《（全稿）人工智能技术在交通控制领域的应用_(可编辑)》

1、现代电子技术2007年第23期总第262期人工智能技术在交通控制领域的应用朱铭琳(运城学院山西运城044000)摘要：基于目前交通问题及交通系统发展的现状，近年来人们开始借鉴新的理论和技术研究交叉口的交通控制技术° 介绍了城市册能交通系统的发展概况与雉势，对当前的研究成果进行了详尽的分析和阐述，并提出了我国智能交通系统研 究方向和发展对策.这些研究对于提高城市交通控制系统的披制效果具有现实意义关键词：城市交通：区城控制；智能控制karamics傲观交通仿真中图分类号:tp18文献标识码：b文章编号：1004373x(2007)23- 149-03application of arti

2、ficial intelligent technology in traffic control fieldzhu minglin(yunchcng university yunchcng»0440001('hinn)abstract： according to the current situation of traffic>people begin to apply new theories and technologies on the traffic control. this paper introduces the general situation and

3、 development trend on the city transportation system intelligence transportation system. tnakcs a discussion on the last achievement in detail. it also introduces the future research direction and development policy on intelligent traffic system. it is very important to improve the control effect of

4、 the urban traffic control system.keywords：urban trafficiarea controliintelligent controljparamics microscopic traffic simulation software交通信号控制(traffic signal control, tsc)是依据 路网交通流数据对交通信号进行初始化配时和控制，同 时根据实时交通流状况，实时调整配时方案，实现交通控 制的优化。交通控制从被控区域的最小延误时间出发，获 得最佳的配时方案是系统化最优的思想。为获得整个路口交通效益的最大，可采用两种方法: 一是采用

5、数学模型对交叉口各个方向的车辆到达作准确 的预测，根据运筹学和最优化理论确定各个方向的绿灯时 间；二是采用智能控制的方法对交叉口进行控制。由于城 市交通系统具有随机性、模糊性、不确定性等特点，很难对 其建立数学模型。计算机的出现和广泛应用促成了人工 智能研究热潮的掀起，针对传统交通控制系统的固有缺陷 和局限性许多学者把人工智能的实用技术相继推出并应 用到交通控制领域。1交通控制领域中入工智能研究方法1.1 基础研究方法交通控制领域中人工智能基础研究方法有模糊控制、遗 传算法、神经网络，另外还有蚁群算法、粒子群优化算法等。模糊系统 模糊逻辑是一种处理不确定性、非线性等 问题的有力工具，持别适用于

6、表示模糊及定性知识，与人 类思维的某些特征相一致故嵌入到推理技术中具有良好 效果。模糊控制能有效处理模糊信息，但是产生的规则比 较粗糙，没有自学习能力。收稿日期：2007-01 - 18遗传算法遗传学通过运用仿生原理实现了在解空间 的快速搜索，广泛用于解决大规模组合优化问题。在解决 实时交通控制系统中的模型及计算问题时，可以通过遗传 算法进行全局捜索和确定公共周期，也可以利用遗传算法 来解决面控系统中各交叉路口信号控制方案的最优协作问 题，有效避免可能由此引起的交通方案组合爆炸后果。神经网络人工神经网络擅长于解决非线性数学模型 问题.并具有自适应、自组织和学习功能广泛应用于模式识 别、数据分析

7、与处理等方面，其显著特点是具有学习功能。 1.2城市交通网路区域协调区域协调是指在交通中心的宏观调控作用下，根据不 同的交通流量，最大限度地发挥路口之间互补的优势，均 衡每个路口的交通流量，从而提高道路的通行能力，他要 求路口之间(即包括城市道路与快速路、城市道路与城市 道路)的良好协作，然而路口之间是相互影响、相互作用 的，因此为实现区域协调必然会引起路口之间出现一定程 度的冲突。如何解决这些冲突是一个亟需解决的重要问 题。路网协调控制可以采用上述人工智能的基础研究方 法，近年来agent技术开始应用于交通控制领域。基于multi - agent的城市交通网络智能决策系统研 究通过应用age

8、nt技术，实现了交通网络系统理论方法， 专家的知识经验和计算机之间的相互结合。系统的知识 存储于各个agent中，以便于知识的利用与获取，该系统 具有良好的可扩展性。基于agent的智能交通控制系统建模的首要任务是将 交通控制系统的各功能模块转化成有独立功能的agent,并朱铭琳:人工智能技术在交通控制领域的应用根据各个agent所完成的功能不同，分别建立各个agent 的功能结构，然后让这些agent之间进行交互和协调，共同 完成系统任务。图1是一种较为通用的结构细织从押能交通控制系统决域agent区域协凋agent 以域协调agentlutj控制层mtn agent蜡段agent 路 11

9、 agentl 貉段agent图1基于agent的智能交通控制系疑体系结构智能交通控制系统递阶控制结构各层的功能如下： 组织层 控制系统的最高层，由智能交通控制系统决 策agent构成具有最高的决策权力，对整个系统的交通 运行状况进行评估，根据各方面的汇总信息，进行推理、规 划和决策，实现所有区域控制系统间的协作，以追求总体 控制效果最优，完成交通控制系统的管理。协调层 控制系统的中间层，由区域协调agent构 成，负责本区域内各路口的监测维护工作，对所控制区域 的某几个路口进行强行模式设置，以及负责对区域内紧急 事件的处理工作，各区域协调agent之间还可根据需要进 行信息的交流及合作。控制

10、层 控制系统的最底层，主要由路口 agent、路 段agent构成，此外，还包括交通灯agent、车辆agent 等，是实现交通控制任务的主要承担者。路口 agent具有关于本路口以及其所连接路段的信 息，各个方向的交通流在此会聚，并形成车辆的分流、冲突 等交通现象，交通的拥挤往往也主要发生在路口，因此，路 口 agent非常重要，他可将本路口的交通信息实时通知给 其相邻路口或区域控制中心，并能根据需要完成控制中心 下达的控制工作。路段agent用以实时统计各条路段的 具体交通信息，通过传感器可了解车辆的数量和当前的运 行位置以及路段当前的拥挤悄况。-个实际交通系统和各交通元索agent之间的

11、交互 是非常频繁和复杂的，交通元素agent的结构、功能以及 他们之间的交互关系，需要根据系统的具体要求进行详细 的分析和设计.2交通控制系统的仿真工具为了判别人工智能方法的合理性、有效性，需要仿真 软件来进行验证。目前有两类验证方法，一种是通过 matlab.c语言编制仿真程序，另一种是通过专用的交通 仿真工具进行验证。交通仿真软件使用灵活、能够更加直 观地模拟交通控制现场.现介绍北京工业大学钾能交通 中心采用的微观交通仿真软件paramics，该仿贞软件 功能强大、使用方便灵活。paramics( parauel microscopic simulator) ;£?：为 并行微观

12、仿'真软件。paramics源于欧洲共同体 150drive - i计划下属的imauro项目以及爱丁堡并行计 算中心和英国交通部合作的link - tio项目。在这两个 项目研究成果的基础上,quadstone公司于1993年和 1994年与英国工商部合作完成了 paramics向商业化 软件的初步转型。paramics为交通工程师和研究人员 提供了一个崭新的计算工具来理解、模拟和分析实际的道 路交通状况。paramics具有实时动态的三维可视化用 户界面，对单一车辆进行微观处理的能力，多用户并行计 算支持，以及功能强大的应用程序接口。paramics能 够适应各种规模的路网，从单节

13、点到全国规模的路网，能 支持100万个节点，400万个路段，32 000个区域。paramics由5个主要工具模块组成，分别是modeller, processor, analyser, programmer 和 monitor,其中 modeller是整个系统的核心，以下是各部分的简介。(1) modeller提供建立交通路网、三维交通仿真和统 计数据输出等3大功能。所有这些功能均支持直观的图 形用户界面。modeller的功能涵盖了实际交通路网的各 个方面，包括：混合的城市路网和高速路路网、先进的交通 信号控制、环形交叉口、左行和右行道路、公共交通、停车 场、事故以及重型车和高容量车车道。

14、modeller既可以精 确模拟单个车辆在复杂、拥挤的交通路网中的运行，又能 对整体交通状况进行宏观把握。(2) processor允许研究者用批处理的方式进行仿真 计算，并得到统计数据输出。processor提供图形用户界 面以设定仿真参数、选择输出数据和改变车辆特征。由于 用批处理的方式进行仿真计算不显示仿真过程车辆的位 置和路网，因此大大加快了仿真的速度。(3) analyser 用于显示由 modeller 或 processor 的仿 真过程的统计结果。他采用灵活易用的图形用户界面将 仿真过程中的各种结果进行可视化的输出，例如车辆行驶 路线、路段交通流量、蚁大车队长度、交通密度、速度

15、和延 迟、以及服务水平参数等。除了可视化输出.analyser也 提供直接的数字输出或将数据存为文本文件以备进一步 的应用。(4) programmer为研究者提供了基于c*4的应用程 序接n(api)e应用程序接口使paramics具备更强的 可移植性和扩充性。例如.paramics实际上基于英国 的驾驶规则和车辆特性，当用于其他国家和地区时，需要 研究者编制适当的api程序使之适应当地需要。研究者 也可以利用api扩充paramics的功能，通过加入api 程序模块以设计和测试特殊的交通控制和管理策略。(5) monitor是利用programmer开发的api模块，他 可以跟踪计算仿真的

16、交通路网中所有车辆尾气排放的数 就，并在交通仿真过程中进行可视化的显示。paramics提供了 its基础上的微观交通仿真功 能，利用仿其的交通信号、匝道控制、町变速度控制标志和a电子技术应用<1现代电子技术2007年第23期总第262期可变信息板(vms)等仿真设备，可以实现对仿真车辆的 智能化交通诱导。另外，通过api负数还可以实现特殊的 控制策略，对于研究新的控制和诱导方法带来了便利。图2川paramics仿真时的交叉1路况的可视化界 而，图中可以直观地显示出车辆的通行状况。图2 paramics可视化仿兵图像3未来智能交通系统的功能及组成智能交通系统 < intellige

17、nt transportation system its) 是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、 电子控制技术及计算机处理技术等有效的集成运用于整个 地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥 作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。詢能交通系统的运作方式：将采集到的各种道路交通 及各种服务信息经过交通管理控制中心集中处理后传送 到公路运输系统的各个用户(包括驾驶者、居民、警察局、 停车场、运输公司、医院、救险排障等部门)，出行者可以 进行实时的交通方式和交通路线的选择；交通管理部门 可以自动进行交通疏导、控制和事故处理；运输部门可以 随时学握所属车辆的动态情况

18、，进行合理调度。its系统主要由卫星地面站、卫星通信系统、汽车fl 动驾驶系统、公路电子信息系统组成。its研究的前沿和 热门方向为车辆定位与交通导航系统、信息系统、信号协 调控制系统、及自动化公路系统等。4结语智能交通系统对于我国交通运输领域是一场跨世纪的 技术革命，目前，国内12经涌现出一批its的科技成果和产 品有歧已经得到了广泛的应用。随着研究的深入和成果 的推广its将给我们的社会带来经济效益与社会效益。參考文献1 杨兆升陈昕王娩.城市交通控制与诱导系统押能协作j.交通运输系统工程与信息，2005,5(6):43 -462 俞峥李建勇.多押能体在交通控制系统中的应用j交通 运输工程学

19、报,2001(1).55-573 鹿玲杰，申徐洲.agent技术在智能交通控制中的应用j 交通与计算机,2006,24(1):47 -50.4 赵晓华，陈阳舟，石建军，等.交通控制算法在param1cs 交通仿真软件中的实现j.公路交通科技.2006,23(6)： 136- 139.5 卫小伟.智能化交通系统的发展现状及未来j1现代电子 技术,2005,28(13):74 -75.作者简介朱铭琳女，1974年出生，广西桂林人.讲师，北京工业大学硕士。研究方向为智能交通系统、人工智能技术.(上接第148页)4模型设想的扩展该模型是基于公交系统拥塞控制，很多基于公交系统 的应用都可以在此模型中实现。如公交到站预报系统在 该模型基础上利用无线通信实现预报系统的零投入。把 该模型同智能交通灯结合起来实现对交通拥塞的控制预 防和解决。还可以在该模型的基础匕在几个重