第10卷第5期 智能系统学。报 Vol.10 No.5 2015年10月 CAAI Transactions on Intelligent Systems 0ct.2015 D0I:10.11992/is.201406045 网s络出版t地址：htp://ww.cnki.net/kcms/detail/23.1538.tp.201509030.1456.002.html 粗糙集的过炮和多交叉口 协同优化模型研究 陈坚，2，陈健3，邵毅明2，邓天民2 (1.重庆交通大学山地城市交道系统与安全重庆市重点实验室，重庆400074：2.重庆交通大学交通运输学院，重庆 400074:3.中国中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031) 摘要：为解决现有模糊智能控制方法仅适用于单交叉口非饱和状态，满足区域交通过饱和多交叉口信号协同联动 控制的需要，提出了高峰时期主通道优化控制策略。在粗糙集知识推理基础上，构建了以多交叉口状态信息为条件 属性，以绿灯延长方式、绿灯延长相位和绿灯延长时间3个参数为决策属性的多决策属性模糊控制模型。运用可辨 识矩阵与属性频度的属性约简方法对模型进行约简，提取决策规则。实例分析表明：多交叉口主通道绿灯时间延长 3~8s能够有效提高区域交通整体通行效能，同时延长时间不仅与过饱和状态车辆最大排队长度有关，还与绿灯延 长方式、绿灯延长相位存在关联，这与交警经验总结的控制规律一致。 关键词：交通工程：交通控制；多交叉口：过饱和：粗糙集；决策规则 中图分类号：U491.54文献标志码：A文章编号：1673-4785(2015)05-0783-07 中文引用格式：陈坚，陈健，邵毅明，等.粗糙集的过饱和多交叉口协同优化模型[J].智能系统学报，2015,10(5)：783-789. 英文引用格式：CHEN Jian,CHEN Jian,SHAO Yiming,etal.Collaborative optimization model for oversaturated multiple inter- sections based on the rough set theory[J].CAAI Transactions on Intelligent Systems,2015,10(5):783-789. Collaborative optimization model for oversaturated multiple intersections based on the rough set theory CHEN Jian'2,CHEN Jian,SHAO Yiming'2,DENG Tianmin'2 (1.Chongqing Key Lab of Traffic System Safety in Mountain Cities,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,China; 2.School of Traffic and Transportation,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,China;3.China Railway Eryuan Engineer- ing Group Co.,Ltd,Chengdu 610031,China) Abstract:To solve the defect that the existing fuzzy intelligent control method is only suitable for a single intersec- tion under unsaturated state,and to meet the need of coordination control of regional traffic for oversaturated multi- ple intersections,an optimization control strategy for main channel at peak time was proposed.The fuzzy control model with multiple decision attributes was established on the basis of knowledge reasoning in rough sets theory.It took multiple intersections state information as condition attributes,and the elongation mode,phase,and green light timing,as decision attributes.The methods of attribute reduction of the discernibility matrix and the frequency of attribute were used in the model,then some decision rules were extracted.The results show that the efficiency of regional traffic was improved via 3-8 more seconds of green light signal at the main channel.In addition,the exten- sion time is not only related to the maximum queue length of vehicles under oversaturated vehicle conditions,but also the extension mode and phase of green light,which is consistent with the experience of traffic police. Keywords:traffic engineering;traffic control;multiple intersections;oversaturated;rough set theory;decision rule 随着我国社会经济的快速发展及城市化进程的 交通“瘫痪”。近年来全国城市汽车保有量年均增 不断加速，城市高度繁荣，但与此同时城市交通拥堵 长15%~20%，有的城市更高达30%，而在有限的城 日益严峻，尤其是早晚高峰时期城区常出现大规模 市空间下道路供给资源增长缓慢，交通供需矛盾日 益突出。 收稿日期：2014-06-22.网络出版日期：2015-09.30. 基金项目：科技部“863”计划资助项目(2011AA110306):国家自然科 交叉口信号控制是通过信号相位对交叉口有限 学基金资助项目(51308569)：中国中铁二院工程集团有限 通行资源进行时间分配，但如果交叉口流量超过通 责任公司科研资助项目(2014-50) 通信作者：邵毅明.E-mail:sym@cqjtu.cdu.cn 行能力，则传统的信号控制方法效果不理想，此时交第 １０ 卷第 ５ 期 智 能 系 统 学 报 Ｖｏｌ．１０ №．５ ２０１５ 年 １０ 月 ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｏｃｔ． ２０１５ ＤＯＩ：１０．１１９９２ ／ ｔｉｓ．２０１４０６０４５ 网络出版地址：ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ ／ ２３．１５３８．ｔｐ．２０１５０９０３０．１４５６．００２．ｈｔｍｌ 粗糙集的过饱和多交叉口 协同优化模型研究 陈坚１， ２ ，陈健３ ，邵毅明１， ２ ，邓天民１， ２ （１． 重庆交通大学 山地城市交通系统与安全重庆市重点实验室，重庆 ４０００７４； ２． 重庆交通大学 交通运输学院，重庆 ４０００７４； ３． 中国中铁二院工程集团有限责任公司，四川 成都 ６１００３１） 摘 要：为解决现有模糊智能控制方法仅适用于单交叉口非饱和状态，满足区域交通过饱和多交叉口信号协同联动 控制的需要，提出了高峰时期主通道优化控制策略。 在粗糙集知识推理基础上，构建了以多交叉口状态信息为条件 属性，以绿灯延长方式、绿灯延长相位和绿灯延长时间 ３ 个参数为决策属性的多决策属性模糊控制模型。 运用可辨 识矩阵与属性频度的属性约简方法对模型进行约简，提取决策规则。 实例分析表明：多交叉口主通道绿灯时间延长 ３～ ８ ｓ能够有效提高区域交通整体通行效能，同时延长时间不仅与过饱和状态车辆最大排队长度有关，还与绿灯延 长方式、绿灯延长相位存在关联，这与交警经验总结的控制规律一致。 关键词：交通工程；交通控制；多交叉口；过饱和；粗糙集；决策规则 中图分类号：Ｕ４９１．５４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３⁃４７８５（２０１５）０５⁃０７８３⁃０７ 中文引用格式：陈坚，陈健，邵毅明，等． 粗糙集的过饱和多交叉口协同优化模型［Ｊ］． 智能系统学报， ２０１５， １０（５）： ７８３⁃７８９． 英文引用格式：ＣＨＥＮ Ｊｉａｎ， ＣＨＥＮ Ｊｉａｎ， ＳＨＡＯ Ｙｉｍｉｎｇ， ｅｔ ａｌ． Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｏｖｅｒｓａｔｕｒａｔｅｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｎｔｅｒ⁃ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｏｕｇｈ ｓｅｔ ｔｈｅｏｒｙ［Ｊ］． ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ２０１５， １０（５）： ７８３⁃７８９． Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｏｖｅｒｓａｔｕｒａｔｅｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｏｕｇｈ ｓｅｔ ｔｈｅｏｒｙ ＣＨＥＮ Ｊｉａｎ １，２ ， ＣＨＥＮ Ｊｉａｎ ３ ， ＳＨＡＯ Ｙｉｍｉｎｇ １，２ ， ＤＥＮＧ Ｔｉａｎｍｉｎ １，２ （１． Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ ＆ Ｓａｆｅｔｙ ｉｎ Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｃｉｔｉｅｓ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００７４， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｒａｆｆｉｃ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００７４， Ｃｈｉｎａ； ３． Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｒｙｕａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ⁃ ｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．， Ｌｔｄ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３１， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｆｕｚｚｙ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｏｎｌｙ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ａ ｓｉｎｇｌｅ ｉｎｔｅｒｓｅｃ⁃ ｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｔａｔｅ， ａｎｄ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｏｆ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｔｒａｆｆｉｃ ｆｏｒ ｏｖｅｒｓａｔｕｒａｔｅｄ ｍｕｌｔｉ⁃ ｐｌｅ ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ， ａｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｍａｉｎ ｃｈａｎｎｅｌ ａｔ ｐｅａｋ ｔｉｍｅ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｒｅａｓｏｎｉｎｇ ｉｎ ｒｏｕｇｈ ｓｅｔｓ ｔｈｅｏｒｙ． Ｉｔ ｔｏｏｋ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ ｓｔａｔｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ， ｐｈａｓｅ， ａｎｄ ｇｒｅｅｎ ｌｉｇｈｔ ｔｉｍｉｎｇ， ａｓ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ． Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｃｅｒｎｉｂｉｌｉｔｙ ｍａｔｒｉｘ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ， ｔｈｅｎ ｓｏｍｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｒｕｌｅｓ ｗｅｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｒｅｇｉｏｎａｌ ｔｒａｆｆｉｃ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｖｉａ ３⁃８ ｍｏｒｅ ｓｅｃｏｎｄｓ ｏｆ ｇｒｅｅｎ ｌｉｇｈｔ ｓｉｇｎａｌ ａｔ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｈａｎｎｅｌ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｅｘｔｅｎ⁃ ｓｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｓ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｑｕｅｕｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｕｎｄｅｒ ｏｖｅｒｓａｔｕｒａｔｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｍｏｄｅ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｏｆ ｇｒｅｅｎ ｌｉｇｈｔ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｔｒａｆｆｉｃ ｐｏｌｉｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｆｆｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ； ｔｒａｆｆｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ； ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ； ｏｖｅｒｓａｔｕｒａｔｅｄ； ｒｏｕｇｈ ｓｅｔ ｔｈｅｏｒｙ； ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｒｕｌｅ 收稿日期：２０１４⁃０６⁃２２． 网络出版日期：２０１５⁃０９⁃３０． 基金项目：科技部“８６３”计划资助项目（２０１１ＡＡ１１０３０６）；国家自然科 学基金资助项目（５１３０８５６９）；中国中铁二院工程集团有限 责任公司科研资助项目（２０１４⁃５０）． 通信作者：邵毅明． Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｓｙｍ＠ ｃｑｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ． 随着我国社会经济的快速发展及城市化进程的 不断加速，城市高度繁荣，但与此同时城市交通拥堵 日益严峻，尤其是早晚高峰时期城区常出现大规模 交通“瘫痪”。 近年来全国城市汽车保有量年均增 长 １５％ ～２０％，有的城市更高达 ３０％，而在有限的城 市空间下道路供给资源增长缓慢，交通供需矛盾日 益突出。 交叉口信号控制是通过信号相位对交叉口有限 通行资源进行时间分配，但如果交叉口流量超过通 行能力，则传统的信号控制方法效果不理想，此时交