[논문 리뷰] Design Of Fuzzy Logic Traffic Controller For Isolated Intersections With Emergency Vehicle Priority System Using MATLAB Simulation

Mohit Jha, Shailja Shukla|arXiv (Cornell University)|2014. 05. 05.

Smart Parking Systems Research참고 문헌 11인용 수 12

한 줄 요약

이 논문은 교통량 변화에 따라 신호 주기를 동적으로 조정하는 퍼지 논리 기반 교통 신호 제어기를 제안한다. 이 제어기는 대기열 길이와 대기 시간을 입력으로 사용하여 지연과 혼잡을 최소화한다. 응급차량 우선순위 기능은 사이렌 감지기로 구현되어 구급차와 소방차가 신속히 통과할 수 있도록 한다. MATLAB 시뮬레이션 결과, 특히 응급 상황에서 교통 흐름이 향상되고 대기 시간이 감소하는 것으로 나타났다.

ABSTRACT

Traffic is the chief puzzle problem which every country faces because of the enhancement in number of vehicles throughout the world, especially in large urban towns. Hence the need arises for simulating and optimizing traffic control algorithms to better accommodate this increasing demand. Fuzzy optimization deals with finding the values of input parameters of a complex simulated system which result in desired output. This paper presents a MATLAB simulation of fuzzy logic traffic controller for controlling flow of traffic in isolated intersections. This controller is based on the waiting time and queue length of vehicles at present green phase and vehicles queue lengths at the other phases. The controller controls the traffic light timings and phase difference to ascertain sebaceous flow of traffic with least waiting time and queue length. In this paper, the isolated intersection model used consists of two alleyways in each approach. Every outlook has different value of queue length and waiting time, systematically, at the intersection. The maximum value of waiting time and vehicle queue length has to be selected by using proximity sensors as inputs to controller for the ameliorate control traffic flow at the intersection. An intelligent traffic model and fuzzy logic traffic controller are developed to evaluate the performance of traffic controller under different pre-defined conditions for oleaginous flow of traffic. Additionally, this fuzzy logic traffic controller has emergency vehicle siren sensors which detect emergency vehicle movement like ambulance, fire brigade, Police Van etc. and gives maximum priority to him and pass preferred signal to it.

연구 동기 및 목표

• 증가하는 차량 수로 인한 도시 교통 혼잡 문제를 해결하기 위해.
• 고립 교차로에서 차량의 대기 시간과 대기열 길이를 최소화하는 실시간 교통 제어 시스템을 설계하기 위해.
• 사이렌 감지 기반으로 응급차량 우선순위를 통합하여 신속한 대응을 가능하게 하기 위해.
• MATLAB 시뮬레이션을 통해 다양한 교통 조건에서 시스템 성능을 평가하기 위해.
• 동적 입력 파rameter를 기반으로 퍼지 논리 기반으로 신호 주기를 최적화하기 위해.

제안 방법

• 제어기는 각 진입로의 대기열 길이와 대기 시간을 신호 단계 제어 결정의 주요 입력으로 사용한다.
• 대기열 길이와 대기 시간에 대해 '낮음', '중간', '높음'이라는 언어 변수를 기반으로 퍼지 논리 규칙를 정의한다.
• 긴 대기열을 우선순위로 삼고 총 지연을 줄이기 위해 단계 주기를 동적으로 조정한다.
• 응급차량 감지는 사이렌 감지기로 구현되어 즉각적인 녹색 신호 할당을 유도한다.
• MATLAB 시뮬레이션은 각 방향에 두 개의 진입로를 가진 고립 교차로를 모델링하며, 각 진입로는 별도의 대기열 길이와 대기 시간을 가진다.
• 시스템은 접근 거리 센서를 사용하여 최대 대기열 길이와 대기 시간을 감지하여 최적의 신호 단계 전환을 수행한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 변동하는 교통 흐름을 가진 고립 교차로에서 퍼지 논리가 어떻게 효과적으로 신호 주기 최적화에 적용될 수 있는가?
• RQ2 응급차량 우선순위가 총 교통 지연과 대기열 관리에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 실시간 대기열 길이 및 대기 시간 입력이 고정 주기 시스템에 비해 신호 주기 결정을 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ4 사이렌 감지 기능의 통합이 응급차량의 신호 반응 시간에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 퍼지 논리 제어기는 대기 시간과 대기열 길이 측면에서 어떤 성능 향상을 달성하는가?

주요 결과

• 퍼지 논리 제어기는 실시간 대기열 길이 및 지연 데이터를 기반으로 신호 단계를 동적으로 조정함으로써 평균 차량 대기 시간을 성공적으로 감소시켰다.
• 감지 후 몇 초 내로 응급차량 우선순위가 구현되어 구급차와 소방차의 응답 시간이 크게 단축되었다.
• 피크 조건 동안 모든 진입로에서 대기열 축적 감소를 보이며 교통 흐름의 안정성이 향상되었다.
• MATLAB 시뮬레이션 결과, 고정 주기 신호 시스템에 비해 지연과 대기열 길이 최소화 측면에서 제어기가 뛰어난 성능을 보였다.
• 근접 센서의 통합으로 최대 대기열 길이를 정확하게 감지할 수 있었고, 제어 정밀도가 향상되었다.
• 다양한 교통 조건에서도 효율적인 운영을 유지하여 제어기의 강건성과 적응성은 입증되었다.