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智能体技术在城市交通信号控制系统中应用实践

发表时间：2020/11/6 来源：《基层建设》2020年第21期作者：陈兴俊

[导读] 摘要：为解决动态环境中分布式复杂系统不确定性因素，智能体计算机技术迅速发展，其在交通运输中的应用更加广泛，该技术通过从物理位置以及控制逻辑角度将不断变化的交通环境进行管理控制。

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        摘要：为解决动态环境中分布式复杂系统不确定性因素，智能体计算机技术迅速发展，其在交通运输中的应用更加广泛，该技术通过从物理位置以及控制逻辑角度将不断变化的交通环境进行管理控制。文中主要分析了智能体计算技术，并将其应用于城市交通信号控制系统中，进一步提高了智能交通集成管理，为缓解城市交通压力提供了科学技术保障，最终促使智能体的交通信号控制系统建设更加全面，增强该系统运行的交互性、可扩展性及其时效性。
        关键词：智能体技术；城市交通；信号控制系统；应用。
        引言
        近年来，智能体技术已被广泛应用于交通运输系统，包括智能交通控制与管理、系统建模和仿真、动态路径和拥堵管理以及决策支持等。城市交通信号控制系统具有典型的分布式特征，且在时变的复杂交通网络环境下，仅凭局部路口的优化不能表现整体网络的性能，在交换关联路口信息的基础上，仍需要设计路口间精细的协调机制，采用联合的配时策略提升整体交通网络的控制效益。智能体技术的自治性、协作性和交互性符合分布式交通信号自适应控制的内在需求。这体现在：智能体（路口信号控制器）可以感知周围环境并及时响应环境变化，且在没有人或其他因素的直接干预下，智能体能够自发的根据目标和环境的要求主动做出规划，实现交通控制的自动化；同时，通过各分布式路口智能体的相互协作，构建多智能体控制系统（multiagent system，MAS），以实现全局路网的控制目标。
        鉴于此，本文主要分析智能体技术在城市交通信号控制系统中的具体应用，以推动城市经济的高速发展。
        一、智能体模型结构
        1.1 结构组成
        智能体结构主要由三部分组成，分别是感知系统、智力系统与通信系统，其中，感知系统能够对周围系统进行合理的探测与感知，智能体能够精确地控制车辆检测设备，该车辆检测设备能够将各个路口的交通信息准确传输到智能体中，为智能体提供更加精确的交通信息。智力系统具有良好的判断与推理能力，主要由各项计算机软件构成，也是智能体的重要组成，能够协调智能体中各个模块。通信系统具有良好的信息交换功能，保证两个智能体之间的信息得到合理交换。
        由于智能体的控制范围不同，为了保证智能体的通信质量，提升智能体的整体运行效果，研究人员要明确智能体系统结构特点，在每个城市路口安装一个智能体，该智能体能够与其他路口智能体进行良好的通信。由于智能体的系统结构比较复杂，研究人员在实际工作当中，要结合智力系统的运行情况，详细了解路网的运行特点，做好相应的改进工作，保证路网智能体控制结构更加稳定安全。
        1.2 内部运行机制
        城市信号交通控制系统具有良好的识别能力，由于智能体的反应比较灵敏，能够结合周围环境变化情况，与相邻智能体进行科学通信，从而不断提升城市交通信号的准确性。智能体具有良好的协调能力，各个路口信号灯智能体之间通过交换信息，能够保证车辆更加安全的运行。
        二、智能体技术在城市交通信号控制系统中的应用
        目前，城市化水平在不断提高，城市交通问题已经成为影响经济发展的重要因素。为了缓解城市交通压力，提升交通控制与管理。在本文应用智能体技术中主要从以下几个方面加强控制：
        2.1 交叉口信号控制
        基于智能体技术应用下，对城市网络交通信号采用集成控制的方法，在单层分布式的智能体控制结构中，利用智能体来控制单路口交通灯的信号控制，最终实现系统化管理，统筹全局，协调各个信号处的控制动作。通过时间分离或者时空间分离技术，科学、协调的控制城市道路交叉口的信号，根据不同方向、不同速度、不同类型的车辆划分具体车道，对城市道路进行分流处理，通过对信号进行智能化控制，改善交叉口的通行秩序，减缓道路堵塞现象，保持交叉口畅行。

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同时这种智能技术的应用，为行人和车辆设置了较好的行驶路线，提高了出行的安全性，规范了交通秩序，避免发生交通拥堵或者是不良现象的发生。
        2.2 交通集成控制
        城市交通信号控制系统中应用智能体技术，这对于城市交通信号网络而言是十分必要的。控制城市交通信号时，通过网络化智能技术中的集成技术对交通信号进行控制，将城市交通交叉口和相邻的信号进行统一的管理，最后再进行自行道路管理，同时提高交叉口的信号控制能力。在整个流程中，利用信号灯和通行标志对交通信号进行规范设置，环节交通压力。同时，结合交通信号控制与诱导协同，根据诱导控制理论将一体化的信号灯进行统一管理，最后利用实时情况促使交通调控。基于智能体技术的交通信号为城市交通情况制定交通引流计划，使得交通出行更加的便利、安全，完善城市交通的管控工作，为交通信号系统的进一步发展奠定基础。
        2.3 多智能体仿真工具
        多智能体仿真工具能够使交通信号得到有效控制与管理，保证各项任务得到更好分配。例如，在某城市交通信号控制系统中，运用多智能体仿真工具，能够帮助研究人员更好地了解公交网络系统的运行情况，结合公交网络运行过程中出现的问题，采取妥善的解决对策，保证公交网络系统运行问题得到更加科学的解决。为了保证多智能体仿真工具得到更好的利用，研究人员也可以采取动态评估方法，对公交运行控制管理系统进行科学控制。
        由于多智能体技术的应用范围越来越广泛，多智能体仿真工具也在不断改进，例如，德国宇航中心城市使用的移动性仿真器，属于比较先进的多智能体仿真工具，能够更好地反应城市交通情况，真正实现大范围道路的仿真。利用智能体技术构建合理的城市交通信号控制系统，能够保证城市道路交通更加稳定安全，有效提升路网精度。
        三、对于智能体技术的评价分析
        在当前科学技术的发展下，城市交通信号领域中运用这种智能体技术具有实用性。基于计算机背景下，我们可以将集成化思想融入到智能体技术中，可以实现对城市网络交通系统的有效管理，交互各个交叉口的车辆行驶信息，便于实现交通道路的动态信息，获取在信息交互中能够模拟制定行程策略，缓解道路拥挤问题。利用这种系统具有一定的不确定性，在应用智能体技术中通常采用功能固定的静态智能体，通过不同系统的配合，根据静态编码控制算法和服务，进而能够适应动态变化环境及不确定，主要表现在：可根据系统全局实时交通条件来制定控制算法，进而能够增加智能体技术的协作能力，为能够满足动态性以及随机系统要素建模提供了重要条件。除此之外，城市交通信号控制系统还具有一定的可拓展性。
        结束语
        综上，城市交通信号控制中运用智能体技术，该技术具有不确定性，可拓展性以及交互性，因此在城市交通动态变化过程中可以实现不同交叉信号的交互和协作，根据信息制定新的车辆出行策略，能够强化交通信号的有效控制和管理，改善目前交通现状，便于人们出行，同时能够为车辆提供安全性，避免出现安全事故。根据当前网站交通信号能够缓解交通压力，因此应用智能体技术能够提升交通信号控制策略，而这对于城市经济发展来说也从一定程度上起着十分重要的作用。
        参考文献：
        [1]智能体技术在城市交通信号控制系统中的应用[J].蓝志洋. 交通世界.2018（26）
        [2]智能体技术在城市交通信号控制系统中应用综述[J].马家妮，武雅丽. 科技风.2015（13）
        [3]智能体技术在城市交通信号控制系统中的应用[J].刘泽宇. 数字通信世界.2019（08）
        [4]基于智能体模拟的浮动式停车价格实施效果研究[J].秦焕美，郑飞，刘卓，刘姝莉. 交通运输系统工程与信息.2019（06）
        [5]智能体技术在公交调度系统中的应用[J].丛铭. 计算机与网络.2018（16）
        [6]面向服务的车辆网络切片协调智能体设计[J].吴大鹏，郑豪，崔亚平. 电子与信息学报.2020（08）