作者：南京东南大学系统工程研究所（210096）陈淑燕 陈森发 南京师范大学江苏省光电重点实验室（210097）周延怀 来源：《电子技术应用》

摘要：用模糊控制方法对单路口多相位的交通信号进行控制，提出以当前相的主队列和后继相的主队列决定信号配时的方法，并用matlab及其模糊逻辑工具箱实现二维模糊控制器。以通过交叉口的平均车辆延误作为评价指标，衡量该控制器的控制性能，采用matlab编程设计实现了交叉口六相位的仿真系统，仿真结果表明控制效果比较好。 关键词：单路口交通 多相位 模糊控制 仿真 matlab 单路口交通控制就是确定交叉路口红绿灯的信号配时，使通过交叉口的车辆延误尽可能小。传统的控制一般是采用模型控制或预先人为地设定多套方案，实践表明这种方法的控制效果并不理想。由于道路上的交通流具有较大的随机性和相当的复杂性，所实施的相位控制也应随交通流的不同而相应变化。近年来用模糊控制方法实现交通系统的控制，得到国内外学者的关注[1～3]，但同时考虑多相位和倒计时问题的研究并不多见。本文提出根据当前相和后继相的车辆等待长度确定单路口多相位信号配时的方法。该模糊控制方法可用于安装倒计时器的路口，具有良好的实用性。 matlab是国际上流行的控制系统计算机辅助设计语言和软件工具，其提供的模糊逻辑工具箱拓展了matlab对模糊逻辑系统的设计能力，已经成为运用模糊手段解决工程问题的有力工具。笔者用matlab软件并结合其模糊逻辑工具箱，实现了该模糊控制器及其仿真。计算机仿真结果表明控制效果优于定时控制。 1 交通信号模糊控制思想 单交叉路口交通流分布如图1所示。东、南、西、北四个方向，每个方向均有右行、直行和左行三个车道车流。在每条入口道上设置两个信号检测器构成一个检测区，一个设在停车线处，用于检测该道的车辆离开数；一个设在距第一个检测器d处，用于检测车辆到达数。距离d一般为80～100m。检测器对路口各个车道车流量进行实时检测而获取车流量信息，为模糊控制提供必要的数据。

下面以图2的慰的单交叉路口6相位信号控制为例介绍模糊控制策略。 令qjk表示第j相位对应的两个方向的车辆等待队列长度（下称队长），j=1,2,3,4,5,6，为相位序号，k=1，2，qjk∈[0,qlimit]，qlimit=d/l，l为单位车身长度。考虑某个周期t，在t内第i相位末时（第i相将由绿转红）作一车辆等待队列长度设为qjk(i)，则： 式中qjk(i-1)为周期t内第（i-1）相位末时jk车道的车辆等待队列长度。cjk(i)为第i相位jk车道的车辆到达数，gjk(i)是第i相位从红灯变为绿灯后的车流离去数。 依据各个车道的车流信息，以路口流通能力最大或排除候车的时间最短为目标，对交叉路口交通信号进行模糊控制，实时确定各个相位的配时，因而周期和绿信比是不定的。设ei（i=1,2,3,4,5,6）是第i相位的绿灯配时，它由路口实时检测的车流量决定。具体地说，每一相交通信号的配时是由该相位的主队列和后继相的主队列两者决定的。所谓主队列是一个相位两个方向中车辆等待数较大的等待队列，又称关键车流[3]。

2 模糊控制器的设计及模糊响应表的构造 所谓模糊控制就是在控制方法上应用模糊集合论，运用模糊语言变量及模糊逻辑揄实现系统的智能控制。这种方法摆脱了控制对象输入、输出物理量的精确描述，用自然语言描述专家控制策略，以机器模拟人的模糊思维对系统实现有效控制。模糊控制系统原理如图3所示[4]。 在