型卡车 。假设 170 kg为最小机动车的净重 ,而 中华人民共和国国家体育总局统计成年男性的平均体重为 66. 5 kg,成年女性的平均体重为 56. 8 kg, 因此 , 压力传感器的敏感下限为 226. 8 kg。压力传感器的另一个特性指标是其承受压力的能力 ,在特大型卡 车满载的压力下 ,压力传感器要能够正常工作 。依据这两个指标选择的压力传感器可以作为本系统的车流 收稿 日期 : 2008 - 11 - 03;修回日期 : 2008 - 12 - 25。 ( ) 　 基金项 目:重庆工商大学学生科技创新基金资助项 目 0830 10 。 ( ) 作者简介 :王灿 1986 - ,女 ,石家庄市辛集人 ,重庆工商大学 2006级应用物理专业 ,从事系统控制研究