RU2134453C1 - Method for neuronetwork coordinated control of traffic flows in area of control - Google Patents

Method for neuronetwork coordinated control of traffic flows in area of control Download PDF

Info

Publication number
RU2134453C1
RU2134453C1 RU97117398A RU97117398A RU2134453C1 RU 2134453 C1 RU2134453 C1 RU 2134453C1 RU 97117398 A RU97117398 A RU 97117398A RU 97117398 A RU97117398 A RU 97117398A RU 2134453 C1 RU2134453 C1 RU 2134453C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
control
traffic
area
traffic light
traffic lights
Prior art date
Application number
RU97117398A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Б. Бабанин
Л.Г. Смолянинова
Н.П. Абовский
В.Н. Черноусов
В.И. Жуков
М.Г. Омышев
А.М. Шевелева
Original Assignee
Красноярская государственная архитектурно-строительная академия
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Красноярская государственная архитектурно-строительная академия filed Critical Красноярская государственная архитектурно-строительная академия
Priority to RU97117398A priority Critical patent/RU2134453C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2134453C1 publication Critical patent/RU2134453C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: coordinated control of traffic flows in areas of control with employment neuron networks. SUBSTANCE: method is based on measurement of intensity of traffic flows at the entrances of crossings of the area of control, selection of coordination plan closest to the control totality as a result of measurements, and supply of control signals to the traffic light at the "entrances exits" of the area of control at the control traffic light objects are preliminarily assigned, then the layout of traffic light objects inside the area of control is selected, all traffic light objects are furnished with a microcomputer with a neuroprogram and means of problem fetching, all traffic light objects connected through parameters of flows are compared with those assigned at the area boundaries, and if essential deviations are available, feedback is effected by supplying signals from the control traffic light objects to the internal traffic light objects; as a result, self-adaptation of the traffic flow control system is accomplished. EFFECT: enhanced efficiency of automatic traffic flow control with the aid of trained and self-trained neuron network conditioned by an increase within the preset time interval of traffic capacity of transport facilities in the control area, decrease of traffic delays, prevention of jammings, etc. 3 dwg

Description

Изобретение относится к координированному управлению дорожным движением, способам управления транспортными потоками в районах регулирования с использованием нейронных сетей. The invention relates to coordinated traffic control, methods of controlling traffic flows in regulatory areas using neural networks.

Известен способ управления движением транспортных потоков на перекрестке, при котором измеряют интенсивность движения транспортных потоков на каждом направлении перекрестка путем подсчета за период опроса количества транспортных средств на каждом направлении перекрестка и последовательного переключения светофорных сигналов, при котором определяют среднюю интенсивность транспортных потоков на перекрестке для каждой из возможных для данного перекрестка фаз регулирования путем подсчета за период опроса, величина которого в 10-30 раз больше величины цикла управления светофорной сигнализацией, числа транспортных средств на всех направления движения каждой фазы и деления его на число направлений движения, участвующих в данной фазе. Для каждого направления движения перекрестка определяют абсолютное значение величины отклонения интенсивности транспортных потоков на нем от величины средней интенсивности транспортных потоков фазы регулирования, в которой участвует данное направление, суммируют абсолютные отклонения интенсивностей движения для фаз, входящих в каждую из возможных программ регулирования, сравнивают полученные суммы и выбирают на следующий период опроса программу управления с наименьшей суммой отклонений интенсивностей движения транспортных средств по направлениям, входящим в данную программу управления, от величин средних интенсивностей потоков соответствующих фаз регулирования (а. с. СССР N 1399800, МКИ G 08 G 1/01). There is a known method of controlling traffic flows at an intersection, in which the intensity of traffic flows in each direction of the intersection is measured by counting the number of vehicles in each direction of the intersection for a period of polling and sequential switching of traffic signals, in which the average intensity of traffic flows at the intersection is determined for each of possible for this intersection of regulatory phases by counting for the period of the survey, the value of which is 10-30 times more than the value of the traffic light control cycle, the number of vehicles in all directions of movement of each phase and its division by the number of directions of movement involved in this phase. For each direction of movement of the intersection, the absolute value of the deviation of the intensity of traffic flows on it from the value of the average intensity of traffic flows of the regulation phase in which this direction is involved is determined, the absolute deviations of the traffic intensities for the phases included in each of the possible control programs are summarized, the obtained amounts are compared and choose the control program with the smallest sum of deviations of traffic intensities for the next survey period stv in the directions included in this control program, from the values of the average intensities of the flows of the corresponding control phases (a. from the USSR N 1399800, MKI G 08 G 1/01).

Сопоставительный анализ
А.с. N 139980. Предложен способ управления движением транспортных потоков на перекрестке. Предложен децентрализованный способ управления с адаптивным выбором программы регулирования. В качестве отсчета выбирают средние параметры (интенсивности) и делают попытки ее улучшить. Способ не учитывает предпочтение для маршрутов районного масштаба. Способ осуществляется на основе менее эффективных электронных средств с традиционными программами.
Benchmarking analysis
A.S. N 139980. A method for controlling traffic flows at an intersection is proposed. A decentralized control method with an adaptive choice of a regulatory program is proposed. As a reference, choose the average parameters (intensities) and make attempts to improve it. The method does not take into account preference for district-wide routes. The method is based on less efficient electronic means with traditional programs.

Предлагаемое изобретение. Предложен способ нейросетевого координированного управления транспортными потоками в районе регулирования. Способ управления районом осуществляется на основе практической выборки задач. Предлагаемый способ позволяет управлять движением с учетом гибкой смены режимов по времени, резервирования, аварийных ситуаций и др. Способ разработан с учетом предпочтений для района регулирования в случае, если перекресток относится к основным направлениям движения в районе регулирования. Способ осуществляется на основе современных электронных средств с использованием микроЭВМ с нейропрограммой, настраиваемой и корректируемой, система обучаемая и самообучаемая при эксплуатации может совмещать функции измерения, приема сигналов, принятия обученного решения и передачи сигналов. The present invention. A method of coordinated neural network traffic management in the regulatory area is proposed. The district management method is based on a practical selection of tasks. The proposed method allows you to control traffic, taking into account the flexible change of time modes, reservations, emergencies, etc. The method is developed taking into account preferences for the regulatory area in case the intersection is related to the main directions of traffic in the regulatory area. The method is carried out on the basis of modern electronic means using a microcomputer with a neuroprogram that is customizable and adjustable, the system trained and self-taught during operation can combine the functions of measuring, receiving signals, making a trained decision and transmitting signals.

Известен способ управления движением транспортных средств на перекрестке, основанный на регистрации моментов времени поступления транспортных средств на направления перекрестка, измерении в течение интервала времени от минимального до максимального времени действия включенной фазы светофорного регулирования для включенного направления движения интервалов времени между каждыми двумя последовательными моментами поступления транспортных средств на это направление, сравнении величины измеренных интервалов времени с заданным интервалом времени и включении фазы светофорного регулирования, если очередной измеренный интервал времени превышает заданный интервал, при котором для каждой из выключенных фаз светофорного регулирования через равные интервалы времени, в десять или более раз меньшие минимальной длительности фазы, измеряют общее время ожидания разрешающего сигнала транспортными средствами, поступившими на направления фазы светофорного регулирования, сравнивают их между собой, включают фазу светофорного регулирования с наибольшим на момент сравнения общим временем ожидания транспортных средств (см. а.с. N 1462395, МКМ G 08 G 1/01). A known method of controlling the movement of vehicles at an intersection based on recording the time of arrival of vehicles in the direction of the intersection, measuring during the time interval from the minimum to the maximum time of the included phase of traffic lights for the included direction of movement of time intervals between every two consecutive moments of arrival of vehicles in this direction, comparing the values of the measured time intervals with a given inte the time shaft and the inclusion of the phase of the traffic light control, if the next measured time interval exceeds a predetermined interval at which for each of the turned off phases of the traffic light at equal time intervals, ten or more times less than the minimum phase duration, measure the total waiting time of the enable signal by vehicles, received on the direction of the phase of traffic light regulation, compare them with each other, include the phase of traffic light regulation with the highest at the time of comparison The total waiting time for vehicles (see A.S. N 1462395, MKM G 08 G 1/01).

Сопоставительный анализ
А.с. 1462395. Способ управления движением транспортных средств на перекрестке. Предназначен для сокращения суммарного времени задержки транспортных средств на перекрестке, т.е. рассматривается отдельно взятый светофор, который принимает решения без связи с другими светофорами. Способ управления регламентируется по жесткой логике управления, хотя предусматривает некоторый поиск для уменьшения времени прхождения транспорта. Складывающаяся ситуация (опыт) нигде не запоминается и не изучается на будущее. Способ осуществляется на основе менее эффективных электронных средств с традиционными программами.
Benchmarking analysis
A.S. 1462395. A method of controlling the movement of vehicles at an intersection. Designed to reduce the total delay time of vehicles at the intersection, i.e. considered a single traffic light, which makes decisions without communication with other traffic lights. The control method is regulated by strict control logic, although it involves some search to reduce the transit time of the transport. The current situation (experience) is not remembered anywhere and is not studied for the future. The method is based on less efficient electronic means with traditional programs.

Предложенное изобретение. Предложен способ нейросетевого координированного управления транспортными потоками в районе регулирования. Предназначен для управления управляемого района, все светофоры взаимосвязаны и служат для управления районом регулирования. Способ управления районом осуществляется на основе практической выборки задач. Предлагаемый способ позволяет управлять движением с учетом гибкой смены режимов по времени, резервирования, аварийных ситуаций и др. Способ разработан с учетом предпочтений для маршрутов района регулирования в случае, если перекресток относится к основным направлениям движения района регулирования. Способ осуществляется на основе современных электронных средств с использованием микроЭВМ с нейропрограммой, настраиваемой и корректируемой, система обучаемая и самообучаемая при эксплуатации может совмещать функции измерения, приема сигналов, принятия обученного решения и передачи сигналов. The proposed invention. A method of coordinated neural network traffic management in the regulatory area is proposed. Designed to manage a controlled area, all traffic lights are interconnected and serve to control the regulatory area. The district management method is based on a practical selection of tasks. The proposed method allows you to control traffic, taking into account the flexible change of modes in time, reservations, emergencies, etc. The method is developed taking into account preferences for the routes of the regulatory area in case the intersection is related to the main directions of movement of the regulatory area. The method is carried out on the basis of modern electronic means using a microcomputer with a neuroprogram that is customizable and adjustable, the system trained and self-taught during operation can combine the functions of measuring, receiving signals, making a trained decision and transmitting signals.

Известен способ координированного управления транспортными потоками, взятый за прототип, основанный на измерении интенсивности транспортного потока на входах перекрестков улиц района управления, выборе в результате измерения плана координации и подаче сигналов на светофорную сигнализацию в соответствии с выбранным планом, при котором измеряют на выходах перекрестков района управления, совместно с интенсивностью транспортных потоков на входах перекрестка преобразуют в интенсивность транспортного потока на каждом направлении движения данного перекрестка района управления, в соответствии с наибольшей интенсивностью движения на одном из направлений последовательно выбирают и опрашивают следующий перекресток с максимальной интенсивностью движения, по полученной информации определяют совокупность направлений с максимальной интенсивностью движения, сравнивают ее с контрольными совокупностями, выбирают наиболее близкую по направлениям движения контрольную совокупность и выбирают план координации, заранее рассчитанный для выбранной контрольной совокупности (см. а.с. СССР N 510957, G 08 G 1/095). A known method of coordinated control of traffic flows, taken as a prototype, based on measuring the intensity of traffic flow at the entrances of intersections of streets of the control area, selecting as a result of the measurement of the coordination plan and signaling to traffic lights in accordance with the selected plan, which measures at the outputs of intersections of the control area , together with the intensity of traffic flows at the inputs of the intersection, they transform into traffic intensity in each direction At the intersection of the control area, in accordance with the highest traffic intensity in one of the directions, the next intersection with the maximum traffic intensity is sequentially selected and interviewed, the information obtained determines the set of directions with the maximum traffic intensity, compares it with the control sets, selects the closest traffic direction control population and select a coordination plan calculated in advance for the selected control population ( m. A.S. USSR N 510957, G 08 G 1/095).

Сопоставительный анализ
А. с. N 510957. Предложен способ управления транспортными потоками. Предусматривается жесткая схема координации, изменение во времени не оговорено и не предусмотрены случаи сбоя отдельных светофоров, аварийные ситуации, запасные маршрутные потоки и др. Автоматическое управление не предусмотрено. Предлагаемое координированное управление транспортными средствами основано на пассивном подходе, т.к. измеряют и преобразуют то,что есть, сравнивают с контрольными совокупностями и выбирают наиболее близкую.Способ основан на измерении интенсивности транспортного потока, выборе плана и подаче сигналов в соответствии с этим, осуществляется на основе несовершенных электронных средств. Система не автоматическая.
Benchmarking analysis
A. s. N 510957. A method for controlling traffic flows is proposed. A strict coordination scheme is foreseen, a change in time is not stipulated and there are no cases of failure of individual traffic lights, emergencies, emergency route flows, etc. Automatic control is not provided. The proposed coordinated vehicle management is based on a passive approach, as measure and transform what is, compare with the control sets and select the closest one. The method is based on measuring the intensity of the traffic flow, choosing a plan and signaling in accordance with this, is carried out on the basis of imperfect electronic means. The system is not automatic.

Предложенный способ. Предложен способ нейросетевого координированного управления транспортными потоками в районе регулирования. Предлагаемый способ основан на гибкой схеме, включающей изменение во времени. Способ базируется на обучении, самообучении всей сети светофорных объектом. Нейропрограммное управление светофорными объектами предусматривает различные варианты управления, включая случаи сбоя, выбор необходимого направления движения, запоминание и учет аварийных ситуаций и др. т.е. обеспечивает автоматическое управление транспортными потоками. Способ предусматривает активный подход: устанавливают данное, возможное время прохода транспортных средств на "выходах-входах" района с выделением предпочтительных маршрутов транспортных средств и др. и в соответствии с этой задачей назначают желаемое время прохождения транспортных средств через сеть светофорных объектов, которая обеспечила бы ее выполнение с учетом всех местных условий и ограничений. Предложенный способ имеет конкретную реализацию, основанную на светофорных объектах с нейропрограммами управления и приборах опознавания-принятия управленческих решений, способ работает по гибкой системе, обученной и самонастраивающейся, все светофорные объекты связаны между собой. Способ осуществляется автоматически. The proposed method. A method of coordinated neural network traffic management in the regulatory area is proposed. The proposed method is based on a flexible scheme, including a change in time. The method is based on training, self-training of the entire network of traffic lights by an object. The neuroprogram control of traffic light objects provides various control options, including cases of failure, the choice of the necessary direction of movement, memorization and accounting of emergency situations, etc. provides automatic traffic management. The method involves an active approach: establish this, the possible time of passage of vehicles at the "exits-entrances" of the area with the allocation of preferred routes of vehicles, etc. and in accordance with this task, the desired time of passage of vehicles through a network of traffic lights, which would ensure it compliance with all local conditions and restrictions. The proposed method has a specific implementation based on traffic signals objects with neuroprograms of management and devices for recognition, adoption of management decisions, the method works according to a flexible system, trained and self-adjusting, all traffic lights are interconnected. The method is carried out automatically.

Предложенный способ нейросетевого координированного управления транспортными потоками в районе регулирования предназначен для управления транспортными потоками в целом районе, обучает систему на основе практической выборки задач, учитывающих гибкую смену режимов регулирования во времени, резервирование, аварийные ситуации и др., настраивают систему и корректируют, т.е. осуществляют обратную связь и самонастройку системы. Представленная система является обучаемой и самообучаемой при эксплуатации, использует современные электронные устройства, которые совмещают функции измерения, приема сигналов, принятия обученного решения, передачи информации и приведения в действие исполнительных устройств. The proposed method of coordinated neural network traffic flow control in the regulatory area is designed to control traffic in the entire area, trains the system on the basis of a practical selection of tasks that take into account flexible change of control modes over time, redundancy, emergency situations, etc., configure the system and adjust it, etc. e. provide feedback and system self-tuning. The presented system is trained and self-taught during operation, uses modern electronic devices that combine the functions of measuring, receiving signals, making a trained decision, transmitting information and actuating actuators.

Целью изобретения по способу нейросетевого координированного управления транспортными потоками в районе регулирования является эффективное автоматическое управление транспортными потоками с помощью обучающейся и самообучающейся нейронной сети, связанное с увеличением в установленный промежуток времени пропускной способности транспортных средств в управляемом районе регулирования, уменьшением задержек движения, предотвращением заторов, выделением предпочтительных направлений движения. The aim of the invention according to a method of coordinated neural network traffic control in the regulatory area is the effective automatic control of traffic using a learning and self-learning neural network, associated with an increase in the vehicle traffic capacity in a controlled period of time, reducing traffic delays, preventing traffic jams, highlighting preferred driving directions.

Цель достигается тем, что по способу нейросетевого координированного управления транспортными потоками в районе регулирования, основанному на измерении интенсивности транспортных потоков на входах перекрестков улиц района регулирования, выборе в результате измерений плана координации, наиболее близкого к контрольной совокупности, и подаче управляющих сигналов на светофорную сигнализацию, предварительно назначают желаемые показатели по коэффициентам предпочтения от "входа" до "выхода" управляемого района на контрольных светофорных объектах, после чего выбирают схему размещения внутренних светофорных объектов внутри района регулирования, позволяющую обеспечить стратегию с учетом условий и ограничений, снабжают все светофорные объекты микроЭВМ с нейропрограммой средствами взаимного обмена информацией о "входах-выходах" транспортных средств, обучают на основе практической выборки задач все связанные информационной сетью светофорные объекты, снабженные микроЭВМ с нейропрограммой, учитывающей гибкую смену режимов во времени, резервирование, возможные сбои и аварийные ситуации, различные предпочтения спецтранспорту, сравнивают полученные параметры потоков с назначенными на границах района и при наличии отклонений корректируют, т.е. осуществляют обратную связь путем подачи сигналов об изменении коэффициентов предпочтения с контрольных светофорных объектов, снабженных микроЭВМ с нейропрограммами, на внутренние светофорные объекты, в итоге осуществляют самонастройку системы управления транспортными потоками. The goal is achieved by the fact that according to the method of coordinated neural network traffic flow in the regulatory area, based on measuring the intensity of traffic flows at the intersections of the streets of the regulatory area, selecting the coordination plan closest to the control set as a result of measurements, and supplying control signals to the traffic light, pre-assign the desired indicators for preference coefficients from the "entrance" to the "exit" of the controlled area at the control traffic lights objects, after which they select the layout of internal traffic lights within the regulatory area, which allows for a strategy taking into account the conditions and limitations, provide all the traffic lights of the microcomputer with the neuroprogramme means for the mutual exchange of information about the "inputs and outputs" of vehicles, train on the basis of a practical selection of tasks traffic lights connected by an information network equipped with a microcomputer with a neuroprogram that takes into account the flexible change of modes over time, redundancy, possible failures and random situations, various preferences for special vehicles, compare the received flow parameters with those assigned at the borders of the district and, if there are deviations, correct them, i.e. provide feedback by sending signals about the change of preference coefficients from control traffic signals objects equipped with a microcomputer with neuroprograms to internal traffic signals objects, as a result, they carry out self-adjustment of the traffic flow control system.

Предлагаемый способ нейросетевого координированного управления транспортными потоками в районе регулирования благодаря назначению желаемых показателей управления транспортными потоками, выбору схемы размещения светофорных объектов, снабженных микроЭВМ с обученной нейропрограммой и средствами обмена информацией, учитывающей все ситуации в районе регулирования, сравнению полученных параметров потока с назначенными показателями и корректированию их позволяет эффективно производить процесс автоматического регулирования, а благодаря возможности обучения, доучивания и самообучения светофорных устройств, снабженных микроЭВМ с нейропрограммным управлением, с желаемыми показателями управляемого района позволяет более эффективно автоматически осуществлять способ управления транспортными потоками в районе регулирования, использует современные нейропрограммы. Предлагаемый способ вместе с нейропрограммой управления может быть локальным и координированным по направлениям движения с выделением приоритетов и специальных назначений. The proposed method of coordinated neural network traffic flow control in the regulatory area due to the appointment of the desired traffic flow control indicators, the choice of the location of traffic lights equipped with a microcomputer with a trained neuro program and information exchange tools that takes into account all situations in the regulatory area, comparing the received flow parameters with the assigned indicators and adjusting they allow you to effectively carry out the process of automatic regulation, and the benefit arya learning opportunities, and self douchivaniya traffic light devices equipped with a microcomputer control neyroprogrammnym, with the desired performance managed area allows a more efficient way to automatically implement traffic management in the regulatory area, it uses modern neyroprogrammy. The proposed method, together with the neuro-control program, can be local and coordinated in the directions of movement with the allocation of priorities and special assignments.

Ниже приняты следующие термины и понятия. The following terms and concepts are accepted below.

Район регулирования - это некоторый район города, имеющий определенные магистральные направления. Regulatory area is a certain area of the city that has certain trunk directions.

Под внутренними светофорными объектами понимается набор устройств, обеспечивающих регулирование дорожного движения на перекрестке. В устройство входят непосредственно светофор, датчики интенсивности движения, цифровой нейроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем и микроЭВМ с нейропрограммой. Цифровой нейроконтроллер принимает входную информацию с соседних светофорных объектов и выдает информацию на соседние светофорные объекты. МикроЭВМ с нейропрограммой обучена на основе натурных обследований и самообучается в процессе эксплуатации. Under the internal traffic light objects refers to a set of devices that provide traffic control at the intersection. The device includes directly a traffic light, motion sensors, a digital neurocontroller with an analog-to-digital converter and a microcomputer with a neuroprogram. The digital neurocontroller receives input from neighboring traffic lights and provides information to neighboring traffic lights. A microcomputer with a neuroprogram is trained on the basis of field examinations and self-learns during operation.

Контрольные светофорные объекты такие же по составу, как и внутренние светофорные объекты по составу с отличием в том, что их нейропрограмма дополнительно сверяет затраченное время с установленными контрольными критериями времени пропуска транспорта и выдает управляемые сигналы на внутренние светофорные объекты с указанием коэффициентов предпочтения. Коэффициент предпочтения вычисляется (см. ниже формулу 4). Control traffic light objects are the same in composition as internal traffic light objects in composition, with the difference that their neuroprogram additionally compares the elapsed time with the established control criteria for the time of passage of vehicles and provides controlled signals to internal traffic lights with an indication of preference coefficients. A preference coefficient is calculated (see formula 4 below).

Под нейтропрограммой понимается программа, обученная на основе натурных обследований с учетом заданного набора коэффициентов предпочтения и которая самообучается в процессе эксплуатации. На основе нейропрограммы в результате обучения каждого светофорного объекта (внутреннего и контрольного) производится настройка на оптимальную работу, как обучение с указанными ему коэффициентами предпочтения. В процессе эксплуатации каждый светофорный объект получает дополнительную информацию и совершает свою управляющую работу путем доучивания, что предусмотрено алгоритмом нейропрограммы (см. фиг. 3), т.е. светофорные объекты работают с прямой и обратной связью, взаимодействуют между собой. A neutroprogram means a program trained on the basis of field surveys taking into account a given set of preference factors and which self-learns during operation. Based on the neural program, as a result of the training of each traffic light object (internal and control), tuning is performed for optimal operation, like training with the preference coefficients indicated to it. During operation, each traffic light object receives additional information and performs its control work by completing what is required by the neuroprogram algorithm (see Fig. 3), i.e. traffic light objects work with direct and feedback, interact with each other.

На фиг. 1 предложена схема нейросетевого координированного управления транспортными потоками в районе регулирования,
на фиг. 2 - устройство управления светофорного объекта,
на фиг. 3 - блок-схема программы обучения и самообучения нейросети.
In FIG. 1 a scheme of coordinated neural network traffic management in the regulatory area,
in FIG. 2 - control device of a traffic light object,
in FIG. 3 is a block diagram of a neural network training and self-study program.

Схема нейросетевого координированного управления транспортными потоками в границах района регулирования 1 (фиг. 1), который имеет реальную сеть улиц 2, 3, 4, 5, 6, 7 с перекрестками, на входах и выходах района регулирования расположены 8, 9, 10, 11 - контрольные светофорные объекты с датчиками 12 интенсивности движения на улицах для измерения транспортных потоков на "входах-выходах" района регулирования и внутренние светофорные объекты 13-16 со своими датчиками 12 интенсивности движения. The scheme of the coordinated neural network traffic control within the boundaries of regulation region 1 (Fig. 1), which has a real network of streets 2, 3, 4, 5, 6, 7 with intersections, at the entrances and exits of the regulation region are located 8, 9, 10, 11 - control traffic light objects with sensors 12 traffic intensity on the streets to measure traffic flows at the "inputs-outputs" of the regulatory area and internal traffic light objects 13-16 with their sensors 12 traffic intensity.

Схема светофорного объекта (фиг. 2) содержит датчики 12 интенсивности движения, связанные с цифровым нейроконтроллером 17, состоящим из аналого-цифрового преобразователя 18 и микроЭВМ с нейропрограммой 19, выходами соединенной с светофорными объектами 13-15. На вход цифрового нейроконтроллера 17 поступает информация с соседних светофорных объектов, а с выхода выходит информация на соседние светофорные объекты. Выходы светофорных объектов 13, 14, 15 связаны со входами датчиков информации 12. The traffic light object diagram (Fig. 2) contains motion sensors 12 associated with a digital neurocontroller 17, consisting of an analog-to-digital converter 18 and a microcomputer with a neuroprogram 19, outputs connected to traffic light objects 13-15. The input of the digital neurocontroller 17 receives information from neighboring traffic lights, and the output goes to neighboring traffic lights. The outputs of the traffic light objects 13, 14, 15 are connected to the inputs of the information sensors 12.

Все светофорные объекты, снабженные микроЭВМ с нейропрограммами, связаны информационной сетью. All traffic lights equipped with a microcomputer with neuroprograms are connected by an information network.

Способ нейросетевого координированного управления транспортными потоками в районе регулирования осуществляется следующим образом. The method of coordinated neural network traffic management in the regulatory area is as follows.

Предварительно измеряют и вычисляют интенсивность транспортных потоков на "входах-выходах" района регулирования на контрольных светофорных объектах 8, 9, 10, 11 с помощью датчиков 12 интенсивности движения, установленных на каждой полосе движения, устанавливают необходимые параметры движения с учетом коэффициентов предпочтений направлений движения в районе регулирования, выбирают в результате измерений план координации, наиболее близкий к контрольной совокупности. Pre-measure and calculate the intensity of traffic flows at the "inputs and outputs" of the regulation area at the control traffic lights 8, 9, 10, 11 using sensors 12 traffic intensity installed on each lane, set the necessary traffic parameters taking into account the coefficients of preference for directions in area of regulation, choose as a result of measurements a coordination plan that is closest to the control population.

Назначают желаемые стратегические показатели транспортных потоков на "входах-выходах" района регулирования, включающие время пропуска автотранспорта через границы района (от максимального до минимального), особенно выделяя направления и потоки транспорта общего пользования, специального транспорта с указанием соответствующего им коэффициента предпочтения с учетом всех местных условий и ограничений. The desired strategic indicators of traffic flows at the "entrances and exits" of the regulatory area are assigned, including the time that vehicles pass through the boundaries of the district (from maximum to minimum), especially highlighting the directions and flows of public transport, special transport with an indication of their preference coefficient, taking into account all local conditions and restrictions.

После этого выбирают схему размещения внутренних светофорных объектов 13-16, снабженных микроЭВМ с нейропрограммой, внутри района регулирования, позволяющую обеспечить стратегию с учетом условий и ограничений внутренних светофорных объектов 13-16, снабженных микроЭВМ с нейросетевой программой, которая служит для обработки информации и управления светофорными объектами внутри данного района в зависимости от этой информации, необходимой для эффективной работы способа, и тем самым выбирают в результате измерений план координации, наиболее близкий к контрольной совокупности. After that, the layout of the placement of internal traffic lights 13-16 equipped with a microcomputer with a neuro-program inside the regulation area is selected, which allows providing a strategy taking into account the conditions and limitations of internal traffic lights 13-16 equipped with a microcomputer with a neural network program, which serves to process information and control traffic lights objects within this region, depending on this information necessary for the effective operation of the method, and thereby choose a coordination plan as a result of measurements, the most close to the control population.

Снабжают все светофорные объекты микроЭВМ с нейросетевой программой дополнительной информации с соседних внутренних светофорных объектов 13-16 по установленным информационным каналам связи и средствам взаимного обмена информацией о "входах-выходах" транспортных средств. Задачей каждого внутреннего светофорного объекта 13-16 с микроЭВМ с нейросетевой программой является максимальное уменьшение задержек транспорта на границах района за счет увеличения его пропускной способности с учетом указываемого для него приоритета для пропуска по основным направлениям движения и для спецтранспорта. They supply all traffic light objects of a microcomputer with a neural network program of additional information from neighboring internal traffic light objects 13-16 through established information communication channels and means for the mutual exchange of information about the "inputs and outputs" of vehicles. The task of each internal traffic light object 13-16 with a microcomputer with a neural network program is to minimize transport delays at the boundaries of the district by increasing its throughput, taking into account the priority indicated for it, for passing through the main directions of traffic and for special vehicles.

Обучают все связанные между собой информационной сетью светофорные объекты с микроЭВМ с нейропрограммой на основе данных, снятых с контрольных светофорных объектов 8-11, и подают управляющие сигналы на светофорную сигнализацию. Ситуация на дороге в каждый конкретный момент находит свое отражение в показаниях датчиков 12 интенсивности движения и включает в себя особенности конкретного момента: время суток, погодные условия, время года, гибкую смену режимов во времени, резервирование, возможные сбои, аварийные ситуации, различные предпочтения спецтранспорту и т.п. МиркоЭВМ с нейропрограммой управления учится по состоянию на перекрестках района регулирования в течение данного цикла регулирования предсказывать состояние на перекрестке района регулирования в следующий цикл регулирования и реагировать, соответственно изменяя порядок работы внутренних светофорных объектов 13-16. They train all traffic lights connected with each other by an information network with a microcomputer with a neuro program based on data taken from control traffic lights of objects 8-11, and send control signals to the traffic lights. The situation on the road at any given moment is reflected in the readings of the traffic intensity sensors 12 and includes the features of a particular moment: time of day, weather conditions, time of year, flexible change of modes over time, redundancy, possible failures, emergency situations, various preferences for special vehicles etc. A Mirkocomputer with a neuro-control program learns at the intersections of the regulatory area during this regulatory cycle to predict the state at the intersection of the regulatory area in the next regulatory cycle and respond accordingly by changing the operation order of internal traffic lights 13-16.

Способ на светофорном объекте, например, 13 (см. фиг. 2) осуществляется следующим образом: осуществляют измерение интенсивности транспортных потоков на входах перекрестков района регулирования, подают информацию с датчиков 12 интенсивности движения с соседних светофорных объектов в цифровой нейроконтроллер 17, содержащий аналого-цифровой преобразователь 18 и микроЭВМ с нейропрограммой 19, преобразуют в аналого-цифровом преобразователе 18 в цифровую форму и подают на вход микроЭВМ 19 с нейропрограммой, в которой заложен набор коэффициентов предпочтения. С помощью нейропрограммы принимают управляющее решение и подают результаты на светофорные объекты перекрестка района регулирования. The method at the traffic light object, for example, 13 (see Fig. 2) is as follows: measure the intensity of traffic flows at the inputs of the intersections of the regulatory area, provide information from the sensors 12 of the traffic intensity from adjacent traffic lights to a digital neurocontroller 17, containing analog-digital the transducer 18 and the microcomputer with the neuroprogram 19, are converted into digital form in the analog-to-digital transducer 18 and fed to the input of the microcomputer 19 with the neuroprogram, in which a set of coefficients of dpochteniya. With the help of a neuroprogram, they make a control decision and submit the results to traffic lights at the intersection of the regulatory area.

С выходов микроЭВМ с нейропрограммой 19 на входы соседних светофорных объектов устройств подают информацию о состоянии на данном перекрестке района регулирования. Конечную информацию подают на контрольные светофорные объекты 8, 9, 10, 11, где производятся сравнение полученных параметров потока с назначенными на границах района, вычисление по формулам 3, 4 и подача управляющих сигналов на внутренние светофорные объекты 13-16. From the outputs of the microcomputer with the neuroprogram 19, the information about the state at the given intersection of the regulatory area is supplied to the inputs of neighboring traffic light objects of the devices. The final information is fed to control traffic lights 8, 9, 10, 11, where the obtained flow parameters are compared with those assigned at the boundaries of the region, calculated by formulas 3, 4, and the supply of control signals to internal traffic lights 13-16.

Схема обучения и доучивания каждого светофорного объекта, связанного информационной сетью с соседними, представлен на фиг. 3 и включает ввод данных с датчиков интенсивности соседних внутренних и контрольных светофорных объектов, осуществление прямого функционирования на основе предварительного обучения и доучивания, вычисления шага обучения, обратного функционирования, модификацию подстроечных параметров. Полученные подстроечные параметры используются для следующего цикла работы программы. The scheme of training and retraining of each traffic light object connected by an information network with neighboring ones is shown in FIG. 3 and includes the input of data from the intensity sensors of neighboring internal and control traffic lights, the implementation of direct functioning based on preliminary training and retraining, calculating the learning step, reverse functioning, modification of tuning parameters. The received tuning parameters are used for the next cycle of the program.

Затем приступают к настройке, для этого
рассчитывают теоретически возможное и назначают желаемое (контрольное) время прохождения транспортных потоков на основных (приоритетных) направлениях и через данный управляемый район
ΔTi = (Tвыхода - Tвхода)i, (1)
где ΔTi - контрольное время прохождения транспортного средства через управляемый район регулирования,
Tвыхода - время выхода транспортного средства из района,
Tвхода - время входа транспортного средства в район,
i - номер основного направления движения.
Then proceed to set up, for this
calculate the theoretically possible and assign the desired (control) time of passage of traffic flows in the main (priority) directions and through this managed area
ΔT i = (T output - T input ) i, (1)
where ΔT i is the control time of the vehicle through the controlled area of regulation,
T exit - the time the vehicle exited the area,
T entry - the time the vehicle entered the area,
i is the number of the main direction of movement.

Для каждого внутреннего светофорного объекта 13-16 проводят обучение по гибкой схеме на своем перекрестке со ступенчатым набором коэффициентов предпочтения η в магистральных направлениях. На контрольных светофорных объектах по программе вычисляют затраченное время прохождения транспортных потоков по формуле (2):

Figure 00000002

где
Figure 00000003
суммарное время задержки на n внутренних светофорных объектах,
с - суммарное время прохождения транспортных средств между внутренними светофорными объектами и подхода к контрольным светофорным объектам.For each internal traffic light object 13-16, they conduct training according to a flexible scheme at their intersection with a step-by-step set of preference factors η in the main directions. At the control traffic lights, the program calculates the elapsed time of the passage of traffic flows by the formula (2):
Figure 00000002

Where
Figure 00000003
total delay time at n internal traffic light objects,
c - the total time of passage of vehicles between internal traffic lights and access to the control traffic lights.

Сравнивают контрольное время с затраченным временем, т.е (1) и (2), если

Figure 00000004

т. е. если контрольное время больше или равно затраченному времени, то процесс происходит без изменения. Если условие (3) не выполняется, то производят корректировку процесса за счет увеличения коэффициентов предпочтения η на внутренних управляемых светофорных объектах 13-16 по формуле (4):
Figure 00000005

где k - номер внутреннего светофорного объекта.The control time is compared with the elapsed time, i.e. (1) and (2), if
Figure 00000004

that is, if the control time is greater than or equal to the time spent, then the process occurs without change. If condition (3) is not satisfied, then the process is adjusted by increasing the preference coefficients η at the internal controlled traffic lights 13-16 according to the formula (4):
Figure 00000005

where k is the number of the internal traffic light object.

Таким образом, в нейропрограмме автоматически осуществляют обратную связь и настройку способа управления транспортными потоками и самонастройку. При поступающих новых изменениях коэффициента предпочтения с контрольных светофорных объектов 8-11 внутренние светофорные объекты 13-16 перестраиваются, выдают новую информацию всем светофорам и в целом вся сеть управляемого района самонастраивается. При обучении нейропрограммы на основе объективных реальных данных в различные периоды суток включены условия изменения работы отдельных светофорных объектов всего района, настройка, доучивание происходит автоматически и постоянно. Thus, in the neuroprogram, feedback and adjustment of the method of controlling traffic flows and self-tuning are automatically carried out. With new changes in the preference coefficient from the control traffic lights 8-11, the internal traffic lights 13-16 are rebuilt, give new information to all traffic lights, and the whole network of the controlled area is self-tuning. When training a neuroprogram on the basis of objective real data at different periods of the day, the conditions for changing the operation of individual traffic lights of the entire area are included, tuning, retraining occurs automatically and constantly.

Таким образом, использование способа нейросетевого координированного управления транспортными потоками в районе регулирования позволяет эффективно автоматически управлять транспортными потоками за счет выбора схемы размещения светофорных объектов, снабженных микроЭВМ, с помощью обучающейся и самообучающейся нейропрограммы, учитывающей все ситуации в регулируемом районе, обучения на основе практической выборки задач всех светофорных объектов, связанных информационной сетью, сравнения полученных параметров, корректировки и осуществления обратной связи путем подачи сигналов на контрольные объекты, осуществления самонастройки системы управления. Thus, the use of the method of coordinated neural network traffic flow control in the regulatory area allows you to effectively automatically control traffic flow by choosing the layout of traffic lights equipped with a microcomputer using a learning and self-learning neuro program that takes into account all situations in a regulated area, training based on a practical selection of tasks all traffic lights connected by the information network, comparing the obtained parameters, adjusting and feedback by sending signals to control objects, self-tuning the control system.

Способ предусматривает активный подход, при котором устанавливают данное возможное время прохода транспортных средств и в соответствии с этим назначают желаемое время прохождения транспортных средств через сеть светофорных объектов, которая обеспечивает ее выполнение с учетом всех условий. The method provides an active approach in which this possible time of passage of vehicles is established and, in accordance with this, the desired time of passage of vehicles through a network of traffic lights is set, which ensures its implementation taking into account all conditions.

Предложенный способ имеет конкретную реализацию, основанную на светофорных объектах с нейропрограммами управления, работает по гибкой системе, обученной и самонастраивающейся. The proposed method has a specific implementation based on traffic signals with control neuroprograms, works on a flexible system, trained and self-tuning.

Технико-экономическое обоснование. Feasibility study.

Светофорное регулирование в г. Красноярске осуществляется по жесткой схеме без учета интенсивности движения транспортных средств и пешеходных потоков и имеет следующие недостатки: увеличенное время прохождения транспорта и пешеходов, заторы и связанные с этим значительный расход топлива, повышенная загазованность и др. Traffic light regulation in Krasnoyarsk is carried out according to a strict scheme without taking into account the traffic intensity of vehicles and pedestrian flows and has the following disadvantages: increased transit time of vehicles and pedestrians, congestion and associated significant fuel consumption, increased gas pollution, etc.

Применение АСУД "Город" на базе технических средств третьего поколения по результатам внедрения в ряде городов (Ташкент, Алма-Ата, Новосибирск) дает изменение показателей дорожного движения: уменьшена задержка транспортных средств на 10%, увеличена скорость сообщения на 10-12%, сократилось количество дорожно-транспортных происшествий, улучшился оперативный надзор за движением и др. Данная система наиболее современна, но обладает сложностью в ее создании, заключающейся в направлении перебора вариантов с последующей общей и местной коррекцией программы, отсутствии возможности доучивания, обучения и самообучения управляющих устройств, громоздкостью информационных и управляющих устройств (см. Кременец Ю.А. Технические средства организации дорожного движения. М.: Транспорт, 1990 г.)
Предлагаемый способ нейросетевого координированного управления транспортными потоками управляемого района регулирования является очередным шагом по совершенствованию системы управления транспортными потоками района, способен исключить вышеуказанные недостатки благодаря возможности обучения, доучивания и самообучения нейропрограммных управляющих устройств с поэтапным внедрением от натурного сбора информации с набором нескольких временных программ управления до автоматически информационно-управляющей системы, упрощению информационно-управляющих устройств за счет их совмещения. Предлагаемый способ вместе с нейропрограммой управления может быть локальным и координированным (по магистралям) с выделением приоритетов и специальных назначений.
The use of ASUD "Gorod" on the basis of third-generation technical equipment according to the results of implementation in a number of cities (Tashkent, Alma-Ata, Novosibirsk) gives a change in traffic indicators: reduced vehicle delay by 10%, increased communication speed by 10-12%, decreased the number of road traffic accidents, improved operational monitoring of traffic, etc. This system is the most modern, but it has difficulty in creating it, consisting in sorting out options with subsequent general and local correction th program, there is no possibility douchivaniya, training and self-control devices, bulky information and control devices (see. Kremenets YA Technical means of traffic management. M .: Transport, 1990)
The proposed method for coordinated neural network traffic management in a controlled regulatory area is the next step in improving the district's traffic management system, is able to eliminate the above disadvantages due to the possibility of training, further training and self-training of neural program control devices with phased implementation from full-scale information collection with a set of several temporary control programs to automatically information management system, simplifying info mation and control devices due to their combination. The proposed method, together with the neuro-control program, can be local and coordinated (along highways) with the allocation of priorities and special assignments.

Claims (1)

Способ нейросетевого координированного управления транспортными потоками в районе регулирования, основанный на измерении интенсивности транспортных потоков на входах перекрестков района регулирования, выборе в результате измерений плана координации, наиболее близкого к контрольной совокупности, и подаче управляющих сигналов на светофорную сигнализацию, отличающийся тем, что назначают желаемые показатели по коэффициентам предпочтений на "входах-выходах" района регулирования на контрольных светофорных объектах на основе предварительно измеренных и вычисленных интенсивностей транспортных потоков на "входах-выходах" района регулирования, после чего выбирают схему размещения внутренних светофорных объектов внутри района регулирования, позволяющую обеспечить стратегию управления с учетом условий и ограничений, снабжают все светофорные объекты микроЭВМ с нейропрограммой и средствами взаимного обмена информацией об интенсивности транспортных потоков на "входах-выходах" района регулирования, обучают все связанные информационной сетью светофорные объекты, снабженные микроЭВМ с нейропрограммой на основе практической выборки задач, учитывающей гибкую смену режимов во времени, резервирование, возможные сбои, аварийные ситуации, различные предпочтения спецтранспорту и т.п., сравнивают полученные параметры потоков с назначенными желаемыми показателями по коэффициентам предпочтений на "входах-выходах" района регулирования и при наличии существенных отклонений осуществляют обратную связь путем подачи сигналов по коэффициентам предпочтений с контрольных светофорных объектов на "входах-выходах" района регулирования, снабженных микроЭВМ с нейропрограммой, на внутренние светофорные объекты внутри района регулирования. The method of coordinated neural network traffic flow control in the regulatory area, based on measuring the intensity of traffic flows at the inputs of intersections of the regulatory area, selecting the coordination plan closest to the control population as a result of measurements, and supplying control signals to the traffic light, characterized in that the desired indicators are assigned according to preference coefficients at the "inputs and outputs" of the regulatory area at the control traffic lights on the basis of After measuring and calculating the intensities of traffic flows at the "inputs and outputs" of the regulatory area, after which they select the layout of internal traffic lights within the regulatory area, which allows for a control strategy taking into account the conditions and limitations, supply all the traffic lights of the microcomputer with a neuroprogram and means for the mutual exchange of information about the intensity of traffic flows at the "inputs and outputs" of the regulatory area, all traffic lights connected by the information network are taught, data from a microcomputer with a neuroprogram based on a practical selection of tasks that takes into account the flexible change of modes over time, redundancy, possible failures, emergencies, various preferences for special vehicles, etc., compare the obtained flow parameters with the assigned desired indicators according to preference coefficients at the "inputs-outputs "the regulatory area and in the presence of significant deviations provide feedback by sending signals according to preference coefficients from control traffic lights at the" inputs and outputs "p Jon regulation, a microcomputer equipped with neyroprogrammoy on internal traffic lights inside the control area.
RU97117398A 1997-10-15 1997-10-15 Method for neuronetwork coordinated control of traffic flows in area of control RU2134453C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97117398A RU2134453C1 (en) 1997-10-15 1997-10-15 Method for neuronetwork coordinated control of traffic flows in area of control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97117398A RU2134453C1 (en) 1997-10-15 1997-10-15 Method for neuronetwork coordinated control of traffic flows in area of control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2134453C1 true RU2134453C1 (en) 1999-08-10

Family

ID=20198248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97117398A RU2134453C1 (en) 1997-10-15 1997-10-15 Method for neuronetwork coordinated control of traffic flows in area of control

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2134453C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006088391A1 (en) * 2005-02-18 2006-08-24 Aleksei Mikhailovich Vinokurov Method for controlling traffic of transport means and pedestrians alvin
RU2486599C2 (en) * 2011-08-23 2013-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "СПб ГАСУ-ТУДД" Method of controlling traffic flows at crossing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006088391A1 (en) * 2005-02-18 2006-08-24 Aleksei Mikhailovich Vinokurov Method for controlling traffic of transport means and pedestrians alvin
RU2486599C2 (en) * 2011-08-23 2013-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "СПб ГАСУ-ТУДД" Method of controlling traffic flows at crossing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7066365B2 (en) Timetable creation device and automatic train control system
CN114418468B (en) Smart city traffic scheduling strategy control method and Internet of things system
JP3414843B2 (en) Transportation control device
CN1936999A (en) City area-traffic cooperative control method based wireless sensor network
US20220327925A1 (en) Method and system of predictive traffic flow and of traffic light control
CN107563543A (en) A kind of urban transportation optimization method of servicing and system based on swarm intelligence
KR20140028801A (en) Prediction of urban congestion using its based data
CN107204120B (en) Method and device for designing traffic signal phase by using travel time
Shen et al. Study on road network traffic coordination control technique with bus priority
CN114037158A (en) Passenger flow prediction method based on OD path and application method
RU2134453C1 (en) Method for neuronetwork coordinated control of traffic flows in area of control
Deepajothi et al. Intelligent traffic management for emergency vehicles using convolutional neural network
CN114707709A (en) Safety early warning method and system for comprehensive passenger transport hub of railway
Iswalt et al. Innovative operating solutions for bus rapid transit through a congested segment of San Jose, California
CN115563761A (en) Subway junction station surrounding road congestion prediction method based on timetable
CN109141422A (en) A kind of vehicle positioning method and system based on roadside unit machine learning
JPH07200995A (en) Method and device for controlling exit from parking lot
Khelf et al. Evaluation of the tram intelligent system management by an analysis of its key performance indicators for an optimal mixed traffic control in Algeria
Shamlitskiy et al. Transport stream optimization based on neural network learning algorithms
TW201721606A (en) Method for maximizing multi-path road sign with continuous broadband using a target formula, the path time difference constant formula, and the constant equation mixed integrity plan to run the method
CN114170804B (en) Intersection optimal vehicle speed guiding method and system based on vehicle-road cooperation
CN117456748B (en) Traffic signal intelligent regulation and control method and system based on vehicle-road cooperation technology
Borkar et al. Speed range prediction for traffic light control system
US20210233392A1 (en) Traffic Disturbances
CN117636631A (en) Rapid passing intelligent auxiliary method and system for emergency vehicle intersection