CN201655027U - 基于新型两级模糊控制的智能交通信号控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于新型两级模糊控制的智能交通信号控制系统，除了具有检测装置、显时装置、信号灯、A/D转换模块、驱动模块、I/O扩展电路和控制台外，还具有新型两级模糊控制器，其中，检测装置与A/D转换模块一端相连接，A/D转换模块另一端连接I/O扩展电路的输入接口；信号灯和显时装置与驱动模块一端相连接，驱动模块另一端连接I/O扩展电路的输出接口；新型两级模糊控制器包括第一模糊控制器即红灯相位选择器和第二模糊控制器即绿灯延时确定器；I/O扩展电路连接新型两级模糊控制器，新型两级模糊控制器与控制台相连接。本实用新型结构简单，弥补了当前定时控制系统和感应控制系统的缺陷，适用于所有交通信号控制系统。

Description

基于新型两级模糊控制的智能交通信号控制系统

技术领域  本实用新型涉及一种控制系统，尤其是基于新型两级模糊控制器的智能交通信号控制系统。

背景技术  交通是城市经济活动的命脉，对城市经济发展、人民生活水平的提高起着十分重要的作用。近年来，随着经济的不断增长，城市化、汽车化的急速发展，城市道路增长的有限与车辆增加的无限造成了严重的交通拥挤问题，其中以交叉口的交通拥堵问题最为严重。据数据显示，每年因交通堵塞造成的经济损失高达几十亿美元，现已成为制约经济发展和城市建设的瓶颈。

当前，国内外的交通信号控制系统主要有定时控制系统、感应控制系统、基于数学模型的自适应控制系统和模糊控制系统等。其中定时控制系统不能适应交通流的随机变化，不能实现对交通流的实时控制，其控制效果较差。

对于感应控制系统它只根据绿灯相位是否有车辆到达而做出决策，而不能综合其它红灯相位的车辆到达情况进行决策；另外，没有考虑相位繁忙优先性，这就使得车辆的总延误的增大，从而不能很好地控制整个信号控制系统。

对于基于数学模型的自适应控制系统存在系统本身的缺陷，这是由于交通系统是一个具有随机性、非线性、不确定性的复杂系统，并且存在现场车辆的检测的误差，以致不可能建立精确数学模型，这就造成了系统本身的缺陷。

对于当前存在的两级模糊控制系统是目前控制效果相对较优的一种，可以较好地实现对交叉口交通信号灯的实时控制。但它仍存在许多问题，其中一个最大的不足在于它不能准确地显示出红、绿灯相位的时间，没能与能降低闯红灯率和交通事故率，且具有人性化特征的信号系统显时装置结合运用，这也是其不易运用到实际情况的症结所在；另外，有些两级模糊控制系统在第一级控制模块中，其采取的输入变量只考虑了相位排队长度和车流到达率，而没有考虑各相位车辆等待时间。此时若一个相位的车辆一段时间内一直都很少，那按该控制系统就只能让其一直等待，这必将造成其控制的不合理。

中国专利CN201237838号所公开的“基于混合交通流的自适应信号控制系统”专利(申请号：200820151629.6)，包括视频检测子系统、通讯网络、计算机数据处理子系统、信号机，所述的视频检测子系统、信号机通过通讯网络与计算机数据处理子系统连接。中国专利CN201322997号所公开的“交通信号灯智能控制系统”专利(申请号：200820170389.4)，包括感应探头和I/O扩展电路，信号灯连接I/O扩展电路的信号输出端，感应探头连接I/O扩展电路的信号输入端，I/O扩展电路连接控制器。这两项专利的不足之处在于：虽然能够监控人和车辆的流量，但不能准确地显示出红、绿灯相位的时间，也没有考虑各相位车辆等待时间，且控制效果也不理想。

发明内容  本实用新型的目的就是要提供一种结构简单的基于新型两级模糊控制的智能交通信号控制系统，使其更适用于实际交通情况和人性化。

为了达到上述目的，本实用新型提供的基于新型两级模糊控制的智能交通信号控制系统除了具有检测装置、显时装置、信号灯、A/D转换模块、驱动模块、I/O扩展电路和控制台外，还具有新型两级模糊控制器，其中，检测装置与A/D转换模块一端相连接，A/D转换模块另一端连接I/O扩展电路的输入接口；信号灯和显时装置与驱动模块一端相连接，驱动模块另一端连接I/O扩展电路的输出接口；新型两级模糊控制器包括第一模糊控制器即红灯相位选择器和第二模糊控制器即绿灯延时确定器；I/O扩展电路连接新型两级模糊控制器，新型两级模糊控制器与控制台相连接。

当本实用新型使用时，能够实现如下步骤：将检测装置、显时装置和信号灯设置于交叉口各干道路口上；利用检测装置采集各车道的交通流数据；检测装置通过A/D转换模块和I/O扩展电路的输入接口将采集到的各车道的交通流数据传送到新型两级模糊控制器中；新型两级模糊控制器中的红灯相位选择器对采集到的红灯相位等待车辆数和红灯持续时间进行处理分析，选出下一个该亮绿灯的相位，同时找出繁忙度最大的两相位的交通流数据，即这两相位的相位等待车辆数，并将其传送到绿灯延时确定器中；绿灯延时确定器通过对繁忙度最大的两个相位的交通流数据处理分析后，推出下一个该亮绿灯的相位的绿灯时间；将新型两级模糊控制器推出的下一个该亮绿灯的相位和其应持续的绿灯时间信息经I/O扩展电路的输出接口和驱动模块作用于信号灯和显时装置，从而对交叉口的交通进行实时控制；信号灯按处理结果显示出其显红灯还是绿灯，显时装置按处理结果显示出对应相位的信号时间。其中，显示绿灯的相位其显时装置显示准确的绿灯剩余时间；对于红灯相位，其对应的显时装置只对下一个该亮绿灯的红灯相位显示时间，且只是在当前绿灯相位绿灯时间即将结束前瞬间(默认为5秒)，使其显示准确的红灯倒计时间，且在显示红灯倒计时的同时其对应的红灯信号灯将处于闪烁状态；新型两级模糊控制器还与控制台相连接，管理者可以通过控制台对其进行实时在线观测和人工控制。

本实用新型提供的基于新型两级模糊控制的智能交通信号控制系统具有明显的效果：除了具有检测装置、显时装置、信号灯、A/D转换模块、驱动模块、I/O扩展电路和控制台外，还具有新型两级模糊控制器，结构简单；对随机交通流的适应性强，弥补了定时控制系统的缺点；同时，综合考虑了绿灯相位和红灯相位，且对相位繁忙优先性进行了考虑，弥补了感应控制系统的缺陷；本系统与当前运用成熟的定时控制系统的信号系统显时装置进行了有机结合，利用了可视化的时间来降低闯红灯率和交通事故率，增强了该控制系统的适应性，更具人性化，适用于所有交通信号控制系统。

附图说明  本实用新型将结合附图作进一步的说明，请参看附图：

附图1表示本实用新型的结构示意图。

附图1所示的结构包括：检测装置1，A/D转换模块2，I/O扩展电路3，红灯相位选择器4，绿灯延时确定器5，控制台6，新型两级模糊控制器7，驱动模块8，信号灯9，显时装置10。

具体实施方式  下面结合附图和具体的实施对本实用新型作进一步说明：

本实用新型提供的基于新型两级模糊控制的智能交通信号控制系统除了具有检测装置1、显时装置10、信号灯9、A/D转换模块2、驱动模块8、I/O扩展电路3和控制台6外，还具有新型两级模糊控制器7，其中，检测装置1与A/D转换模块2一端相连接，A/D转换模块2另一端连接I/O扩展电路3的输入接口；信号灯9和显时装置10与驱动模块8一端相连接，驱动模块8另一端连接I/O扩展电路3的输出接口；新型两级模糊控制器7包括第一模糊控制器即红灯相位选择器4和第二模糊控制器即绿灯延时确定器5；I/O扩展电路3连接新型两级模糊控制器7，新型两级模糊控制器7与控制台6相连接。

当本实用新型使用时，能够实现如下步骤：将检测装置1、显时装置10和信号灯9设置于交叉口各干道路口上；利用检测装置1采集各车道的交通流数据；检测装置1通过A/D转换模块2和I/O扩展电路3的输入接口将采集到的各车道的交通流数据传送到新型两级模糊控制器7中；新型两级模糊控制器7中的红灯相位选择器4对采集到的红灯相位等待车辆数和红灯持续时间进行处理分析，选出下一个该亮绿灯的相位，同时找出繁忙度最大的两相位的交通流数据，即这两相位的相位等待车辆数，并将其传送到绿灯延时确定器5中；绿灯延时确定器5通过对繁忙度最大的两个相位的交通流数据处理分析后，推出下一个该亮绿灯的相位的绿灯时间；将新型两级模糊控制器7推出的下一个该亮绿灯的相位和其应持续的绿灯时间信息经I/O扩展电路3的输出接口和驱动模块8作用于信号灯9和显时装置10，从而对交叉口的交通进行实时控制；信号灯9按处理结果显示出其显红灯还是绿灯，显时装置10按处理结果显示出对应相位的信号时间。其中，显示绿灯的相位其显时装置10显示准确的绿灯剩余时间；对于红灯相位，其对应的显时装置10只对下一个该亮绿灯的红灯相位显示时间，且只是在当前绿灯相位绿灯时间即将结束前瞬间(默认为5秒)，使其显示准确的红灯倒计时间，且在显示红灯倒计时的同时其对应的红灯信号灯9将处于闪烁状态；新型两级模糊控制器7还与控制台6相连接，管理者可以通过控制台6对其进行实时在线观测和人工控制。

本实用新型保护范围涉及上面所述的所有变化形式。

Claims (1)

1.一种基于新型两级模糊控制的智能交通信号控制系统，具有检测装置(1)、显时装置(10)、信号灯(9)、A/D转换模块(2)、驱动模块(8)、I/O扩展电路(3)和控制台(6)，检测装置(1)与A/D转换模块(2)一端相连接，A/D转换模块(2)另一端连接I/O扩展电路(3)的输入接口；信号灯(9)和显时装置(10)与驱动模块(8)一端相连接，驱动模块(8)另一端连接I/O扩展电路(3)的输出接口，其特征在于：具有新型两级模糊控制器(7)，新型两级模糊控制器(7)包括第一模糊控制器即红灯相位选择器(4)和第二模糊控制器即绿灯延时确定器(5)；I/O扩展电路(3)连接新型两级模糊控制器(7)，新型两级模糊控制器(7)与控制台(6)相连接。

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