衡水市道路交叉口车流模糊控制疏导方法研究

程凤林 张军芳 杜鹏 崔红芳 刘旭浩

[摘 要]近年来，随着河北省衡水市经济的全面发展，机动车数量急剧增加，交通拥挤堵塞和交通混乱成为困扰该市交通发展一个难题。科学地做好交通管理工作，除了准确掌握国家交通法规和有关政策外，还必须掌握道路交通系统的变化规律、现代科学管理方法和现代监控技术，并通过疏导、采用定量分析方法评价交通管理措施的效果。基于所得数据，本文使用模糊控制方法对数据进行计算和分析，旨在为相关研究提供借鉴。

[关键词]交通工程;PLC控制;模糊控制

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.06.096

[中图分类号]U491.5[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2019）06-0-03

0     引 言

近年来，随着衡水市城镇化建设快速发展，经济建设稳步发展，人们生活水平有了明显提高，汽车保有量持续增加，导致城市道路空间资源有限性和交通需求增长之间的矛盾越来越突出。目前，衡水市大力发展公共交通，比如从每年供暖期实行公交车免费乘坐政策，2018年此项免费政策更是将时间改为2018年10月1日-2019年3月31日。这样的政策在一定程度上减少了衡水市冬季大气污染，缓减了城市交通压力。城市交通控制系统是智通交通系统的重要组成部分，通过合理设计与应用可以充分提高既有道路基础设施的承受能力。基于此，本文以衡水市中心街口为研究对象，使用模糊控制方法，得出路口交通信号灯能够根据等待车数量延长绿灯时长，具有重要的理论意义和现实意义。

1     模糊控制理论基础

模糊控制方法主要由模糊化、模糊推理、清晰化3个部分构成。模糊化：与普通的函数或公示运算不同，在模糊控制算法中，模糊控制的使用规则不是具体的数字量，而是模糊语言量，能够使用不确定的语言来表述模糊规则，这就要求将确定的量划分为不确定的模糊语言量，并按照一定的规则设定隶属度函数，然后根据隶属度函数将确定的输入量转变为不确定的模糊量。模糊推理：模糊推理是模糊控制器设计中的精髓，模糊推理的过程类似人类思考推理的过程。清晰化：清晰化也称为解模糊化。清晰化的过程与模糊化过程相反，是将模糊推理过程得到的模糊结果转化成准确的变量。

2     衡水市道路交叉口车流模糊控制的内容

2.1   相位

相位是一股或多股车流显示灯色的组合，是在一个信号周期内，不管任何瞬间的一股或多股车流都获得完全相同的灯色显示，将一个周期内获得完全相同灯色的车流称为一个相位。如果交叉口所有车流显示的灯色都不相同，相位数就等于车流数。

2.2   模糊控制器设计

2.2.1   模糊输入和输出

输入：当前通行相位车辆长度Ng和下一红灯相位车位车辆长度Nr。输出：绿灯延长时间T。

2.2.2   论域

本文选取衡水市中心街与人民路交叉口作为研究对象，并从中选择论域。通过实地计数，Ng论域取{1，2，…，12};Nr论域取{0，1，2，…，24};T论域取{0，1，2，…，12}。

2.2.3   模糊语言与隶属度确定

模糊语言用NB表示很少，NM表示较少，NS表示少，O表示中等，PS表示多，PM表示较多，PB很多。表1为Ng的隶属度，表2为Ng的隶属度，表3为T的隶属度。

2.2.4   控制规则

控制规则如表4所示。

2.2.5   求得控制表

通过上述计算求得控制表，表5为绿灯控制表。

3     结 语

与传统的控制方式相比，模糊控制具有很多优势。比如，交通控制系统是一个复杂的控制系统，建立数学模型的过程是非常困难的，而对于模糊控制而言，可以不用建立数学模型，虽然交通控制中的参数具有很大的不确定性，但是基于模糊控制规则能对其进行控制。

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