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1、第26卷第1期重庆工商大学学报(自然科学版)2009年2月Vo.l26NO.1JChongqingTechnolBusinessUniv.(NatSciEd)Feb.2009文章编号:1672-058X(2009)01-0084-04*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
2、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MATLAB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:TP273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
3、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[1-4]逻辑方法,并取得了不错的仿真结果。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[5,6]控制器的设计无法保证有最优的控制性能等。基于此
4、,后续的研究多采用遗传算法或改进的遗传算法,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1000kg以上,2000kg以下,例如货车重量大部分在1200kg左右,客车重量净重量也在1500kg
5、左右,但也存在如摩托车这样的重量只有170kg左右的小型机动车辆,和重量超过10T的特大型卡车。假设170kg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66.5kg,成年女性的平均体重为56.8kg,因此,压力传感器的敏感下限为226.8kg。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(083
6、010)。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。第1期王灿,等:智能交通灯控制系统的设计和仿真85量检测工具。城市中典型的交叉路口为双向6车道,如图1所示,每个方向第1、第2和第3车道分别为右转、直行和左转车道。在每个车道的远侧和近侧分别埋设一个压力传感器检测车流量数据,两个检测器之间为各车道的检测区,设定这一距离为100m。远侧检测器执行通行车辆数加操作,近侧检测器执行减操作,这样任意时刻检测区获得的数据即为该方向等待放行的车辆数。当某一相位绿灯亮时,系统将该车道收集的
7、数据存储,作为判断交通状态和决定下一周期通行时间的依据。2控制模式采用常用的四相位方式放行,在第一相位允许东西方向直行车辆通行,第二相位允许东西方向左转车辆通行,第三相位南北方向直行车辆获通行权,第四相位南北方向左转车辆通行。四个相位顺序循环切换,交通灯之间采用短时黄进行缓冲警告。对于右转车流,由于不与其他车流发生冲突,因此只需要与横穿马路的人流和自行车流分时通过即可,在这里不予讨论,也不必埋设传感器统计车流量。系统采用根据传感器获得的等待放行车辆数适时控制放行时间的自动周期自动交通灯时长比例的方法和固定周期自动调节交通灯时长比例两种方
8、法相结合,在各方向车辆数比较均衡的交通低峰时段采用自动周期,在某方向或几个方向出现交通高峰时采用固定周期自动调节交通灯时长比例方式。两种方式判断的标准是是否出现两个或更多方向的排队车辆占满计数区,即如果出现
