单交叉口交通灯信号模糊控制及其仿真ThefuzzyalgorithmcontrolforSingleroadintersectiontrafficlightanditssimulation摘要：本文采用模糊控制算法对四相位三车道单交叉口的交通灯进行控制。首先通过离线计算机得到绿灯延时的模糊控制查询表，根据当前等待队列长与通行队列长查表和到绿灯延时。通过使用同一随机种子产生随机数对该方法与传统定时控制方法进行仿真，仿真结果表明模糊控制方法在车辆延误时间上较之传统定时控制方法大为改善。关键词：四相位;单交叉口;模糊控制;仿真Abstract:Thispaperusesthefuzzycontrolalgorithmcarriesonthecontroltofourphasesthreetrafficlanessingleroadintersectionstrafficlight.Firstobtainsthegreenlighttimedelaythroughtheoff-linecomputerthefuzzycontrolquestionnaire.Islongandthegeneralformationaccordingtothecurrentwaitingformationlonglooksupthetableandtothegreenlighttimedelay.Hastherandomnumberthroughtheuseidenticalstochasticseedcarriesonthesimulationtothismethodandthetraditionaltimedcontrolmethod,Thesimulationresultindicatesthefuzzycontrolmethoddelaysinthetimeinthevehiclescomparedwiththetraditionaltimedcontrolmethodgreatlyistheimprovement.Keywords:Fourphases；Singleroadintersection；Fuzzycontrol；Simulation1.引言传统单路口交通控制通常采用定时控制方案，预行人为分配好红绿灯的保持时间，其目的首先是协调好车辆的通行，其次是要尽量减少车辆的延误。而实践表明定时控制的方法效果并不理想。由于城市交通系统具有随机性，不确定性及相当的复杂性，因此对交通灯的控制应随交通流量的变化进行实时控制。国内外许多学者提了采用模糊控制方法实现交通的控制。由于模糊控制不需要建立被控对象精确的数学模型，特别适用于随机的，复杂的城市交通控制。然而许多学者对交叉路口的条件过于限制（诸如使用单车道或二相位，不准左拐等限制），使得控制方法过于简单，不能充分地发挥模糊控制的效率。笔者也就模糊数学用于城市单交叉路口交通控制进行了尝试，对四相位三车道单交叉路口采用模糊控制方法进行控制，通过计算机仿真，并与定时控制进行比较，结果表明效果良好。2.交通控制系统分析2.1交叉口车辆检测器设计如图1所示，单交叉路口交通流在东西南北四个方向上均有左行、直行、右行三个车道车流。由于在实际中一般情况下右行车辆只与过马路行人发生冲突，故对于右行车辆我们只使用定时控制以使其与行人交替通行。对于每个方向直行与左行车道均设有一队检测器，二者相距150m，用于检测任一时刻在该区间内得到车辆数。检测器为一振荡器，其谐振电感藏在车道中部，当车辆通过时，电感量变化引起振荡频率变化，由此而记录一辆车经过。图1为了确保交通的井然有序，采用的相位控制如图2所示，有箭头的车道表示正处于通行状态的车道，交通灯按4个相位顺序切换，红绿灯之间采用黄灯闪烁警告。对于右行车道的暂且不考虑。2.2控制策略首先定义每一相位时的绿灯最短延时Ts＝15s，该延时的依据为：两检测器之间相距150m，当一辆车以平均10m/s的速度通过交叉口，则它在下一相位到来之前最多需要15s才能通过检测区。如图1所示，Ni((i＝1,2,…8)表示当前时刻处于该车道内的车辆数。我们称当前相位下通行的车流在检测区内的车队为“通行队列（M）”，而等待当时相位结束的下一相位通行车流在检测区内的车队为“等待队列（W）”。各相位等待队列长度与通行队列长度定义如下：等待队列通行队列相位1：W＝N1+N5M＝N2+N6相位2：W＝N4+N8M＝N1+N5相位3：W＝N3+N7M＝N4+N8相位4：W＝N2+N6M＝N3+N7根据当前相位的通行队列长（M）与等待队列长（W）通过模糊控制算法计算出应分配的绿灯延时Td，为了确保因突发性交通流引起的Td过大而造成延时浪费，我们不是一次性分配给Td一个较大的延时，而是采用每次最多延时6s,但进行三次延时，每次延时用完之后再进行测量W，M的值，通过模糊控制算法求得又一延时，直到第三次延时用完之后即转入下一相位。3.模糊控制器的设计3.1输入输出量等待队列长（W），其变化为［0，66］，取其...