CC BY
204
4. ГОСТ Р 52104-2003. Ресурсосбережение. Термины и определения.
5. Коссой Ю.М. Ресурсосбережение и городской общественный пассажирский транспорт. Материалы XIII международной (шестнадцатой екатеринбургской) научно-практической конференции Проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://waksman.ru/Russian/2006/IV/kos.htm
6. Паспорт города Магнитогорска // Официальный сайт г. Магнитогорска [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.magnitog.ru/
УДК 625.746.53
ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ОБЪЕКТОВ СВЕТОФОРНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МЕТОДАМИ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ
О.В. Тарасов (науч. рук. С.Н. Корнилов)
ФГБО ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» (МГТУ)
455000, г. Магнитогорск, пр. Ленина, 38, [email protected]
Аннотация
В работе исследуются возможности регулирования режимов работы светофора методами нечеткой логики с целью увеличения пропускной способности элементов улично-дорожной сети.
Актуальность
Увеличивающаяся концентрация автомобильного транспорта в городах за последние двадцать лет создает проблему обеспечения безопасности дорожного движения. Заторы являются следствием как сложившейся застройки городов, обуславливающей низкую пропускную способность проезжей части, так и организационно-управленческих причин, одной из которых является несоответствие режимов работы светофорной сигнализации реальным условиям движения. В связи с этим очевидно, что оптимизация режимов работы объектов светофорного регулирования позволит увеличить пропускную способность, сократить объем выбросов токсичных веществ и сократить аварийность.
Проблема и пути ее решения
Работа светофора в обычном режиме характеризуется постоянной продолжительностью зеленого и красного света и всего цикла. В обычном светофоре время работы зеленого и красного света, а также время цикла фиксированы. Такой режим работы в часы пик, при неравномерном транспортном потоке, приводит к появлению автомобильных пробок. Это создает определенные трудности в движении машин, особенно
Оптимизация режимов работы объектов светофор-ного регулирования
при изменении их потоков в часы пик, что довольно часто приводит к появлению автомобильных пробок.
Для устранения данного недостатка необходимо менять продолжительность элементов цикла работы светофора в соответствии с количеством подъезжающих к перекрестку машин. Для этих целей предлагается организовать работу светофорных объектов по принципам теории нечеткой логики. В предлагаемом светофоре с нечеткой логикой время цикла остается постоянным, однако, время его работы в режиме зеленого света должно меняться в зависимости от интенсивности движения.
Пусть время цикла в обычном и предлагаемом режиме работы светофоров будет одинаковым и равным 60 секундам. Длительность зеленого света в обычном режиме принимаем - 30 секунд, тогда красный свет будет гореть тоже 30 секунд.
Для организации работы светофора в предлагаемом режиме, на пересечении улиц Север-Юг (СЮ) и Запад-Восток (ЗВ) необходимо установить 8 датчиков (рис.1), которые считают проехавшие мимо них машины.
улица Север-Юг
Та
Рис.1. Расположение датчиков на перекрестке
Светофор использует разности показаний четырех пар датчиков: (Д1-Д2), (Д3-Д4), (Д5-Д6) и (Д7-Д8). Таким образом, если для улицы СЮ горит зеленый свет, машины проезжают перекресток и показания двух пар датчиков равны: Д1=Д2, Д5=Д6, а, следовательно, их разность равна нулю. В это же время на улице ЗВ перед светофором останавливаются машины, которые успели проехать только Д4 и Д7. В результате можно рассчитать суммарное количество автомобилей на этой улице следующим образом:
СД4 - ДЗ) +(Д7 - ДЗ) = СД4 - 0) + (Д7 - О) = Д4 + Д7
Показателем эффективности будем считать число машин, не проехавших перекресток за один цикл светофора.
В качестве изучаемого перекрестка взят «проблемный» перекре-
Проблемы повышения эффективности технологии и организации перевозок на различных видах транспорта
сток «пр. Карла Маркса - ул. Завенягина» (г. Магнитогорск).
Предлагается использовать 3 входных переменных: число машин на пр. Карла Маркса по окончанию очередного цикла, число машин на ул. Завенягина по окончанию цикла и время зеленого сигнала светофора. Для каждой переменной необходимо задать лингвистические термы [1]. Для переменной «время зеленого сигнала» предлагается использовать три терма: малое (10-25 сек.), среднее (20-40 сек.), большое (35-50 сек.) (рис.2).
Аналогично, термы для двух оставшихся переменных будут: очень малое (0-18 сек.), малое (16-36 сек.), среднее (34-56 сек.), большое (54-76 сек.), очень большое (72-90 сек.). На рис. 1 представлены функции принадлежности второй и третьей переменной.
Рис. 2. Функция принадлежности первой входной переменной
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Рис. 3. Функция принадлежности второй и третьей входных переменных В связи с тем, что суть работы светофора состоит в изменении времени зеленого сигнала, в качестве выходного параметра предлагается использовать величину этого изменения. Термы в этом случае будут следующие: уменьшить (-20-0 сек.), не изменять (-15-15 сек.), увеличить (020 сек.) (рис. 4).
В процессе моделирования записывается таблица правил на основе условных высказываний, которая формирует выходное значение, исходя из величин входных параметров, например: «если (число машин на
Оптимизация режимов работы объектов светофорного регулирования
пр. Карла Маркса = малое) и (число машин на ул. Завенягина = большое) и (время зеленого света на пр. Карла Маркса= большое), то (время зеленого света = уменьшить)» [2].
Первоначально на светофор с датчиков поступает информация о количестве автомобилей на двух улицах. Эти данные переводятся в нечеткий формат согласно заданным функциям принадлежности, а далее внутри подпрограммы происходит их обработка, полученное значение изменения времени зеленого света дефазифицируется (т.е. переводится обратно в четкий формат) и поступает в виде управляющего сигнала на светофор. В соответствии с этим сигналом время зеленого сигнала светофора в следующем цикле будет другим.
Рис. 4. Функция принадлежности выходной переменной Количество машин, не успевших проехать перекресток за некое количество циклов, приведено на рис. 5. По оси ординат - количество машин, по оси абсцисс - количество циклов потоков машин. Наблюдается улучшение качества управления объектом, выражаемое более высокой пропускной способностью перекрестка.
10
о
123456789 10
Светофор, работающий в обычном режиме Светофор, работающий по алгоритму нечеткой логики
Рис. 5. Количество отказов системы
Проблемы повышения эффективности технологии и организации перевозок на различных видах транспорта
Заключение
Нечеткая логика позволяет улучшить качество управления светофорным объектом, однако решающую роль в оптимизации показателей эффективности играют эксперты, которые определяют количество входных и выходных переменных, число термов для каждой переменной, виды функций принадлежности, т.к. изменение этих параметров приводит к улучшению или ухудшению процесса управления объектом. Таким образом, организация режима работы светофорного объекта по алгоритмам нечеткой логики позволяет увеличить пропускную способность элементов улично-дорожной сети и тем самым снизить экологическую нагрузку и аварийность.
Библиографический список
1. Круглов В.В., Дли М.И., Голунов В.Ю. Нечёткая логика и нейронные сети, М.:, 2001. 224 с.
2. Marzuki Khalid, See Chin Liang, Robiyah Yusof «Control of complex traffic junction using fuzzy inference».
УДК 656.21
ТИПИЗАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ
СТАНЦИЙ1
П.Н. Мишкуров (науч. рук. А.Н. Рахмангулов)
ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» (МГТУ), Россия, 455000, г. Магнитогорск, пр. Ленина, д. 38, кафедра «Промышленный транспорт»,
Аннотация
В статье рассматривается типизация промышленных железнодорожных станций, разработанная на основе исследования динамики использования их пропускных, перерабатывающих способностей и вместимостей методом имитационного моделирования.
Актуальность работы
В условиях усложнения структуры вагонопотоков на железнодорожных путях необщего пользования промышленных предприятий возрастает актуальность использования гибкой технологи управления перевозочным процессом. Однако практическая реализация такой технологии при недостатке оперативной информации о маневровых перемещениях
1 Работа выполнена при поддержке гранта за научно-исследовательскую работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», 2012 г.
Типизация промышленных железнодорожных станций
М3)
