衡水市道路交叉口車流模糊控制疏導方法研究

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濟的全面發展，機動車數量急劇增加，交通擁擠堵塞和交通混亂成為困擾該市交通發展一個難題。科學地做好交通管理工作，除了準確掌握國家交通法規和有關政策外，還必須掌握道路交通系統的變化規律、現代科學管理方法和現代監控技術，并通過疏導、采用定量分析方法評價交通管理措施的效果。基于所得數據，本文使用模糊控制方法對數據進行計算和分析，旨在為相關研究提供借鑒。

[關鍵詞]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[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2019）06-0-03

0? ? ?引 言

近年來，隨著衡水市城鎮化建設快速發展，經濟建設穩步發展，人們生活水平有了明顯提高，汽車保有量持續增加，導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，衡水市大力發展公共交通，比如從每年供暖期實行公交車免費乘坐政策，2018年此項免費政策更是將時間改為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。城市交通控制系統是智通交通系統的重要組成部分，通過合理設計與應用可以充分提高既有道路基礎設施的承受能力。基于此，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等待車數量延長綠燈時長，具有重要的理論意義和現實意義。

1? ? ?模糊控制理論基礎

模糊控制方法主要由模糊化、模糊推理、清晰化3個部分構成。模糊化：與普通的函數或公示運算不同，在模糊控制算法中，模糊控制的使用規則不是具體的數字量，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，并按照一定的規則設定隸屬度函數，然后根據隸屬度函數將確定的輸入量轉變為不確定的模糊量。模糊推理：模糊推理是模糊控制器設計中的精髓，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果轉化成準確的變量。

2? ? ?衡水市道路交叉口車流模糊控制的內容

2.1? ?相位

相位是一股或多股車流顯示燈色的組合，是在一個信號周期內，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，將一個周期內獲得完全相同燈色的車流稱為一個相位。如果交叉口所有車流顯示的燈色都不相同，相位數就等于車流數。

2.2? ?模糊控制器設計

2.2.1? ?模糊輸入和輸出

輸入：當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。通過實地計數，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? ?控制規則

控制規則如表4所示。

2.2.5? ?求得控制表

通過上述計算求得控制表，表5為綠燈控制表。

3? ? ?結 語

與傳統的控制方式相比，模糊控制具有很多優勢。比如，交通控制系統是一個復雜的控制系統，建立數學模型的過程是非常困難的，而對于模糊控制而言，可以不用建立數學模型，雖然交通控制中的參數具有很大的不確定性，但是基于模糊控制規則能對其進行控制。

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