高速公路人口匝道的模糊逻辑控制及

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高速公路入口匝道交通模糊控制研究

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ＤＩｉｎｍｅ ’ ＮＧＪａ — ｉ，ＷＡＮＧＫｅｃｎｏｇ
（．ｃｏｌｆｃａｒｎｃＥｇｅｒｇａｂｎＩｓｉｔｏｅｈｏｇ，Ｈｒｉ１０９１ＳｈｏｏＭｅｈｔｉｎｉｅｎ，Ｈｒｉｎｔｕｅｆｃｎｌｙａｂｎ００，Ｃｉａ２ｃｏｌｏＥｅｔｃｌＥｇｏｎｉｔＴｏ５ｈｎ；．Ｓｈｏｆｌｃａｎｎｉｒ —
维普资讯 htLeabharlann p://３４卷第５期
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（ｔ．．２００２）ｃ
２００２年ｌ０月
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ｔｒｕｇｏａｓｎｏｏｔｏｓｔｅｅｍｉｅｔｔｈｏｈｃｍｐｒｏｆｓｍｅｍｅｈｄｏｄｔｒｎｈ、ｍｏｉｃｔｏａｔｒＳｔｓａｔｒｅｕｔｒｖｎｕｌｉｄｆａｉｎｆｃｏ、ａｉｆｃｏｙｒｓｌｗｅｅｅｅｔａｌｉｓｙａｈｉｖｄｔｏｇｉｕａｉｎｓｕｙｗｉｈＳＭＬＮＫｆＭＡＴＬＡＢ．ｃｅｅｈｒｕｈｓｍｌｔｔｄｔＩＩｏｏＫｅｙｗｏｒｓ：ｅｐｒｓｗａｄｘｅｓｙ；ｒｎ— ｎｒｍｐ；ｆｚｙｃｎｔｏ；Ｂｏｏｐｅｔｏｕｏａｕｚｏｒｌｘｃｍｌｘｍｅｈｄ；ＭＡＴＬＢｓｍｕａｉｎＡｉｌｔｏ

高速公路入口匝道模糊控制器的设计与仿真_姜杰

设计模糊控制器首先要把输入变量和输出变量由自然语言（包括数值信息）转化为模糊控制器所能识别的信息，这个过程即为模糊化（ｆｕｚｚｉｆｉｃａｔｉｏｎ）。此处，把上游时间占有率Ｏｕ、下游平均速度ｖｄ、匝道调节率均划分为如下几个模糊集：｛ＶＬ（很低），Ｌ（低），Ｍ（中），Ｈ（高），ＶＨ（很高）｝。借助隶属函数可以实现精确量的模糊化。的高速公路入口匝道模糊控制器。最后使用ＭＡＴＬＡＢ６．５仿真软件对该模糊控
制器的实际控制效果进行了仿真，输出的仿真结果表明该模糊控制器的设计合理，控制效果较好。
关键词：高速公路；模糊控制；入口匝道控制；匝道调节率；ＭＡＴＬＡＢ仿真
中图分类号：Ｕ４１２
另外，根据北京奥林匹克公园的特点，利用主骨架行人干道营造欢乐气氛，同时亦能吸引一部分观众，达到削减公园内高峰时刻交通量的目的。
场馆区的行人出入口布局以及公园内部行人路线图如图４、图５所示。
５结语
行人交通是奥林匹克公园内最重要的交通方式，行人交通的安全、有序是成功的奥运交通方案中必不可少的环节。本文提出北京奥运会期间奥林匹克公园行人交通需求和时空分布的预测方法，并给出奥林匹克公园的行人交通组织原则及设计方案。
建立模糊控制规则库之后，便可进行模糊推理，目前模糊控制系统常采用的推理方法很多，此处采用Ｍａｍｄａｎｉ直接推理法。Ｍａｍｄａｎｉ推理法是先求出模糊关
系，再根据输入量求出控制量。模糊关系
，
为两个输入分别为
时
确定的模糊关系。输入分别为
时，可由式
求出输出。其中“”为模糊合成运算。
１．４去模糊运算模糊控制器根据模糊控制规则推理得到的输出结果

高速公路入口匝道的模糊逻辑控制初探

吴增桂ＷｕＺｎｇｉｅｇｕ
（深圳职业技术学院，深圳５８５）１０５
ＳｅｚｅＰｌｔｃｎｉｌｅｅ，ｈｎｈｎ５１０５，ｉａｈｎｈｎｏｙｅｈｃＣｏｌｇＳｅｚｅ８５Ｃｈｎ
摘要：目前，糊控制在高速公路中已经开始应用，模并取得了一定的成就，模糊控制在交通控制中有着广阔的发展前景。本丈在分析公路匝道控制基础上，绍了模糊控制方法及其参数的选取，出了模糊控制系统设计步骤，此基础上建立了入口匝道模糊控制器的设计机仿真实介给在
论的发展，制策略的优化方法经历了线性规划、控最优控制、次优控要事先知道被控对象（生产过程）或的精确数学模型，后根据数学然制、分层递阶控制。从数学动力模型来考察交通控制系统是一个非模型及给定的性能指标，择适当的控制规律，行控制系统的设选进线性、变系统，时交通控制系统可以实现优化交通的目的，是一旦计。因为高速公路及其车辆组成的系统非常复杂多变，难找到能但很出现非正常交通时，通控制系统往往无法适从，至出现交通混；描述交通流的模型，以根据数学模型提出的最优控制策略只交甚隹确所乱的情况。能控制系统的出现给高速公路交通控制系统带来了新能是相对的，会是绝对最优的。模糊逻辑和神经元网络都不依赖智不的希望。能控制系统一般具有以知识表示的非数学广义模型和以于精确的数学模型，兼有逻辑推理和数值计算的功能，有较强智都都数学模型混合表示的混合控制过程，适用于含复杂性、完全性、的非线性函数近似能力。由于交通系统是强非线性的，且与之有它不而模糊性、不确定和不存在已知算法的生长过程１Ｉ１。目前，糊控制在关的许多概念具有模糊性，，２模因此采用智能控制方法是解决交通控制高速公路中已经开始应用，取得了一定的成就，糊控制在交通问题的有效途径。并模控制中有着广阔的发展前景。２模糊控制算法１公路匝道控制概述模糊控制系统是一种自动控制系统，是以模糊数学、糊逻它模高速公路入口匝道交通控制是应用最广泛的一种控制策略。其辑语言形式的知识表示和模糊逻辑推理为理论基础，用计算机控采基本目标是控制高速公路的交通需求，在高峰交通期间控制进入制技术构成的一种具有闭环结构的数字控制系统。核心是具有智即其高速公路的车辆数目，高速公路交通流的流量、使密度、度等参数能性的模糊控制器，控制原理上它应用模糊集合论、糊语言变速在模运行在最佳状体，某种性能指标达到最佳。入口匝道调节的实质量和模糊逻辑推理的知识，使模拟人的模糊思维方法，复杂过程进对是将入口交通流在时间和空间上重新分配，中一部分车辆被准予行控制ｌ模糊控制系统的核心部件是虚线框中的模糊控制器，括其４Ｉ。包进入，一部分车辆在匝道上等待，机进入，有一部分车辆须自模糊化过程、另伺还知识库ｆ包含规则库）推理决策和精确化计算。模糊控、行选择替代路线行驶，沿着高速公路的平行道路前进，下游的制系统在结构上与传统控制系统没有太大的差别，要区别就是它或从主入口匝道进入高速公路。采用了模糊控制器，也是设计模糊控制系统的重点所在。这入口匝道控制包括匝道调节和匝道关闭两种形式，匝道调节实２１输入量的模糊化模糊化是把精确量转换成模糊量量的变．在匝道使用交通信号灯、进入车辆实行计量控制，位时间内允换过程，对单在模糊化的过程中需要进行量化、糊划分和模糊表达。模量许进入的车辆成为匝道调解率，匝道关闭可以看作是匝道调节的极化实质是把连续输入精确值的范围离散化；模糊划分就是对论域范端方法，或视为一种Ｂｎ— ａｇ制。１来人们还致力于入口ａｇＢｎ控近０年围确定模糊量的个数：模糊表达就是对模糊量的隶属函数进行定控制的另一方法一口汇合控制的研究，汇合控制系统的目的是帮入义，即最终确定模糊量的隶属度函数。助匝道车辆顺利地汇入主线的高密度车流，持主线交通流的稳定保目前尚未能证明什么形状的隶属度函数对某一控制目标是最和欠饱和状态。优的。因此，属函数大多依赖经验或考虑处理方便而选取。另外，隶常用的入口匝道调节方法有１３Ｊ匝道定时限流控制，匝道车辆感对大多数控制系统的运行表明，划分宽度相同时，行过程对隶在执应限流控制和匝道系统控制。按照控制原理的不同，口匝道控制入属函数的形状并不敏感。基于上述原因，属度函数的选择一般采隶又可以分

高速公路入口匝道模糊控制器的设计

高速公路入口匝道模糊控制器的设计
徐建闽;贺敬凯
【期刊名称】《控制理论与应用》
【年(卷),期】2004(021)004
【摘要】入口匝道控制是高速公路控制中的重要内容,但目前在高速公路中使用的入口匝道控制方法的效果均不理想.本文提出使用模糊控制方法进行入口匝道控制的思路,并根据入口匝道控制的原理和模糊控制系统的设计步骤对模糊控制器进行了设计.选用上、下游时间占有率、车速及排队长度等五个模糊量为输入量,根据实际情况分别采用三角形和梯形隶属度函数,建立了包含12条模糊控制规则的规则库,并使用MATLAB工具进行系统仿真.结果表明该控制器用在高速公路入口匝道控制中具有良好的效果.
【总页数】4页(P639-642)
【作者】徐建闽;贺敬凯
【作者单位】华南理工大学,交通学院,广东,广州,510640;华南理工大学,交通学院,广东,广州,510640
【正文语种】中文
【中图分类】TP27
【相关文献】
1.基于GA优化的入口匝道可调模糊控制器设计 [J], 屈波
2.基于收费站栏杆机控制的高速公路入口匝道控流算法设计 [J], 魏广奇;刘晓娟;谭
云龙
3.快速路入口匝道模糊控制器的设计 [J], 郑建湖;董德存;陈洪
4.高速公路入口匝道多维可调模糊控制器设计 [J], 赵丽;张虹
5.城市快速路入口匝道模糊控制器的设计及仿真研究 [J], 郑建湖;陈洪;董德存因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高速公路入口匝道交通模糊控制研究

1 课题背景及意义高速公路是为主要出行发生地区之间的高速车流而设计的分隔式多车道公路［1］。

目前高速公路采用的交通控制策略有入口匝道控制、主线控制、通道控制等类型，此外还有一系列管理措施［2］。

入口匝道控制是应用最广泛的一种控制策略. 其基本目标是控制高速公路的交通需求，即在高峰期间控制进入高速公路的车辆数目，使高速公路交通流能运行在最佳状态附近。

单位时间内允许进入的车辆数称为匝道调节率。

入口匝道控制问题引起了许多学者的兴趣，文献［3～5］都是建立高速公路交通流的数学模型，并根据目标函数提出相应的控制策略。

因为高速公路及其车辆组成的系统非常复杂多变，很难找到能准确描述交通流的模型，所以根据数学模型提出的最优控制策略只能是相对的，不会是绝对最优的。

交通控制系统由道路、车辆、驾驶员、环境条件及控制设备组成，控制对象是车辆及其驾驶员。

在这一系统中控制的信息来源有两种：一是提供测量数据的传感器，如地磁检测器、环形线圈检测器、超声波检测器等，这些检测器提供系统状态变量（交通流量、交通密度、交通速度、入口排队长度等），来自检测器的信息是数据信息；二是提供系统性能描述的专家，来自专家的信息是语言信息。

语言信息常常用模糊的术语来表示，如驾驶员看到前面的车比较多，他就会告诉自己把车开慢一点. 这里的“比较多”和“慢一点”就是模糊术语。

模糊逻辑控制是文献［6］中提出的一种控制方法，它能较好地处理数据信息和语言信息。

因而采用模糊逻辑控制器进行高速公路入口匝道调节是切实可行的。

文献［7,8］曾将模糊控制应用于交通系统中使之与不同的入口匝道相适应。

2 高速公路入口匝道交通的控制的研究现况2.1控制现状目前，关于高速公路匝道的研究多数是针对入口匝道的，出口匝道相关方面的研究只是停留在分析层面，没有更深入的研究[9]~[12]。

不合理的出口匝道的设计有可能导致匝道上的交通流“溢出”到高速公路，从而使高速公路的通行能力大打折扣，并导致高速公路出口区域各种类型的交通冲突点增加，构成更多潜在的交通安全问题。

基于模糊逻辑工具箱的高速公路匝道控制

基于模糊逻辑工具箱的高速公路匝道控制
梁新荣;任睿
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2008(24)13
【摘要】采用MATLAB模糊逻辑工具箱研究高速公路入口匝道控制问题.阐述了模糊逻辑控制器的组成与设计步骤,介绍了MATLAB模糊逻辑工具箱,根据上游、下游交通参数设计了高速公路入口匝道模糊逻辑控制器,并进行了仿真实验.结果表明,该方法切实可行,它能避免高速公路主线交通拥挤和堵塞,实现车辆在高速公路上高效、安全的运行.
【总页数】3页(P255-257)
【作者】梁新荣;任睿
【作者单位】529020,广东,江门五邑大学信息学院;510640,广州,华南理工大学交通学院;529020,广东,江门五邑大学信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于模糊逻辑的城市快速路入口匝道控制 [J], 陈学文;杨成勇;王娜
2.基于Matlab/Simulink的区间二型自组织模糊逻辑控制器工具箱 [J], 张辈;薛玉;邱望标;谢建兴
3.基于模糊逻辑工具箱的控制系统计算机仿真 [J], 黄成静;王琳;马平;刘红军
4.高速公路非线性反馈模糊逻辑匝道控制器 [J], 梁新荣;刘智勇;毛宗源
5.基于模糊逻辑的高速公路匝道控制的新方法 [J], 张燕;陈阳舟
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高速公路入口匝道的模糊逻辑控制初探

高速公路入口匝道的模糊逻辑控制初探摘要：目前，模糊控制在高速公路中已经开始应用，并取得了一定的成就，模糊控制在交通控制中有着广阔的发展前景。

本文在分析公路匝道控制基础上，介绍了模糊控制方法及其参数的选取，给出了模糊控制系统设计步骤，在此基础上建立了入口匝道模糊控制器的设计机仿真实验，结果表明入口匝道控制其取得了预期效果。

关键词：高速公路流量；入口匝道；模糊控制；仿真中图分类号：TP301.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2010）11-0125-020 引言高速公路交通控制系统是一个包含人、车、路交互作用的复杂的系统，其控制包括匝道控制、主线控制、通道控制等。

随着控制理论的发展，控制策略的优化方法经历了线性规划、最优控制、次优控制、分层递阶控制。

从数学动力模型来考察交通控制系统是一个非线性、时变系统，交通控制系统可以实现优化交通的目的，但是一旦出现非正常交通时，交通控制系统往往无法适从，甚至出现交通混乱的情况。

智能控制系统的出现给高速公路交通控制系统带来了新的希望。

智能控制系统一般具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型混合表示的混合控制过程，它适用于含复杂性、不完全性、模糊性、不确定和不存在已知算法的生长过程[1，2]。

目前，模糊控制在高速公路中已经开始应用，并取得了一定的成就，模糊控制在交通控制中有着广阔的发展前景。

1 公路匝道控制概述高速公路入口匝道交通控制是应用最广泛的一种控制策略。

其基本目标是控制高速公路的交通需求，即在高峰交通期间控制进入高速公路的车辆数目，使高速公路交通流的流量、密度、速度等参数运行在最佳状体，使某种性能指标达到最佳。

入口匝道调节的实质是将入口交通流在时间和空间上重新分配，其中一部分车辆被准予进入，另一部分车辆在匝道上等待，伺机进入，还有一部分车辆须自行选择替代路线行驶，或沿着高速公路的平行道路前进，从下游的入口匝道进入高速公路。

入口匝道控制包括匝道调节和匝道关闭两种形式，匝道调节实在匝道使用交通信号灯、对进入车辆实行计量控制，单位时间内允许进入的车辆成为匝道调解率，匝道关闭可以看作是匝道调节的极端方法，或视为一种Bang-Bang控制。

高速公路入口匝道无模型控制研究

维普资讯
第２卷第３３期
２０年６月０７
哈尔滨商业大学学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆｒｉｎｖｒｉｆｍｍｅｃＮｔｒｌｃｎｅｄｔｎｏｒａｂｎＵｉｅｓｙｏｏＨａｔＣｏｒｅ（ａｕａｉｃｓＥｉｏ）Ｓｅｉ
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（．ＳｈｏｏＢｓｃｅｃＨｒｉＵｉｒｔｏｏｍｒｅａｉ１００，ｈｎ；１ｃｏｌｆａｉＳｉｅ，ａｂｎｎｖｓｙｆｍｅｃ，Ｈｂｎ５０１ＣｉｃｎｅｉＣｒａ
由于高速公路交通系统是一个复杂的非线性、时变系统，有高噪声干扰、态突变性等特点．具动因
２．ＳｈｏｆＨｕｎｔｓａｄＭａａｅｎ，ＷｅｈｉＢａｃｆｃｏｌｍａｉｅｎｎｇｍｅｔｏｉｉａｒｎｈｏ
ＨｂｎＩｓｔｅｏｅｈｏｇ，ｉｉ６２９ＣｉａｒｉｔＴａｉｎｔｕｆｃｎｌｙＷｅａ２０，ｈｎ）ｏｈ４
摘
要：高速公路交通系统是具有非线性、随机性、时变性等特性的复杂系统，用传统的数学模型很难
准确地描述。因此依赖数学模型的交通流控制存在很大的局限性．建立了一个包含神经网络的无模型
高速公路交通流匝道控制系统，里以入口匝道的放行率（这即控制变量）为神经网络输出，给出作并

基于模糊逻辑算法的高速公路入口匝道控制系统研究的开题报告

基于模糊逻辑算法的高速公路入口匝道控制系统研究的开题报告一、选题背景和意义：随着交通工具的普及和城市化的发展，交通拥堵已成为一个严重影响社会经济发展的问题。

高速公路是我国的主干道路，车流量大且速度快，因此高速公路入口匝道的控制系统对于道路交通安全和交通流畅有重要影响。

目前，传统的高速公路入口匝道控制采用的是固定的信号灯控制，容易造成车辆堵塞和车流量低效。

随着计算机和控制技术的发展，模糊逻辑算法被广泛应用于工业控制领域，已取得了较好的效果。

本课题旨在探讨基于模糊逻辑算法的高速公路入口匝道控制系统，以提高道路交通效率，缓解交通拥堵。

二、研究内容和方法：1.研究现有高速公路入口匝道控制系统的技术特点和局限性，分析目前存在的问题与瓶颈；2.探讨模糊逻辑算法的基本原理和应用，研究模糊逻辑算法在高速公路入口匝道控制系统中的应用；3.开发基于模糊逻辑算法的高速公路入口匝道控制系统，包括模糊控制器的设计与实现、数据采集与处理、硬件、软件和通信技术等；4.对系统进行仿真实验和实际道路测试，测试系统的效果和性能，并对实验结果进行分析和评价；5.总结探索的经验和教训，指出下一步改进的方向和可以优化的地方。

三、预期研究成果：本课题将研究开发一种基于模糊逻辑算法的高速公路入口匝道控制系统，旨在提高道路交通效率，缓解交通拥堵问题。

预期研究成果包括以下几个方面：1. 对比传统的高速公路入口匝道控制系统，基于模糊逻辑算法的系统能够更加高效和准确地调节车速和车流，提高道路的通过量和安全性；2. 通过仿真和测试实验，验证系统的效果和性能，对实验数据进行分析和评价，评估系统的优点和缺陷；3. 总结探索的经验和教训，为今后类似系统的研究和应用提供参考。

四、研究计划和进度：本课题预计在12个月内完成研究工作。

具体的计划和进度如下：第1-2个月：研究现有高速公路入口匝道控制系统的技术特点和局限性，分析系统存在的问题和需求；第3-4个月：研究模糊逻辑算法的基本原理和应用，探讨模糊逻辑算法在高速公路入口匝道控制系统中的应用；第5-6个月：设计基于模糊逻辑算法的高速公路入口匝道控制系统，包括模糊控制器的设计、数据采集与处理、硬件、软件和通信技术等；第7-9个月：对系统进行仿真实验，测试系统的效果和性能，并对实验数据进行分析和评价；第10-11个月：进行实际道路测试，测试系统的实际效果和性能，并对实验数据进行分析和评价；第12个月：总结探索的经验和教训，撰写论文，提出改进措施和优化建议。

快速路交通流分布参数系统的模糊PI边界控制方法

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｎ — ｒａｍｐｍｅｔｅｒｉｎｇ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｙｓｔｅｍ；ｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｔｒｏｌ；ＰＩｃｏｎ — ｔｒｏｌｌｅｒ；ｆｕｚｚｙｓｅｌｆ — ｔｕｎｉｎｇ
ＰＩ控制方法应用到快速路入口匝道控制中，取得了较好的控制效果，且具有一定的鲁棒性，然
ｆｕｒｔｈｅｒｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓａｎｄａｐｐｌｉｃｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｐｐｒｏａｃｈ．
（青岛科技大学ａ．数理学院；ｂ．自动化与电子工程学院，山东青岛２６６０４２）
摘要：基于快速路交通流分布参数系统模型，利用模糊逻辑整定ＰＩ控制器参数，提出
了ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ种入口匝道模糊自整定ＰＩ边界控制方法。该方法可同时利用快速路交通流各个路
ＬＩＵＸｉａｎｇ — ｐｅｎｇ，ＳＵＩＳｈｕ－ｌｉｎ，ＬＩＪｉａｎ — ｙｉｎｇ，ＣＨＩＲｏｎｇ－ｈｕ
（ａ．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ；ｈ．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，

基于模糊控制的入口匝道智能控制方法

随着私家车的急剧增长，大批车辆涌向高速路，造
的交通需求，以高速路主线上的交通流作为控制对并
成常发性和突发性交通拥挤。入口匝道控制是解决此类问题的有效方式，是一种应用广泛的控制策略。也
ＡｂｔａｔＢｓｄｏｅｄｎｍｉｍｏｅｆｈｅｗｙｔｆｃｆｗａｄｉｅｎｕｃｉｎｗｔｈｕｚｏｉｔｅ — ｓｒｃａｅｎｔｙａｃｄｌｅｆｅａｒｆｏｎｎｏｊｎｔｉｔｅｆｚｙｌｇｃｈｏｈｏｔｒａｉｌｏｈ
其基本控制目标是控制高速路的交通需求，即在车流高峰期间控制进入高速路的车辆数目，高速路交通使流始终运行在最佳状态。实施入口匝道控制的前提是匝道上游的车流量小于匝道下游的通行能力，口匝入道控制能够提高车流高峰期间高速路主线的流量和车
总数为ｍ；口匝道车道数为１采样时长Ａ；段长人；ｔ路
度为１上游车流量为ｑ；；下游车流量为ｑ；主线交通流密度为Ｐ车流平均速度为；１匝道调节率为ｒ；人：３。
‘ 口
强
２１年弟２卷第８期０２５
Ｅｌｃｒｎｉｃ．Ｔｈ．ｅｔｏｃＳｉ＆ｅｃ／Ａｕ．１ｇ５．２２０１
基于模糊控制的入口匝道智能控制方法
林涛，刘仰魁，陈克斌

基于遗传模糊算法的高速公路入口匝道自适应控制

控制器进行了评价。结果表明：自适应遗传模糊控制器在保持计算简单性特点的性能。
关键词：口匝道控制；入模糊控制；遗传算法；ｔＮｔ型Ｍｅｅ模ａ
中图分类号：Ｐ９．Ｔ３１４
基于遗传模糊算法的高速公路入口匝道自适应控制
・３・７
基于遗传模糊算法的高速公路入口匝道自适应控制
李斌丽，曲仕茹
（北工业大学自动化学院，西西安西陕７０２）１１９
摘要：究了在高速公路路网中入口匝道的控制问题。为达到在车流高峰时减少交通拥塞的目的使用研了一种自适应控制方法：在基于高速公路的宏观动态模型上，用遗传算法调整模糊集合的参数来校准模糊控制器，而使得网络中总的时间消耗（ｒ）从ｙｓ保持最小。在自适应控制的总体设计框架下，用基于目
Ｉｉ— ．Ｑｈ－１ＢｎｌＵＳｉ３Ｉｉ１
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（ｏｔｅｔｎＰｌｔｈｉｌｎｖｒｔＸ ’ ｎ７０２，ｈｎ）ＮｒｗｓｒｏｅｎａＵｉｓｙｉａ１１９Ｃｉａｈｅｙｃｃｅｉ，
ＡｂｔａｔＴｅｐｏｌｍｆｎｒｍｐｍｅｅｉｇｏｅｗａｅｗｒｓｄａｔｔ．ｎｏｄｒｔｅｕｅｔｅｐａｏｒｓｒｃ：ｈｒｂｅｏ－ａｔｒｎｆｆｅｙｎｔｏｋｉｅｌｗｉＩｒｅｏｒｄｃｈｅｋｈｕｏｒｈ

基于GA-BP的高速公路入口匝道模糊神经网络控制研究

ｗｒｓｓｉｂｅｆｒｅｃｎｒｌｆａｔｒｇｅｏｆｚｙｎｔｒｏｔｌｒｉｄｖｌｐｄｂｓｄｏ — Ｐｆｒｏｋｉｕｔｌｏｏｔｍｐｍｅｅｎ．Ａｎｕ — ｚｅａｔｈｏｏｒｉｒｕｗｏｋｃｎｒｅｅｅｏｅａｅｎＧＡＢｏｓｏ
．Ｖ０．Ｎｏ２１８
Ａｐｌｉｒ
２ｏ８０
文章编号：１０ —７４（０８２０７ — ５０９６４２０）０ —０５０
．ｍｌｌｍｍｌｌｌｌｍｌｌｍｌｌｌ
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系统３程理论与方法：－
维普资讯
第８第２卷期
２００８年４月
交通运输系统工程与信息
ＪｕｎｌｆｒｎｐｒｔｎＳｓｅｎｉｅｒｇａｄＩｆｒｔｎＴｃｎｌｇｏｒａａｓｏｔｉｙｔｍｓＥｇｎｅｎｎｎｏｍａｉｅｈｏｏｙｏＴａｏｉｏ
（ｏｅｅｏｎｏａｉｃｅｃｎｎｉｅｒｇｎｒｌｏｔｎｖｒｉ，Ｃａｇｈ１０３，ＣｉａＣｌｇｆＩｒｔｎＳｉｎｅａｄＥｇｎｅｎ，ＣｅｔｕｈＵｉｅｓｔｌｆｍｏｉａＳｙｈｎｓａ４０８ｈｎ）
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ｏｎＧＡ— Ｐ．ＦｎａｌＢｉｌｙ，ｔｌｅｒ－ｕｚｏｒｏｌｒｉｃｒｉｄｏｔｂａｓｏＡＴＬＡＢｓｆａ．Ｔｈｉｌａｉｎｆｒ｝ｓｎｕａｆｚｃｎｔｌｅＳａｒｅｕｙｍｅｎｆＭｉｌｙｏｔｒｗｅｅｓｍｕｔｏｏｔｉｏｔｏｌｒｓｏａｈｔｏｅｅｏｅｓｍｏｅｐｆｌｔｅｅｆｈｅｓｔｆｍａｎｌｈａｅｍｅｈｄｈｓｃｎｒｌｈｗｓｔｔｔｅｍｅｄｄｖｌｐｄｉｒｈｌｕｏｌｖｌｏｔｅｄｎｉｏｉｉｔｎｔｔｏｅｈｈｅｙｎｅｈ

基于模糊逻辑的高速公路入口匝道控制

调摘要：针对基于精确数学模型的传统交通控制系统无法适从高关控制信号，节进人高速公路的交通量、３１入和输出变量的模糊化．输．速公路交通拥挤和堵塞问题，用模糊控制方法，采在拥堵形成前模糊逻辑入１匝道控制器的输入量有ｔ个，别为』游Ｉ彳：３分二Ｊ『ｉ控制匝道的入口流量，免交通拥挤和堵塞的形成。结合高速公避率Ｕ上游速度Ｕ、游流量Ｕ、游占有牢Ｄ下游速度Ｏ、Ｓ上Ｆ下Ｏ、路交通的特点，立了符合匝道控制实际运行规律的模糊规则，建Ｄ、道占有率ＲＳ匝Ｏ和入１处等待车辆总长度Ｅ输ｆ只有－３Ｑ，墩一利用ＭＡＬＢ模糊逻辑工具箱设计了高速公路入口匝道模糊ＴＡ个ＭＲ．即入口匝道调节率控制器，并进行了仿真实验。仿真结果表明，控制器的控制效该根据测定的统计数据。取值上游流量ＵＦ的范嗣为０３０～６０果较好，具有一定的实用价值，辆，．ｈ把它分为五个模糊集合：低（ｓ、（、等（）高（），很ｖ）低Ｓ中Ｍ、Ｈ、ｆ）｛关键词：高速公路模牲翌砸辑匦鲋堂０ＭＡＬＢ皋ＴＡ高（Ｈ，用角形为隶属度函数，罔２示。当Ｕ＝５０时，、）选，如所Ｆ２０五个模糊集合的隶属函数值分别是：ｓＦ＝；（Ｆ＝；Ｍ（Ｆ＝．ｆ（）０ｓ）０ｆＵ）０ｖＵｆＵ１引言．２；（Ｆ＝．；（Ｆ＝。同理把ＵＤＵ、ＳＲＥＭＲ１ＨＵ）０７ｆＵ）０ｆ８ＶＨＯ、Ｏ、ＳＤ、Ｏ、Ｑ、高速公路交通量的增加使得交通拥挤日趋严重，高速公路的可能出现的值也分别划分为五个模糊集合运行效率和安全性也冈此大为降低，拥挤的产生加剧了环境的污染和能源的消耗。因此在高速公路管理中实施交通控制改善交通拥挤是必要的改善高速公路交通拥挤的方法有很多，口匝道控入制是解决这类问题的有效途径，目前应用最广泛的一种方法。它是通过控制进入高速公路的车辆数目使高速公路交通流运行在最佳状态．从而提高高速公路的运行效率，避免拥挤、阻塞的产生【２。１】．然而．速公路交通控制系统是一个包含人、、高车路交互作用的社会系统．有复杂性和随机性，以用精确的数学模型来描具难图２上游流量的隶属度函数述。国内外学者通过建立交通系统的数学模型提出了各种控制算３．糊控制规则的确定．模２模糊规则及其权重来源于々家意、验钳识，义根红经ｊ本法控制效果不尽人意，算法十分复杂，时性也较差。模糊控制且实方法能摆脱建立精确数学模型的束缚，Ｊ人们的操作和控制经人口匝道控制方面的经验体会．利｝｝｛同时参Ｊ擘家建议，＿了一个！ｆ！建Ｌ验，模仿人脑的逻辑推理和决策过程。早在１７９６年，ａｐｓＰｐｉ和包含２５条模糊控制规则的规则库．则的十值均为１；规义．０Ｍｍ— ａｉａｄｎ就将模糊控制用于单交叉口的交通控制。比用传统的（）ＯＶＨＮＭＲＶＨ（）ＯＳＴＥ．：）１１ＵＳＴＥ；ＩＵＨＮＭＲ．（ＩＦ２ＦＨ３Ｆ控制方法平均减少车辆延误７％左右【。高速公路入口匝道的车Ｕ０Ｍ３】ＴＨＥ（）ＦＵＯＨＴＮＭＲＳ（）ＦＵＶＨＴＨＥＮＭＲＭ：ｌＨＥ；ＩＯ４５Ｎ辆运行主要取决于驾驶员的主观判断，机性强，以用数学模ＭＲＶ；）ＳＳＡＤＵＨＮＭＲＳ（１ＵＳＡＤ随难Ｓ（１ＵＮＯＨＴＥ：）ＳＶＮ６Ｆ７Ｆ型表达．模糊控制方法能解决此类问题。本文利用ＭＴＡ用ＡＬＢ模ＵＨＮＭＲＶ；）ＳＳＡＤＵＨＴＮＭＲＶ；）０ＨＴＥＳ（ＩＵＮＯＶＨＥＳ（Ｉ８Ｆ９Ｆ糊逻辑＿箱设计高速公路入口匝道控制器，并进行了仿真研ＵＳＡＤＵＨＨＥＳ（０ｉＳＭＮＦＨ丁具ＳＶＮＯＶＴＮＭＲＶ：１）ＵＡＤＵＦ究，真结果表明该控制器具有较好的控制效果仿ＴＮＭＲＭ【１１ＵＮＦＶＨＮＭＲＳ（）ＳＨＨＥ：）ＳＭＡＤＵＨＴＥ：２１Ｕ１Ｆ１Ｆ

基于模糊控制的入口匝道智能控制方法

基于模糊控制的入口匝道智能控制方法林涛;刘仰魁;陈克斌【摘要】在建立高速路交通流模型的基础上，结合模糊控制理论设计出了基于模糊逻辑的入口匝道控制器．该控制器根据期望密度和实际车流密度的误差和误差变化量，决定入口匝道的调节率。

仿真结果表明，该控制器具有较好的稳态和动态性能，能避免交通拥挤，从而提高主线的通行能力。

%Based on the dynamic model of the freeway traffic flow and in conjunction with the fuzzy logic theo- ry, the ramp controller by using fuzzy logic is designed. The ramp metering rate is determined by the fuzzy control based on the density tracking error and the error variation. Simulation results show that the ramp controller is practi- cal and effective. It can avoid traffic jams and improve the mainline passing capability.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2012(025)008【总页数】4页(P100-103)【关键词】模糊理论;智能控制;高速公路;匝道【作者】林涛;刘仰魁;陈克斌【作者单位】陇东学院电气工程学院,甘肃庆阳745000;陇东学院电气工程学院,甘肃庆阳745000;陇东学院电气工程学院,甘肃庆阳745000【正文语种】中文【中图分类】TP18随着私家车的急剧增长，大批车辆涌向高速路，造成常发性和突发性交通拥挤。

入口匝道控制是解决此类问题的有效方式，也是一种应用广泛的控制策略。

高速公路入口匝道控制器设计

高速公路的车辆数目使得高速公路网上的交通流量趋近合理状态，因而匝道控制是缓解高速公路拥挤的有效途径［】１。国内外研究者提出许多匝道控制算法，－２定时控制方式根据统计数据预先设定各时段
入口匝道调节率，系统成本低，但不考虑实际交通流状态，适应性能差。占有率控制方式通过测量占有
度Байду номын сангаас，高道路使用效率。提
［关键词］高速公路；交通流；模糊ＰＤ匝道调节率Ｉ；【中图分类号］Ｕ９４１［文献标识码］Ａ
高速公路能为出行者提供快速、高效、舒适、安全的行驶环境，但是随着高速公路上机动车辆急剧增多和交通需求持续增加，致使高速公路在部分时段内需求超过交通供给，造成高速公路拥堵。缓解高速公路拥挤方法有很多，如人口匝道控制、限速控制、向车道等。高速公路人口匝道控制通过限制进入变
１高速公路交通流控制模型
设采样时间为，路段长度为，路段内车辆总数为 Ⅳ ，ｉ第段主线流人率为ｑ（）主线流出率为｜，ｌ｝
ｑ（）入口匝道流人率为ｒ居，ｉ｜，ｊ｝ｉ）出口匝道流出率为ｓ后，（ｉ）匝道人口排队长度，（主线期望密度为Ｐ，车道数为Ａ文中取Ａ＝，，１路段ｉ见图１所示。
率，根据经验公式估算通行能力，这种方式属于前馈控制方式，仅通过前馈方式不能完全判断交通状态处于拥堵还是自由流状态。需求—容量差额控制方式依据主线通行能力和匝道上游主线交通量控制匝道放行车辆，该方式需要知道高速公路系统模型。高速公路匝道控制系统具有很强的非线性、随机性和不确定性，致使传统的控制系统方法往往无法适从。模糊控制器不依据系统具体数学模型，仅依据专家

高速公路入口匝道控制研究现状

亿日元，给社会和经济带来沉重的负担。交通堵塞还直接导致沿路生态环境恶化、增加大气污染、增大能源消耗等问题。本文通过
对国内外匝道控制进行研究，绍了国内外匝道控制的研究现状。通过对不同控制方法的研究，述了匝道控制的优点、介阐目前研究存在的问题，进一步研究匝道控制提供参考。为关键词：高速公路；匝道控制；交通流；能交通智
科技创新与应用Ｉ０年５（）１月下２２
路桥科技 Βιβλιοθήκη 高速公路入口匝道控制研究现状
蔡宗荣
（州市东新高速公路有限公司，东广州５１８）广广１４３
摘要：计，国据统仅美每年因交拥挤通造成的和时间就燃油浪费超过７０元，本每年因通堵塞２亿美日交造成的哀失１万经济达２
交通拥挤是高速公路人口匝道控制解决的主要问题之一。由于交应陛，控制效果明显比ＡＬＮＬＥＡ好。通事故发生的高速公路交通拥挤，造成的损失比一般城市道路更为严１７年模糊控制法最先被Ｐｐｉ和Ｍｍａｉ９６ａｐｓａｄｎ用于传统的单交叉重，乘客的时间、安全都受到更大的影响。不仅如此，交通拥挤又导致了口控制口仿真结果表明，，采用模糊控制法时车辆平均延误比用传统的控延误、燃料浪费、事故频增及空气污染等一系列问题。制方法减少７左右。模糊逻辑控制能较好地处理数据信息和语言信％１人口匝道控制的起源息，因此模糊控制早就开始用于城市交叉口的信号灯控制。但是把模糊人口匝道控制的研究最早始于２世纪６年代。在１６年Ｗａ逻辑控制器用于高速公路入口匝道控制的国内外文献很少。１９年．００９５ｔ — ９４ｔｗｒ提出了入口匝道的定时控制（ｉｄｔｅｃｎｒ１ｌｏｈｅｔＦｘｍｏｔ）ｅｉｏ方法，这种方Ｐｒｉｉａｓ利用Ｎ个串级的神经元网络实现一个反馈控制函数，ｉｎ并利用类法是在缺乏现代交通检测技术和计算机技术的背景下，基于数学规划似的方法设计匝道控制器。ａａｅｒｉ利用神经网络去逼近局部匝道Ｐｐｇｏｏｇｕ理论发展起来的以城市快速路交通量不超过通行能力为约束，以流入反馈控制函数中的非线性项。仿真结果表明在强干扰作用下神经网络主线的期望交通量最大为目的匝道控制方法。自此人们揭开了对人控制方法优于—般方法。标口匝道控制研究及应用的序幕。３国内入口匝道控制研究现状随着经济的发展，高速公路交通量也在急剧增加。面对日益增加的我国学者对高速公路人口匝道控制系统研究的关注是从２Ｏ世纪交通问题，需对高速公路交通流进行有效的控制。高速公路交通控制系９年代开始的，Ｏ取得了一些理论成果，但对入口匝道控制研究的成果仅统具有显著的非线性、时变性、空间分布性、不确定性以及抗干扰性能仅局限于理论探讨。文献懒模糊控制方法进行人口匝道控制的思路，力较差等特点。从复杂大系统的角度来看，单一的、集中式的控制方法并根据人口匝道控制的原理和模糊控制系统的设计步骤对模糊控制器没有足够的知识、资源与信息去解决—个全局性的复杂问题，因此难以进行了设计，从理论上来分析，提高控制器输入变量的个数会提高控制获得满意的控制效果。所以，采用人工智能技术、计算机技术进行高速器的控制性能．文献［对传统闭环控制器ＡＩＥ５】ＬＮＡ进行了扩展，并结合公路入口匝道交通控制，已成为国内外学者研究的课题。模糊逻辑理论，给出一种新的人口匝道控制器。该模糊控制器加入了流２国外人口匝道控制研究现状量变化的因素，以交通流量为控制目标，实际流量与设定期望值的偏差自从１６年Ｗａｌｗｒ９５ｔｅｏｔｔｈ提出定时控制方法以后，人们对入口匝及流量变化量作为输入，根据所设定的模糊规则给出匝道控制率的调道控制的研究得到了全面的发展。入口匝道控制技术从依靠历史数据节量。文商利用ＢＰ人工神经网络对高速公路单个人口匝道进行控制。的静态控制发展到动态实时控制，从单匝道控制到整体控制或全局最根据具体问题对神经网络控制器的设计进行了讨论，利用ＢＰ改进算法优控制。ｔｅｏｈＷａｔｗｒ提出的定时控制方法建模简单，ｌｔ不需要实时的交通对神经网络控制器进行训练。文献［研究ＲＦ７】Ｂ神经网络整定ＰＤ控制Ｉ信息，算法简单，因而控制系统容易实现、成本低。但这种控制方法是一器的参数，应用到高速公路人口匝道控制中，并该控制器通过神经网络种理想的数学模型，没有考虑到交通状况随时间的变化对控制解的影的学习动态调节ＰＤ参数，Ｉ从而弥补了常规ＰＤ控制器的不足。Ｉ文献【８】响，因此不具有实用性。后来许多学者对其进行了改进后成为传统的分利用递阶结构和模糊控制来解决高速公路多路段的协调控制问题。文９１提Ｐ神经网络的感段定时控制方法。９０ＰｐｇｏｇＵ１８年ａａｅｒＯ通过引进区间分段，ｉ将静态模型献【分析了入口匝道控制的原理和作用，出了基于Ｂ动态化，对以上的定时控制方法进行了扩展，匝道控制技术的发展进入应匝道控制算法。文旃１出ｏ基于免疫算法的高速公路匝提道联合协调控制，照控制周期采用字符编码方式对所有匝道依次编码，速公按以高了动态实时控制阶段。１７，ｓｅ提出了一种单匝道的需求一９５年Ｍａｈｒ容量控制策略Ｄ — 路最大流量、最小行程时间和入口平均等待时间三者为优化指标，ｅ全局ｍｎ－ａａｉｃｎｒ）ａｄｃｐｃｙｏｔ１这种控制策略以交通量为控制参量，ｔｏ，通过调节进利用人工免疫算法的并行搜索能力，快速搜索到各匝道不同控制周期满足入主线的交通量，使得进入主线的交通量与上游交通量之和不超过匝的最佳车辆放行量，了交通控制的实时性要求。道下游的通行能力，从而保证下游主路交通量维持在其通行能力负领４研究中存在的问题通过对现有文献的研究，可以总结出以往的入口匝道控制理论与域之内，确保最大限度地利用主路。这种控制方法实际是一种开环控制，系统的抗干扰能力差。随后人们又提出了占有率法（ｈｃｕａｃ算法的研究方面仍存在一些不尽完美之处。主要表现为：Ｔｅｏｃｐｎｙ４．１目前的入口匝道控制算法是以总行程时间或者以总通行能力ｓａｇ，ｔｔｙ这种控制方法是通过测量下游占有率值，经验公式来估算ｒｅ用下游剩余的通行能力，如果匝道下游检测器处的占有率比临界占有率最大为控制目标，率的基础上没有考虑用户公平性原则，样在很在效这小，则下游剩余的通行能力为正，否则为负。下游剩余的通行能力为负大程度上会影响到用户满意度，因此阻碍了匝道控制技术的推广。说明该段高速公路的交通量超过了通行能力，应采用最小调节率。下游４目的人口匝道控制算法很少考虑与其它控制方式的联合控．前２制，考虑其它控制方式可以发挥各自控制方式的优点，取得更好的控制剩余的通行能力为正则增大调节率。ＰｐｇｏｇＵ１９年提出了一种闭环控制方案ＡＩＥＡ效果。ａａｅｒｉ在９１ＯＬＮＡ，— ＬＮＡ是一种最有代表性的占有率控制法，它是一种基于闭环反馈的ＩＥ４．３随着计算机仿真技术的发展，一些人口匝道控制算法也结合计但总的来说还不成体系。匝道控制策略。其控制原理是预先给定—个接近临界占有率的期望值，算机仿真进行研究，如果每个采样周期内实测到下游占有率低于（高于）或期望占有率就调４．４国内目关于人口匝道控制理论研究还很薄弱，前没有针对我国整原有的调节率，使新的调节率在每次实测到的调节率的基础上增大交通流特性及交通实际环境进行研究。５结语或减小。显然ＡＩＥＬＮＡ不需要任何控制阀值和最小调节率，对于任何交通条件都适用，而且调节率的调整是采用一种渐变方式。ＰｐｇｏｇＵａａｅｒｉＯ最大程度

高速公路入口匝道控制

高速公路入口匝道控制

1、入口匝道控制策略及其实施条件高速公路入口匝道交通控制是应用最广泛的一种控制策略。其基本目标是控制高速公路的交通需求，即在高峰交通期间控制进入高速公路的车辆数目，使高速公路交通流的流量、密度、速度等参数运行在最佳状态，使某种性能指标达到最佳。入口匝道调节的实质是将入口交通流在时间和空间上重新进行分配，其中一部分车辆被准予进入，另一部分车辆在匝道上等待，伺机进入，还有一部分车辆须自行选择替代路线行驶，或沿着高速公路的平行道路前进，从下游的入日匝道进入高速公路。

2、入口匝道控制方法入口匝道控制包括匝道调节和匝道关闭两种形式，匝道调节是在匝道上使用交通信号灯、对进入车辆实行计量控制，单位时间内允许进入的车辆数称为匝递调节率，匝道关闭可看作是匝道调节的极端情况。近10多年来人们还致力于入口控制的另一方案—入口汇合控制的研究，汇合控制系统的目的是帮助匝道车辆顺利地汇入主线的高密度车流，保持主线交通流的稳定和欠饱和状态。

2、主线控制方法常用的主线控制技术包括可变限速标志、车道使用控制、驾驶员信息系统及特殊路段控制。
高速公路通道控制

1、通道控制策略以高速公路为主体，将临近的平行道路、联系道路和城市环城道路组成公路网，实施统一管理和控制，可以最大限度的发挥公路网络的通行能力，这种控制称为通道控制。高速公路通道控制的对象是由高速公路、辅道和其它平行干道所组成的通道系统上的交通流。

下面采用了长安大学李纲的硕士论文《高速公路监控系统及交通控制策略研究》中的成果，以禹阎（陕西禹门口至阎良）高速公路交通控制策略为实例来做分析。

近期控制策略针对偶发性交通异常及由此引起的交通阻塞，2020年以前(近期)的交通控制策略为:收集各类交通信息，进行道路交通监测，实施告警、诱导控制，对主线特殊路段重点监测，并采取相应的交通控制措施，疏导交通，减少延误，防止二次事故的发生。