基于元胞自動(dòng)機(jī)的交叉口信號(hào)燈模型研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,交通系統(tǒng)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展影響日益增大,并成為國(guó)家的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一。為了避免交通擁堵所引發(fā)的一系列的社會(huì)問題及環(huán)境問題對(duì)城市經(jīng)濟(jì)的制約,交通流作為交通問題的主要研究對(duì)象就引起了研究者的廣泛關(guān)注。我國(guó)現(xiàn)有的交通流構(gòu)成方式是以機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車和行人所構(gòu)成,就導(dǎo)致道路交通流沖突點(diǎn)增加迅猛,更加劇了交通擁堵的產(chǎn)生,從而導(dǎo)致了對(duì)交通流的控制難度加大。以信號(hào)燈作為道路交通流的控制手段成為大部分城市所采用的方式。因此,對(duì)于道路交叉

2、口的信號(hào)燈控制研究具有重大的理論研究意義。
　　本文首先將信號(hào)燈影響下的多車道加入到元胞自動(dòng)機(jī)的換道準(zhǔn)則中,構(gòu)建基于元胞自動(dòng)機(jī)的交叉口信號(hào)燈模型。為了解決模型中隨機(jī)慢化概率的隨機(jī)性對(duì)現(xiàn)實(shí)交通描述不清的缺陷,使交通流模型更加與現(xiàn)實(shí)交通環(huán)境貼近,對(duì)所建的元胞自動(dòng)機(jī)的模型進(jìn)行改進(jìn),引入模糊控制的概念,將模糊控制與元胞自動(dòng)機(jī)相結(jié)合。將駕駛員在行駛途中的車輛速度、車輛間距以及駕駛員的反映時(shí)間作為感知對(duì)象,建立模糊規(guī)則。在模糊控制的規(guī)則中,將

3、當(dāng)前車輛與前后車的距離、車輛的速度和駕駛員的反應(yīng)時(shí)間作為模糊控制器的輸入變量,經(jīng)過(guò)分析后,得出符合所建元胞自動(dòng)機(jī)交通流模型的的當(dāng)前車輛某時(shí)刻的隨機(jī)慢化概率,以使得模型效果更佳。應(yīng)用 Matlab對(duì)模型進(jìn)行仿真分析,得出所建模型符合實(shí)際交通環(huán)境。
　　由于模糊控制的元胞自動(dòng)機(jī)模型對(duì)交叉口信號(hào)燈的局限性,引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的特點(diǎn):自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)的特點(diǎn)和能力加入到模糊控制中,建立了更符合道路現(xiàn)狀的道路交叉口的信號(hào)燈模型。因考

4、慮到大、小交叉口的綠信比的區(qū)別,故在對(duì)單個(gè)交叉口的信號(hào)燈控制方法描述中,分大、小交叉口對(duì)模型進(jìn)行詳細(xì)描述;將交叉口的排隊(duì)長(zhǎng)度和綠信比分別作為輸入輸出函數(shù),構(gòu)建模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制規(guī)則。在單個(gè)交叉口的基礎(chǔ)上,構(gòu)建多個(gè)交叉口信號(hào)燈聯(lián)動(dòng)控制方法。將車輛速度和距離作為模型的輸入變量,將調(diào)查得到的相位差作為輸出變量進(jìn)行模糊網(wǎng)絡(luò)控制規(guī)則。最后運(yùn)用 Matlab對(duì)模型的優(yōu)劣進(jìn)行驗(yàn)證,證明文中所建的模型對(duì)改善道路交通情況有很明顯的效果。
　　本文針對(duì)