一种基于模糊控制理论的交叉口多优先通行请求冲突解决方法技术

本发明专利技术公开了一种基于模糊控制理论的交叉口多优先通行请求冲突解决方法，提出建立多级模糊控制器，通过模糊推理评估公交信号优先请求和协调控制通行请求的优先值，解决了交叉口处的多优先通行请求冲突问题。本发明专利技术包括以下几个步骤：建立多级模糊控制器、对公交信号优先模糊控制器进行模糊推理、对绿灯时间调整模糊控制器1进行模糊推理、对模糊协商控制器进行模糊推理、对绿灯时间调整模糊控制器2进行模糊推理、更新信号相位配时。本发明专利技术方法设计简单，易于计算，且可用于大型复杂的城市交通网络；解决了多优先通行请求冲突后，交叉口的通行能力将大幅提高。的通行能力将大幅提高。的通行能力将大幅提高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊控制理论的交叉口多优先通行请求冲突解决方法


[0001]本专利技术属于交通管理与控制领域，涉及城市交通管理和信号控制技术，为一种基于模糊控制理论的交叉口多优先通行请求冲突解决方法。

技术介绍

[0002]合理的信号控制优化方法可以有效提升交通系统的效能。比如公交信号优先使得公交车辆及时迅速地通过交叉口，提高其运行效率和可靠性；交叉口间信号的协调控制有助于提升整个路段的通过能力。但是，当多种信号控制优化方法同时出现时，将会出现多优先通行请求冲突问题。尤其是，当前城市机动车保有量的快速增加加剧了冲突出现的概率。在这种情况下，多优先通行请求的执行顺序很大程度上决定了信号控制优化方法的有效性。因此，研究交叉口多优先通行请求冲突的解决方法具有重要的实际意义和应用价值。
[0003]目前，一些专家学者针对交叉口处公交信号优先请求冲突问题提出了多种解决方法，主要从控制规则和控制模型两个方面进行考虑。但是，这些方法多从独立的交叉口角度出发，少有考虑交叉口间的协调通行。而协调通行可以避免上游交叉口因为信号控制优化方法获得的效益在下游交叉口被浪费掉，保障信号控制优化方法的控制效果。当公交信号优先和协调通行同时存在时，彼此间也会存在相互影响。鉴于此，本专利基于模糊控制理论提出一种解决交叉口多优先通行请求冲突问题的方法，可以有效解决多公交信号优先请求之间、公交信号优先请求与协调通行请求之间以及多协调通行请求之间的冲突，从而保障信号控制优化方法的实施效果，提升整个交通系统的运行效率。

技术实现思路

[0004]技术问题：本专利技术方法所要解决的技术问题是基于模糊控制理论，通过模糊推理，构建多公交信号优先请求优先值和多协调控制通行请求优先值的评估方法，将交叉口处的优先通行权分配给优先值高的优先通行请求，解决多公交信号优先请求之间、公交信号优先请求与协调控制通行请求之间以及协调控制通行请求之间的多优先通行请求冲突问题，以提升信号控制优化的效果，进而有助于提高整个交通系统的运行效率。
[0005]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]步骤10)建立多级模糊控制器，进入步骤20)；
[0007]步骤20)针对步骤10)所述的公交信号优先模糊控制器，进行模糊推理，从公交车辆和其他社会车辆两个角度出发，确定相位i中申请同一个优先策略的所有公交信号优先请求的优先值，控制中心接受优先值高的这些信号优先请求，解决交叉口多公交信号优先请求冲突问题，进入步骤30)；
[0008]步骤30)针对步骤10)所述的绿灯时间调整模糊控制器1，进行模糊推理，确定实现步骤20)所述的被控制中心接受的信号优先请求所需的绿灯调整时间，进入步骤40)；
[0009]步骤40)针对步骤10)所述的模糊协商控制器，进行模糊推理，确定相位i对应的进
口方向的所有车辆协调通行请求的优先值，控制中心接受优先值高的这些车辆协调通行请求，实现交叉口间协调控制的同时，解决多公交信号优先请求之间、公交信号优先请求与协调通行请求之间以及多协调通行请求之间的冲突问题，进入步骤50)；
[0010]步骤50)针对步骤10)所述的绿灯时间调整模糊控制器2，进行模糊推理，确定实现步骤40)所述的被控制中心接受的协调通行请求所需的绿灯调整时间，进入步骤60)；
[0011]步骤60)更新信号相位配时。
[0012]有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
[0013](1)本专利技术在解决多公交信号优先冲突的基础上，提出在交叉口间进行协调控制，保证上游交叉口公交信号优先的效益在下游交叉口处不会被浪费掉。同时，针对公交信号优先请求和交叉口间协调控制通行请求之间以及多协调控制通行请求之间的冲突问题，构建解决方法，进一步提升交叉口的通行能力。
[0014](2)本专利技术在解决多公交信号优先请求冲突时，选取其他社会车辆的排队情况作为评估指标之一来衡量对应方向公交信号优先请求的优先值，有助于减少公交信号优先对其他社会车辆的负面影响，提高整个交叉口的服务水平。
[0015](3)本专利技术在衡量公交信号优先请求优先值时，分别引入权重系数来体现绿灯延长策略比红灯早断策略更有效、大容量的公交模式(高等级的公交线路)比小容量的公交模式(低等级的公交线路)具有更大的重要程度，确保优先通行权被分配给更需要的公交车辆，保证信号优先的实施效果。
[0016](4)现有研究多通过建立数学模型来解决多公交信号优先请求冲突问题。但是，检测器故障、通讯故障、噪声污染、车辆频繁停车等降低检测数据的准确性，且随机的交通流在信号控制下会因为排队变成伪随机，从而导致建立一个可以考虑这些不确定性问题的数学模型是非常困难的。而模糊控制理论可以很好地解决信号控制过程中的这些不确定性问题，据此，本专利技术基于模糊控制理论提出多优先通行请求冲突的解决方法。
附图说明
[0017]图1为本专利技术方法的流程图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本专利技术方法的具体实施方式作更进一步的说明。
[0019]如图1所示为一种基于模糊控制理论的交叉口多优先通行请求冲突解决方法的总体流程图。下面结合图1对本专利技术方法作更进一步的说明。
[0020]步骤10)建立多级模糊控制器，进入步骤20)；
[0021]步骤10)具体包含以下步骤：
[0022]考虑到多优先通行请求冲突的解决需要涉及的参数较多，提出建立一个多级模糊控制器，具体包括公交信号优先模糊控制器、绿灯时间调整模糊控制器1、模糊协商控制器和绿灯时间调整模糊控制器2。
[0023]步骤20)针对步骤10)所述的公交信号优先模糊控制器，进行模糊推理，从公交车辆和其他社会车辆两个角度出发，确定相位i中申请同一个优先策略的所有公交信号优先请求的优先值，控制中心接受优先值高的这些信号优先请求，解决交叉口多公交信号优先
请求冲突问题，进入步骤30)；
[0024]步骤20)具体包含以下步骤：
[0025]步骤201)选取公交延误率T
i,j
(表征相位i中公交车辆j的延误情况)、信号优先策略权重系数A
i,j
(表征相位i中公交车辆j申请的信号优先策略的重要性)和公交重要性权重系数B
i,j
(表征相位i中公交车辆j的公交模式或线路等级的重要程度)作为衡量公交信号优先请求优先水平的指标，确定公交信号优先模糊控制器的第一个输入变量Γ
i
，进入步骤202)；
[0026][0027][0028]A
i,j
＝1+μ
·
α
i,j
[0029]B
i,j
＝1+ν
·
β
i,j
[0030]式中，表示相位i中公交车辆j实际到达交叉口前停车线的时间，单位是s；表示相位i中公交车辆j理论到达交叉口前停车线的时间，单位是s；μ表示相位i中公交车辆j申请绿灯延长作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊控制理论的交叉口多优先通行请求冲突的解决方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤10)建立多级模糊控制器，进入步骤20)；步骤20)针对步骤10)所述的公交信号优先模糊控制器，进行模糊推理，从公交车辆和其他社会车辆两个角度出发，确定相位i中申请同一个优先策略的所有公交信号优先请求的优先值，控制中心接受优先值高的这些信号优先请求，解决交叉口多公交信号优先请求冲突问题，进入步骤30)；步骤30)针对步骤10)所述的绿灯时间调整模糊控制器1，进行模糊推理，确定实现步骤20)所述的被控制中心接受的信号优先请求所需的绿灯调整时间，进入步骤40)；步骤40)针对步骤10)所述的模糊协商控制器，进行模糊推理，确定相位i对应的进口方向的所有车辆协调通行请求的优先值，控制中心接受优先值高的这些车辆协调通行请求，实现交叉口间协调控制的同时，解决多公交信号优先请求之间、公交信号优先请求与协调通行请求之间以及多协调通行请求之间的冲突问题，进入步骤50)；步骤50)针对步骤10)所述的绿灯时间调整模糊控制器2，进行模糊推理，确定实现步骤40)所述的被控制中心接受的协调通行请求所需的绿灯调整时间，进入步骤60)；步骤60)更新信号相位配时。2.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制理论的交叉口多优先通行请求冲突解决方法，其特征在于，所述步骤10)的具体流程为：考虑到多优先通行请求冲突的解决需要涉及的参数较多，提出建立一个多级模糊控制器，具体包括公交信号优先模糊控制器、绿灯时间调整模糊控制器1、模糊协商控制器和绿灯时间调整模糊控制器2。3.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制理论的交叉口多优先通行请求冲突解决方法，其特征在于，所述步骤20)的具体流程为：步骤201)选取公交延误率T
i,j
(表征相位i中公交车辆j的延误情况)、信号优先策略权重系数A
i,j
(表征相位i中公交车辆j申请的信号优先策略的重要性)和公交重要性权重系数B
i,j
(表征相位i中公交车辆j的公交模式或线路等级的重要程度)作为衡量公交信号优先请求优先水平的指标，确定公交信号优先模糊控制器的第一个输入变量Γ
i
，进入步骤202)；，进入步骤202)；A
i,j
＝1+μ
·
α
i,j
B
i,j
＝1+ν
·
β
i,j
式中，表示相位i中公交车辆j实际到达交叉口前停车线的时间，单位是s；表示相位i中公交车辆j理论到达交叉口前停车线的时间，单位是s；μ表示相位i中公交车辆j申请绿灯延长作为信号优先策略时的权重值；α
i,j
是一个0
‑
1变量，当相位i中公交车辆j申请绿灯延长策略时，α
i,j
＝1；当相位i中公交车辆j申请红灯早断策略时，α
i,j
＝0；v表示相位i中
公交车辆j的模式或线路等级对应的权重值；β
i,j
是一个0
‑
1变量，当相位i中公交车辆j的重要程度比较高时，β
i,j
＝1；当相位i中公交车辆j的重要程度比较低时，β
i,j
＝0；进入步骤202)；步骤202)选取其他社会车辆的车辆拥挤度δ
i
作为衡量公交信号优先请求优先水平的指标，确定公交信号优先模糊控制器的第二个输入变量Δ
i
，进入步骤203)；，进入步骤203)；式中，n
i
、l
i
和d
i
分别表示相位i对应的排队车辆数、检测排队的区域的长度和排队车辆之间的距离；L是车辆长度；进入步骤203)；步骤203)对步骤201)和步骤202)所述的输入变量Γ
i
和Δ
i
进行模糊处理，确定其模糊集和隶属度函数，进入步骤204)；步骤204)基于步骤203)确定的输入变量Γ
i
和Δ
i
的模糊集和隶属度函数，确定公交信号优先模糊控制器的输出变量Θ
i
(表征相位i中申请同一个优先策略的所有公交信号优先请求的优先值)的模糊控制规则、模糊集和隶属度函数，进入步骤205)；步骤205)对步骤204)所述的输出变量Θ
i
进行反模糊化，确定精确的公交信号优先请求的优先值H
i
，进入步骤206)；步骤206)控制中心接受步骤205)所述的优先值较大的公交信号优先请求。4.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制理论的交叉口多优先通行请求冲突解决方法，其特征在于，所述步骤30)的具体流程为：步骤301)基于步骤205)所述的精确的公交信号优先请求的优先值H
i
，确定绿灯时间调整模糊控制器1的两个输入变量(反映相位i对应的车辆在红灯时间内到达交叉口时，需求红灯转为绿灯的迫切程度)和(反映相位i对应的车辆在绿灯时间内到达交叉口时，绿灯转为红灯的程度)，进入步骤302)；灯转为红灯的程度)，进入步骤302)；步骤302)对步骤301)所述的输入变量和进行模糊处理，确定其模糊集和隶属度函数，进入步骤303)；步骤303)基于步骤302)所述的输入变量量和的模糊集和隶属度函数，确定绿灯时间调整模糊控制器1的输出变量K
i
(实现步骤206)所述的被控制中心接受的信号优先请求所需的绿灯调整时间)的模糊控制规则、模糊集和隶属度函数，进入步骤304)；步骤304)对步骤303)所述的输出变量K
i
进行反模糊化，确定实现被控制中心接受的信号优先请求所需的精确的绿灯调整时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：许明涛，陈运星，翟晓琪，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：