基于新型兩級(jí)模糊控制的智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種基于新型兩級(jí)模糊控制的智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)，除了具有檢測(cè)裝置、顯時(shí)裝置、信號(hào)燈、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、Ｉ／Ｏ擴(kuò)展電路和控制臺(tái)外，還具有新型兩級(jí)模糊控制器，其中，檢測(cè)裝置與Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換模塊一端相連接，Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換模塊另一端連接Ｉ／Ｏ擴(kuò)展電路的輸入接口；信號(hào)燈和顯時(shí)裝置與驅(qū)動(dòng)模塊一端相連接，驅(qū)動(dòng)模塊另一端連接Ｉ／Ｏ擴(kuò)展電路的輸出接口；新型兩級(jí)模糊控制器包括第一模糊控制器即紅燈相位選擇器和第二模糊控制器即綠燈延時(shí)確定器；Ｉ／Ｏ擴(kuò)展電路連接新型兩級(jí)模糊控制器，新型兩級(jí)模糊控制器與控制臺(tái)相連接。本實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，彌補(bǔ)了當(dāng)前定時(shí)控制系統(tǒng)和感應(yīng)控制系統(tǒng)的缺陷，適用于所有交通信號(hào)控制系統(tǒng)。（*該技術(shù)在2020年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種控制系統(tǒng)，尤其是基于新型兩級(jí)模糊控制器的智 能交通信號(hào)控制系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
交通是城市經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的命脈，對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活水平的提高 起著十分重要的作用。近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，城市化、汽車(chē)化的急速發(fā)展，城市道路 增長(zhǎng)的有限與車(chē)輛增加的無(wú)限造成了嚴(yán)重的交通擁擠問(wèn)題，其中以交叉口的交通擁堵問(wèn)題 最為嚴(yán)重。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，每年因交通堵塞造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)幾十億美元，現(xiàn)已成為制約經(jīng) 濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)的瓶頸。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外的交通信號(hào)控制系統(tǒng)主要有定時(shí)控制系統(tǒng)、感應(yīng)控制系統(tǒng)、基于數(shù)學(xué) 模型的自適應(yīng)控制系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)等。其中定時(shí)控制系統(tǒng)不能適應(yīng)交通流的隨機(jī)變 化，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)交通流的實(shí)時(shí)控制，其控制效果較差。對(duì)于感應(yīng)控制系統(tǒng)它只根據(jù)綠燈相位是否有車(chē)輛到達(dá)而做出決策，而不能綜合其 它紅燈相位的車(chē)輛到達(dá)情況進(jìn)行決策；另外，沒(méi)有考慮相位繁忙優(yōu)先性，這就使得車(chē)輛的總 延誤的增大，從而不能很好地控制整個(gè)信號(hào)控制系統(tǒng)。對(duì)于基于數(shù)學(xué)模型的自適應(yīng)控制系統(tǒng)存在系統(tǒng)本身的缺陷，這是由于交通系統(tǒng)是 一個(gè)具有隨機(jī)性、非線性、不確定性的復(fù)雜系統(tǒng)，并且存在現(xiàn)場(chǎng)車(chē)輛的檢測(cè)的誤差，以致不 可能建立精確數(shù)學(xué)模型，這就造成了系統(tǒng)本身的缺陷。對(duì)于當(dāng)前存在的兩級(jí)模糊控制系統(tǒng)是目前控制效果相對(duì)較優(yōu)的一種，可以較好地 實(shí)現(xiàn)對(duì)交叉口交通信號(hào)燈的實(shí)時(shí)控制。但它仍存在許多問(wèn)題，其中一個(gè)最大的不足在于它 不能準(zhǔn)確地顯示出紅、綠燈相位的時(shí)間，沒(méi)能與能降低闖紅燈率和交通事故率，且具有人性 化特征的信號(hào)系統(tǒng)顯時(shí)裝置結(jié)合運(yùn)用，這也是其不易運(yùn)用到實(shí)際情況的癥結(jié)所在；另外，有 些兩級(jí)模糊控制系統(tǒng)在第一級(jí)控制模塊中，其采取的輸入變量只考慮了相位排隊(duì)長(zhǎng)度和車(chē) 流到達(dá)率，而沒(méi)有考慮各相位車(chē)輛等待時(shí)間。此時(shí)若一個(gè)相位的車(chē)輛一段時(shí)間內(nèi)一直都很 少，那按該控制系統(tǒng)就只能讓其一直等待，這必將造成其控制的不合理。中國(guó)專(zhuān)利CN201237838號(hào)所公開(kāi)的“基于混合交通流的自適應(yīng)信號(hào)控制系統(tǒng)” 專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?200820151629.6)，包括視頻檢測(cè)子系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理子 系統(tǒng)、信號(hào)機(jī)，所述的視頻檢測(cè)子系統(tǒng)、信號(hào)機(jī)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng) 連接。中國(guó)專(zhuān)利CN201322997號(hào)所公開(kāi)的“交通信號(hào)燈智能控制系統(tǒng)”專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)?200820170389. 4)，包括感應(yīng)探頭和I/O擴(kuò)展電路，信號(hào)燈連接I/O擴(kuò)展電路的信號(hào)輸出端， 感應(yīng)探頭連接I/O擴(kuò)展電路的信號(hào)輸入端，I/O擴(kuò)展電路連接控制器。這兩項(xiàng)專(zhuān)利的不足 之處在于雖然能夠監(jiān)控人和車(chē)輛的流量，但不能準(zhǔn)確地顯示出紅、綠燈相位的時(shí)間，也沒(méi) 有考慮各相位車(chē)輛等待時(shí)間，且控制效果也不理想。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的就是要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基于新型兩級(jí)模糊控 制的智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)，使其更適用于實(shí)際交通情況和人性化。為了達(dá)到上述目的，本技術(shù)提供的基于新型兩級(jí)模糊控制的智能交通信號(hào)控 制系統(tǒng)除了具有檢測(cè)裝置、顯時(shí)裝置、信號(hào)燈、A/D轉(zhuǎn)換模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、I/O擴(kuò)展電路和控 制臺(tái)外，還具有新型兩級(jí)模糊控制器，其中，檢測(cè)裝置與A/D轉(zhuǎn)換模塊一端相連接，A/D轉(zhuǎn)換3模塊另一端連接I/O擴(kuò)展電路的輸入接口 ；信號(hào)燈和顯時(shí)裝置與驅(qū)動(dòng)模塊一端相連接，驅(qū) 動(dòng)模塊另一端連接I/O擴(kuò)展電路的輸出接口 ；新型兩級(jí)模糊控制器包括第一模糊控制器即 紅燈相位選擇器和第二模糊控制器即綠燈延時(shí)確定器；I/O擴(kuò)展電路連接新型兩級(jí)模糊控 制器，新型兩級(jí)模糊控制器與控制臺(tái)相連接。當(dāng)本技術(shù)使用時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)如下步驟將檢測(cè)裝置、顯時(shí)裝置和信號(hào)燈設(shè)置于 交叉口各干道路口上；利用檢測(cè)裝置采集各車(chē)道的交通流數(shù)據(jù)；檢測(cè)裝置通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模 塊和I/O擴(kuò)展電路的輸入接口將采集到的各車(chē)道的交通流數(shù)據(jù)傳送到新型兩級(jí)模糊控制 器中；新型兩級(jí)模糊控制器中的紅燈相位選擇器對(duì)采集到的紅燈相位等待車(chē)輛數(shù)和紅燈持 續(xù)時(shí)間進(jìn)行處理分析，選出下一個(gè)該亮綠燈的相位，同時(shí)找出繁忙度最大的兩相位的交通 流數(shù)據(jù)，即這兩相位的相位等待車(chē)輛數(shù)，并將其傳送到綠燈延時(shí)確定器中；綠燈延時(shí)確定器 通過(guò)對(duì)繁忙度最大的兩個(gè)相位的交通流數(shù)據(jù)處理分析后，推出下一個(gè)該亮綠燈的相位的綠 燈時(shí)間；將新型兩級(jí)模糊控制器推出的下一個(gè)該亮綠燈的相位和其應(yīng)持續(xù)的綠燈時(shí)間信息 經(jīng)I/O擴(kuò)展電路的輸出接口和驅(qū)動(dòng)模塊作用于信號(hào)燈和顯時(shí)裝置，從而對(duì)交叉口的交通進(jìn) 行實(shí)時(shí)控制；信號(hào)燈按處理結(jié)果顯示出其顯紅燈還是綠燈，顯時(shí)裝置按處理結(jié)果顯示出對(duì) 應(yīng)相位的信號(hào)時(shí)間。其中，顯示綠燈的相位其顯時(shí)裝置顯示準(zhǔn)確的綠燈剩余時(shí)間；對(duì)于紅燈 相位，其對(duì)應(yīng)的顯時(shí)裝置只對(duì)下一個(gè)該亮綠燈的紅燈相位顯示時(shí)間，且只是在當(dāng)前綠燈相 位綠燈時(shí)間即將結(jié)束前瞬間(默認(rèn)為5秒)，使其顯示準(zhǔn)確的紅燈倒計(jì)時(shí)間，且在顯示紅燈 倒計(jì)時(shí)的同時(shí)其對(duì)應(yīng)的紅燈信號(hào)燈將處于閃爍狀態(tài)；新型兩級(jí)模糊控制器還與控制臺(tái)相連 接，管理者可以通過(guò)控制臺(tái)對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)在線觀測(cè)和人工控制。本技術(shù)提供的基于新型兩級(jí)模糊控制的智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)具有明顯的 效果除了具有檢測(cè)裝置、顯時(shí)裝置、信號(hào)燈、A/D轉(zhuǎn)換模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、I/O擴(kuò)展電路和控制 臺(tái)外，還具有新型兩級(jí)模糊控制器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；對(duì)隨機(jī)交通流的適應(yīng)性強(qiáng)，彌補(bǔ)了定時(shí)控制 系統(tǒng)的缺點(diǎn)；同時(shí)，綜合考慮了綠燈相位和紅燈相位，且對(duì)相位繁忙優(yōu)先性進(jìn)行了考慮，彌 補(bǔ)了感應(yīng)控制系統(tǒng)的缺陷；本系統(tǒng)與當(dāng)前運(yùn)用成熟的定時(shí)控制系統(tǒng)的信號(hào)系統(tǒng)顯時(shí)裝置進(jìn) 行了有機(jī)結(jié)合，利用了可視化的時(shí)間來(lái)降低闖紅燈率和交通事故率，增強(qiáng)了該控制系統(tǒng)的 適應(yīng)性，更具人性化，適用于所有交通信號(hào)控制系統(tǒng)。附圖說(shuō)明本技術(shù)將結(jié)合附圖作進(jìn)一步的說(shuō)明，請(qǐng)參看附圖附圖1表示本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖1所示的結(jié)構(gòu)包括檢測(cè)裝置1，A/D轉(zhuǎn)換模塊2，I/O擴(kuò)展電路3，紅燈相位選 擇器4，綠燈延時(shí)確定器5，控制臺(tái)6，新型兩級(jí)模糊控制器7，驅(qū)動(dòng)模塊8，信號(hào)燈9，顯時(shí)裝 置10。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和具體的實(shí)施對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明本技術(shù)提供的基于新型兩級(jí)模糊控制的智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)除了具有檢 測(cè)裝置1、顯時(shí)裝置10、信號(hào)燈9、A/D轉(zhuǎn)換模塊2、驅(qū)動(dòng)模塊8、I/O擴(kuò)展電路3和控制臺(tái)6 外，還具有新型兩級(jí)模糊控制器7，其中，檢測(cè)裝置1與A/D轉(zhuǎn)換模塊2 —端相連接，A/D轉(zhuǎn) 換模塊2另一端連接I/O擴(kuò)展電路3的輸入接口 ；信號(hào)燈9和顯時(shí)裝置10與驅(qū)動(dòng)模塊8 一 端相連接，驅(qū)動(dòng)模塊8另一端連接I/O擴(kuò)展電路3的輸出接口 ；新型兩級(jí)模糊控制器7包括 第一模糊控制器即紅燈相位選擇器4和第二模糊控制器即綠燈延時(shí)確定器5 ;1/0擴(kuò)展電路 3連接新型兩級(jí)模糊控制器7，新型兩級(jí)模糊控制器7與控制臺(tái)6相連接。4當(dāng)本技術(shù)使用時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)如下步驟將檢測(cè)裝置1、顯時(shí)裝置10和信號(hào)燈9 設(shè)置于交叉口各干道路口上；利用檢測(cè)裝置1采集各車(chē)道的交通流數(shù)據(jù)；檢測(cè)裝置1通過(guò) A/D轉(zhuǎn)換模塊2和I/O擴(kuò)展電路3的輸入接口將采集到的各車(chē)道的交通流數(shù)據(jù)傳送到新型 兩級(jí)模糊控制器7中；新型兩級(jí)模糊控制器7中的紅燈相位選擇器4對(duì)采集到的紅燈相位 等待車(chē)輛數(shù)和紅燈持續(xù)時(shí)間進(jìn)行處理分析，選出下一個(gè)該亮綠燈的相位，同時(shí)找出繁忙度 最大的兩相位的交通流數(shù)據(jù)，即這兩相位的相位等待車(chē)輛數(shù)，并將其傳送到綠燈延時(shí)確定 器5中；綠燈延時(shí)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于新型兩級(jí)模糊控制的智能交通信號(hào)控制系統(tǒng)，具有檢測(cè)裝置（１）、顯時(shí)裝置（１０）、信號(hào)燈（９）、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換模塊（２）、驅(qū)動(dòng)模塊（８）、Ｉ／Ｏ擴(kuò)展電路（３）和控制臺(tái)（６），檢測(cè)裝置（１）與Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換模塊（２）一端相連接，Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換模塊（２）另一端連接Ｉ／Ｏ擴(kuò)展電路（３）的輸入接口；信號(hào)燈（９）和顯時(shí)裝置（１０）與驅(qū)動(dòng)模塊（８）一端相連接，驅(qū)動(dòng)模塊（８）另一端連接Ｉ／Ｏ擴(kuò)展電路（３）的輸出接口，其特征在于：具有新型兩級(jí)模糊控制器（７），新型兩級(jí)模糊控制器（７）包括第一模糊控制器即紅燈相位選擇器（４）和第二模糊控制器即綠燈延時(shí)確定器（５）；Ｉ／Ｏ擴(kuò)展電路（３）連接新型兩級(jí)模糊控制器（７），新型兩級(jí)模糊控制器（７）與控制臺(tái)（６）相連接。

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔣雪峰，劉璐琦，蔡佳利，楊陽(yáng)，張瀝文，徐昌貴，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：西南交通大學(xué)，
類(lèi)型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：90[中國(guó)|成都]