کنترل فازی دو زمانه یک تقاطع شهری

رشد سریع جمعیت در جهان، افزایش روز افزون تعداد خودروها و عدم افزایش ظرفیت راه ها موجی از ترافیک های خسته کننده و سنگین را در شهرها موجب شده است. از جمله مشکلاتی که کم و بیش دست به گریبان همه شهروندان شهرهای بزرگ است، مسئله ترافیک در خیابان ها است. هر لحظه تأخیر بی مورد در خیابان ها به معنی هزاران دلار ضرر اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی است. برای کاهش اثر صف های طولانی خودروها در چهارراه ها تلاش زیادی صورت گرفته است. این تلاش ها عمدتاً در راستای بهینه سازی زمانبندی سیگنال چراغ راهنمایی بوده است. به دلیل طبیعت غیرخطی و غیرقطعی سیستم ترافیک از یک طرف و قابلیت سیستم های فازی در غلبه بر این مشکلات از طرف دیگر، در تحقیقات اخیر استفاده از کنترل کننده های هوشمند فازی با اقبال بیشتری مواجه شده اند. معمولاً کنترل کننده های فازی زمانبندی سیگنال های چراغ راهنمایی و دنباله فاز را کنترل می کنند. طراحی این کنترل کننده ها بر اساس کاهش متوسط زمان انتظار خودروهای داخل صف ها در یک بازه زمانی مشخص انجام می گیرد. بنابراین این کنترل کننده ها توانایی کنترل تقاطع ها را برای شرایط خاص و غیرعادی ترافیک مانند وقوع تصادفات خیابانی ، افزایش ناگهانی خودروها و انسداد خیابان ها ندارند. در این پایان نامه ابتدا یک مدل کلاسیک جامع از رفتار خودروها در ترافیک شهری در یک چهارراه سیگنالیزه دو فاز بر اساس معادلات فضای حالت در نرم افزار سیمولینک 4/7 معرفی شده است. ورودی های سیستم، متغیرهای تصادفی نرمال و خروجی آن تعداد خودروهای در صف است. سپس با استفاده از سیستم فازی ممدانی با 4 ورودی و 4 خروجی، یک کنترل کننده فازی طراحی شده است. سپس، این کنترل کننده با اعمال اغتشاش به سیستم ترافیک در شرایط ترافیک عادی و غیرعادی مورد آزمایش قرار گرفته و پایداری آن بررسی شده است. همچنین در راستای کاربردی کردن این پروژه ، داده های ترافیکی واقعی تقاطع دو فاز چهارراه لشگر (تقاطع امام خمینی– بهار) در شهر مشهد که از مرکز کنترل ترافیک تهیه شده است، به عنوان ورودی به سیستم ترافیک اعمال و نتایج حاصل از شبیه سازی آن در دو حالت بدون کنترل کننده و با کنترل کننده مورد تحلیل قرار گرفته است. در ادامه، نتایج شبیه سازی در این پایان نامه برای داده های تصادفی و واقعی استفاده شده، مقایسه شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی سیستم ترافیک با اعمال داده های تصادفی و واقعی ، بیانگر کارآیی مدل مذکور و مطلوب بودن کنترل کننده هوشمند فازی طراحی شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده قابلیت این کنترل کننده در کاهش حجم ترافیک در شرایط غیرعادی در قیاس با کنترل زمان ثابت است.