Fuzzy logika pro řízení světelné signalizace křižovatky Lenka ZAJÍČKOVÁ

Světelné signalizační zařízení do 20. století řídili dopravu policisté první SSZ v roce 1924 na křižovatce Postdamer Platz v Berlíně soustava zařízení určených k řízení provozu na pozemních komunikacích pomocí světelných signálů nejdůležitější součást = řadič, ovlivňuje střídání světelných fází, které řídí signální plán

Signální plán automaticky řídí střídání signálních fází na světelných kižovatkách sestavuje se pro každou křižovatku „na míru“ v souladu s technickými předpisy u starších křižovatek - pevné signální plány - vytváření tzv. zelených vln u moderních křižovatek - dynamické řízení (na základě pasivní nebo aktivní detekce) zavádění fuzzy logiky do systému řízení

Fuzzy logika podobor matematické logiky, vychází z teorie množin klasická logika - pojmy pravda/nepravda (stav 0/1), fuzzy logika - pracuje s mírou pravděpodobnosti (hodnoty 〈0,1〉) množina řídící se fuzzy logikou = fuzzy množina příslušnost k množinám se přiřazuje na základě f-ce příslušnosti - čím vyšší stupeň, tím větší pravděpodobnost, že prvek do množiny patří

Popis fuzzy množiny jádro, α-řez a nosič jádro vymezuje část množiny se stupněm příslušnosti 1 α-řez vymezuje prvky fuzzy množiny, které mají stupeň příslušnosti větší nebo roven α nosič fuzzy množiny definuje prvky, které mají stupeň příslušnosti větší než 0

Historie fuzzy logiky první teorie využít fuzzy logiku pro popis vágních a nepřesných hodnot dějů - 1965 L. A. Zadeh poprvé aplikováno 1970 na kontrolní systém turbíny - E. H. Mamdani dnes fuzzy logika v regulačních systémech řízení domácích spotřebičů, stavebních pozemních strojů, v automob. průmyslu, pro automat. řízení podzemní dráhy v Japonsku, řízení rychlovýtahů, od 1977 k řízení křižovatky se SSZ

Řídicí systém SSZ s fuzzy logikou malá žádná střední velká 0 1 2 3 4 5 6 1 počet vozidel původně křižovatku řídil policista - odhadoval délku kolony vozidel (velmi dlouhá, středně dlouhá, dlouhá atd.) fuzzy logika - jazyk s vlastní syntaxí a sémantikou - umožňuje bezprostřední použití kvalitativně formulovaných zkušeností a znalostí o problému pro tvorbu řídicího vstupu - nutná odborná znalost a zkušenost s návrhem světelné signalizace pro křižovatku

Proces práce s fuzzy logikou fuzzy řídicí systém má 3 fáze: nejprve je třeba definovat vstupní charakteristiky z jednotlivých detektorů: intenzita, rychlost vozidel, obsazenost detektorů, časový odstup vozidel, délka kolon atd.

Fuzzy řídicí systém - fuzzifikace kódují se vstupní naměřené hodnoty (např. délky kolon v metrech) do jazykových termínů fuzzy čísel na základě funkce příslušnosti podle tvaru funkce příslušnosti jsou čísla začleněna do fuzzy množiny v rozmezí hodnot 〈0,1〉 proces je opakován pro všechny proměnné

Fuzzy řídicí systém - báze pravidel obsahuje všechny informace o fuzzy množinách všech proměnných v systému BP má nahradit expertní myšlení př. IF délka kolony je velmi krátká a počet přijíždějících vozidel je malý THEN zkrať délku trvání cyklu na středně dlouhou na základě BP se provede přibližná dedukce, výsledek = výstupní fuzzy množina

Fuzzy řídicí systém - defuzzifikace výstupním slovním proměnným je přiřazena jedna ostrá hodnota cílové veličiny f-ce příslušnosti výstupní množiny - nejčastěji dána sjednocením oříznutých funkcí příslušnosti vstupních fuzzy množin nejpoužívanější - metoda středu plochy COA (COG), která ostrou hodnotu akční veličiny u0 vypočítá jako souřadnici těžiště plochy

Vývoj řídicích systémů SSZ s fuzzy logikou 1977 - teoretický model na izolované křižovatce dvou jednosměrně křižujících se komunikací se SSZ 90. léta 20. století - simulační grafický systém, kde bylo možné měnit geometrii křižovatky, intenzitu vozidel a lokaci detektorů - 1. mikroskopická simulace 1995 - fuzzy logika + neuronové sítě 1998 - zohledněni chodci - sw. HUTSIM 1998 – hierarch. systém řízení obsahující fuzzy logiku + genetický algortimus

Vývoj řídicích systémů SSZ s fuzzy logikou 1999 - nový řídící algoritmus FUSICO (Fuzzy Signal Control) - vícefázové fuzzy řízení 2000 - báze pravidel rozšířena o preferenci veřejné dopravy po roce 2000 - rozvíjí se stávající studie, cílem je kombinovat fuzzy logiku pro řízení s evolučními algoritmy zajišťujícími optimalizaci a pro predikční modelování využívat neuronové sítě

Software pro dopravní simulace GETRAM - skládá se z programu pro mikroskopickou simulaci (AIMSUN) a grafického editoru komunikační sítě (TEDI), distributor: DHV CR QUESTOR - multimodální model pro dopravní prognózy, distributor: DHV CR OmniTRANS - pro dopravní modelování a plánování, distributor: PBA International Prague PTV VISION - celosvětově nejúspěšnější sw pro analýzy, dopravní a strategické plánování, distributor: AF-CITYPLAN

PTV VISION vhodný pro mikroskopické simulace na signalizovaných tazích - dokáže posoudit propustnost a koordinovat křižovatky se SSZ včetně zařazení preference veřejné dopravy zabudován přídavný modul VISSIG - schopen převzít z existujícího signálního plánu konkrétní křižovatky signální plán, fázové schéma a mezičasy a zapsat je do aplikace http://www.traffic-simulation.de/ http://www.youtube.com/watch?v=YzPYwfHe0VU http://www.youtube.com/watch?v=LlyOom0bwwY

Fuzzy logika pro řízení světelné signalizace křižovatky DĚKUJI ZA POZORNOST