CN201876992U - 交通信号灯的模糊控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种交通信号灯的模糊控制系统，以模仿有经验的交警指挥交通时的思路，达到很好的控制效果。该模糊控制系统包括：交通信号灯；设于各入口车道的近端和远端的传感器，分别用于检测各入口车道到达及离开的车辆，并将检测结果脉冲传输至计数器以确定的各入口车道的车流量；以及与上述计数器及交通信号灯电连接的模糊控制器，该模糊控制器进一步包括：模糊控制表模块，用于根据模糊控制规则建立模糊控制表；控制模块，用于根据各计数器确定的各入口车道的车流量，在该模糊控制表中查找与之对应的模糊时间，并根据该模糊时间控制各方向各个交通信号灯的工作状态。

Description

交通信号灯的模糊控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种交通信号灯的模糊控制系统。

背景技术

交通系统是一个具有随机性、模糊性和不确定性的复杂系统，因此其数学模型的建立非常困难，有时甚至无法用现有的数学方法加以描述。即使经过多次简化已建立的数学模型，它的求解还必须简化计算才能完成。所以经典控制法很难得到满意的效果。模糊控制是一种无须数学模型的控制方法，它能模仿有经验的交警指挥交通时的思路，达到很好的控制效果。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种交通信号灯的模糊控制系统，以模仿有经验的交警指挥交通时的思路，达到很好的控制效果。

为此，本实用新型提供的交通信号灯的模糊控制系统包括：

交通信号灯；

设于各入口车道的近端和远端的传感器，分别用于检测各入口车道到达及离开的车辆，并将检测结果脉冲传输至计数器以确定的各入口车道的车流量；

以及与上述计数器及交通信号灯电连接的模糊控制器，该模糊控制器进一步包括：

模糊控制表模块，以及

控制模块，用于根据各计数器确定的各入口车道的车流量，在该模糊控制表中查找与之对应的模糊时间，并根据该模糊时间控制各方向各个交通信号灯的工作状态。

于一具体实施例中，所述传感器及交通信号灯分设于十字路口的东南西北 各方向，上述控制模块则具体用于根据各计数器确定的各入口车道的车流量计算模糊周期和绿信比，并根据该模糊周期和绿信比查找该模糊控制表以确定模糊时间；其中，所述绿信比为东西方向总的车流量与南北方向总的车流量的比值；所述模糊周期与东西方向及南北方向总的车流量之和呈递增关系。

于一具体实施例中，上述控制模块包括：

南北方向的绿灯直行单元，用于根据该模糊周期和绿信比在该模糊控制表中查找出的南北方向绿灯直行的模糊时间，并将该南北方向绿灯直行的模糊时间与固定时间叠加，计算出南北方向的绿灯直行时间；以及

东西方向的绿灯直行单元，用于根据该模糊周期和绿信比在该模糊控制表中查找出的东西方向绿灯直行的模糊时间，并将该东西方向绿灯直行的模糊时间与固定时间叠加，计算出东西方向的绿灯直行时间。

较佳的，所述传感器与计数器之间还连接有消除干扰及抖动用定时器，且所述计数器只有在对应的该传感器持续闭合时长等于或大于所定的时长后才将该脉冲传输至计数器，从而可有效消除干扰及抖动，以此确保了该模糊控制系统运行的稳定性和可靠性。

较佳的，上述模糊控制器可设有两套模糊控制规则以建立分别对应于白天和夜晚的两套模糊控制表，且所述模糊控制器还用于在查表之前先确定目标模糊控制表；如此则可以进一步提高该模糊控制系统的运行效率。

本实用新型中，所述模糊控制器可选自可编程控制器，以依据其具有的高可靠性及较强抗干扰能力来确保了该模糊控制系统运行的稳定性和可靠性。

本实用新型提供的交通信号灯的模糊控制系统，当交通量逐渐增大时，本系统的模糊控制的优势就明显起来，可以有效地减少延误车队长和车辆平均延误时间。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的交通信号灯的模糊控制系统的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的十字路口元器件布置示意图。

具体实施例

下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细描述。

本实用新型的一较佳实施例提供一种交通信号灯的模糊控制系统，如图1及图2所示，该系统应用于十字路口的交通信号灯控制，包括：

交通信号灯，设于十字路口的东南西北各方向，并由红、黄、绿三种交通信号灯组成。

传感器，设于各入口车道的近端和远端。

如图2所示，该传感器由传感器1至传感器8组成，分别用于检测各入口东西直行及南北直行车道到达及离开的车辆，并将检测结果脉冲传输至计数器以确定的各入口车道的车流量。其中，各车道中，一个传感器设在十字路口处，用于检测离开的车辆数；另一个设在距第一个传感器约100m处，用于检测到达的车辆数；当有车辆到来，该传感器闭合，为了防止抖动，消除干扰，如图1所示，该传感器与计数器之间还连接有消除干扰及抖动用定时器，该定时器所定的时长为0.5s，且计数器只有在对应的该传感器持续闭合0.5秒后才将该脉冲传输至计数器，以此确保该模糊控制系统运行的稳定性和可靠性。

本实施例的核心器件为模糊控制器，其选自具有的高可靠性及较强抗干扰能力的可编程控制器(PLC)，用于计算控制变量、执行模糊量化处理、设置模糊控制规则、以及执行模糊推理和清晰化处理等操作。主要包括：

模糊控制表模块，用于根据模糊控制规则建立模糊控制表；其中，该模糊控制规则可从历史数据中进行提取，或根据经验值进行灵活设置；

控制模块，用于根据各计数器确定的各入口车道的车流量计算模糊周期和绿信比，并根据该模糊周期和绿信比查找该模糊控制表以确定各方向的绿灯时间和红灯时间，并以该时间控制各个交通信号灯的工作状态。

本实施例中，传感器1和传感器2与对应的定时器及计数器配合以统计出该十字路口由东向西方向直行的车流量(及车辆数)，传感器3和传感器4与对应的定时器及计数器配合以统计出该十字路口由西向东方向直行的车流量；同理，传感器5和传感器6与对应的定时器及计数器配合以统计出该十字路口由南向北方向直行的车流量，传感器7和传感器8与对应的定时器及计数器配合以统计出该十字路口由北向南方向直行的车流量。其中，上述所述的绿信比为东西方向总的车流量与南北方向总的车流量的比值，而上述模糊周期则由东西方向及南北方向总的车流量之和来决定，通常，该模糊周期与西方向及南北方向总的车流量之和呈递增关系。

与之对应的，本实施例中的模糊控制器(如图1所示)主要包括：

南北方向的绿灯直行单元，用于根据该模糊周期和绿信比在该模糊控制表中查找出的南北方向绿灯直行的模糊时间，并将该南北方向绿灯直行的模糊时间与固定时间(其中，该固定时间为模糊时间为0状态下的南北方向的绿灯所亮的时间)，计算出南北方向的绿灯直行时间；

东西方向的绿灯直行单元，用于根据该模糊周期和绿信比在该模糊控制表中查找出的东西方向绿灯直行的模糊时间，并将该东西方向绿灯直行的模糊时间与固定时间(其中，该固定时间为模糊时间为0状态下的东西方向的绿灯所亮的时间)叠加，计算出东西方向的绿灯直行时间。

较佳的，上述交通信号灯的模糊控制系统还包括与模糊控制器连接的PC机，该PC机内置或外置有寄存器；以对该交通系统的当前的变量因子及控制指令进行有效的存储，并有该PC机的CPU进行合理地转发、资源调度及执行。

补充说明的是，为简化设计，本实施例对于东西向左拐及南北向左拐的交通灯控制主要采用现有的定时控制方式来执行。但本实用新型的保护范围不限于此，在其他的实施例中，也可以增设传感器及计数器来统计东西向左拐及南北向左拐的车流量，并以此进行与之对应的模糊控制。

本实施例提供的交通信号灯的模糊控制系统，在某路口经过了试运行并现场测试，并与传统的定时控制方法进行了比较，比较结果表明：在交通流较小或接近定时配时的预期量时，模糊控制与定时控制方法并无太大差别，而当交通量逐渐增大时，本系统的模糊控制的优势就明显起来，可以有效地减少延误车队长和车辆平均延误时间，其中南北方向和东西方向的平均延误分别较定时控制的减少6.74％和5.32％。

以上，仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种交通信号灯的模糊控制系统，其特征在于，包括：

交通信号灯；

设于各入口车道的近端和远端的传感器，分别用于检测各入口车道到达及离开的车辆，并将检测结果脉冲传输至计数器以确定的各入口车道的车流量；

以及与上述计数器及交通信号灯电连接的模糊控制器，该模糊控制器进一步包括：

模糊控制表模块，以及

控制模块，用于根据各计数器确定的各入口车道的车流量，在该模糊控制表中查找与之对应的模糊时间，并根据该模糊时间控制各方向各个交通信号灯的工作状态。

2.根据权利要求1所述的交通信号等的模糊控制系统，其特征在于，所述控制模块包括：

计算南北方向的绿灯直行时间的南北方向的绿灯直行单元；以及

计算东西方向的绿灯直行时间的东西方向的绿灯直行单元。

3.根据权利要求1所述的交通信号灯的模糊控制系统，其特征在于，所述模糊控制器选自可编程控制器。

4.根据权利要求1所述的交通信号灯的模糊控制系统，其特征在于，所述传感器与计数器之间还连接有消除干扰及抖动用定时器，且所述计数器只有在对应的该传感器持续闭合时长等于或大于所定的时长后才将该脉冲传输至计数器。

5.根据权利要求1所述的交通信号灯的模糊控制系统，其特征在于，所述交通信号灯包括设于各方向的红、黄、绿三种交通信号灯。

6.根据权利要求1所述的交通信号灯的模糊控制系统，其特征在于，还包括与该模糊控制器连接的PC机，该PC机内置或外置有寄存器。 

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