智能城市交通范文

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第1篇

關鍵詞：多智能體；城市交通信號控制；Agent

中圖分類號：C913文獻標識碼： A

一、國內城市交通控制系統現狀

國內應用和研究城市交通控制系統的工作起步較晚，20世紀80年代以來，國家一方面進行以改善城市市中心交通為核心的UTSM技術研究；另一方面采取引進與開發相結合的方針，建立了一些城市道路交通控制系統。以北京、上海為代表的大城市，交通控制系統主要是簡易單點信號機、SCOOT系統、TRANSYT系統和SCATS系統其中幾個結合使用；而如湘潭、岳陽等國內中小城市,交通控制系統主要還是使用國產的簡易單點信號機和集中協調式信號機。這些信號系統雖然取得了較好的效果,但我國實際情況決定了需要對這些系統進行改進。

（一）需要完善信號控制。現有的單點信號控制系統一般只能實現兩相位控制,存在一定的局限性。而實際中,如果根據交叉路口的情況,適當采用多相位控制、變相序控制,可減少交叉路口的交通沖突,提高交通的安全性。

（二）需要合理解決混合交通流問題。現有信號控制系統對自行車流大多是與機動車同時開始,容易造成交通流沖突。因此,需要設計一種信號系統能對各個相位包括對自行車流單獨進行控制。

（三）實現區域網絡協調控制。目前,雖然在我國的幾個大城市,引進或研制了具有區域控制功能的集中式計算機控制系統,但對于中小城市來說,建立這樣龐大的系統一方面代價高昂,另一方面實際利用效率不高。為了解決這一情況,在國內的中小城市應大量推廣小型區域網絡協調控制信號系統。

二、智能交通系統

隨著交通控制技術智能化的不斷提高，利用模糊控制、遺傳算法、神經網絡控制等智能控制技術對交叉口信號燈控制能取得比定時控制與感應控制更好的效果，但是單一使用一種智能控制方法，在技術上會存在一定的優缺點，如果把多種智能控制方法結合起來，充分發揮它們互補的性質特點，其控制效果將有很大的提高，所以采用多種智能控制方法的結合對城市交通信號的控制是一種必然的趨勢。

（一）人工神經網絡

人工神經網絡(ArtificialNeuralNetworkS)，常常簡稱為神經網絡(NN)，是一種模仿動物神經網絡行為特征，進行分布式并行信息處理的算法數學模型，是以計算機網絡系統模擬生物神經網絡的智能計算系統，是對人腦或自然神經網絡的若干基本特征性的抽象和模擬。人工神經網絡具有較強的非線性映射、自學習和自適應等信息處理能力，因而被廣泛應用于自動控制、模式識別及信號及信息處理等領域。近年來，國內外許多學者和交通領域專家將神經網絡與模糊控制技術用于前向車流均衡動態算法研究，采用廣義回歸神經網絡對車流量進行預測，以車輛延誤等為評價目標建立單交叉路口的模糊神經網絡交通控制模型等研究技術在城市道路交通制領域的應用取得了一定成效。

（二）模糊控制

模糊控制是適于模糊推理，模仿人的思維方式，對難以建立精確數學模型的對象實施的一種控制策略。模糊邏輯本身提供了由專家構造語言信息并將其轉化為控制策略的一種系統的推理方法，因而能夠解決許多復雜而無法建立精確數學模型系統的控制問題，是處理推理系統和控制系統中不精確和不確定性的一種有效方法，是模糊數學同控制理論相結合的產物，同時也是智能控制的重要組成部分。對于城市道路交通智能控制國內外許多學者從不同角度進行分析研究，在交通信號控制方面取得了比較豐富的研究成果，主要表現在單交叉口的模糊控制改善信號利用率和相位次序等，由于多交叉口的聯合協調控制受相鄰節點狀態、路段長度等限制因素較多，干線和區域城市交通信號的模糊控制還有待于進一步研究。

（三）遺傳算法

遺傳算法以其魯棒性好、可并行處理性及高效率的優點被廣泛地應用到交通控制領域進行復雜的非線性系統的優化設計。一些專家將模糊理論和機器學習應用到交通信號控制過程中，提出了一種基于遺傳算法的單路通信號模糊控制方法。通過對到達車輛數目的模糊分類，將不同車輛數目到達情況下的信號控制決策方案以規則集的形式存儲在知識庫中，在交通信號控制過程中使用遺傳算法對規則集進行改進。

（四）智能體技術

城市交通系統多智能體控制系統的設計思想主要是：在城市交通網絡中按網絡拓撲結構的特點和交通網絡的交通流量情況，確定一系列重要節點作為單個智能體。其確定準則是該節點在網絡中首先是若干區域主干線交叉口或城市高速公路的匝道口，其二是該交叉口或匝道口在其所屬的局部交通網絡中處于中心位置，其三該節點的網絡交通是該局部交通網絡的瓶頸，對周圍的道路流量影響較大。

所有智能體的作用域集合組成整個城市交通網絡，在底層局部交通網絡中的交通控制由該區域的智能體全權負責，其職責范圍是對所屬的網絡實現信號燈控制或匝道口控制并具有相當的智能，這個局部網絡的控制結構是采用分布式智能控制中的集中控制結構，每個智能體只需具有本區域內的信息而不具備全局或鄰近網絡的信息：再上層

則是這些多智能體之間通過通訊層進行信息(包括路況信息、交通流信息、控制信息等)傳遞解決單個智能體信息不完整性，通過協調層達到總目標最優。在這個層面上的控制結構采用的是分布式智能控制中的分散式控制結構，以實現城市交通網絡的多任務多目標的協調控制問題。

三、多Agent技術在交通控制中的應用

交通控制系統物理拓撲結構的分布式特性非常適合采用多Agent方法，基于多Agent技術的控制策略將是實現城市交通流智能優化控制的重要途徑，有助于區域綜合交通網絡規劃管理的實現。

（一）路口agent

路口是城市交通信號控制系統的基本控制單位，路口agent是整個交通控制系統最基本、最主要的部分，路口agent根據自己的目標、能力、知識、感知及數據作出控制決策#在必要時它可以請求獲得額外信息或接受其他目標和命令。

（二）路段agent

路段agent(主要包括該路段的基本屬性（如路名、起始位置、終止位置、路段長度、車道數、車道類型、飽和流量等），檢測器檢測到的實時交通流信息（車輛數、特殊事件等），以及與相鄰路口agent和區域agent的通信。

（三）區域agent

單個路口agent的優化只能實現本路口的局部優化，而局部優化并不能保證整個路網的全局優化。區域agent給全局優化增加了砝碼，它的任務就是要控制、協調并引導路口agent和路段agent向全局最優的方向發展。

（四）交通燈Agent

交通燈Agent的主要功能是進行信號調節,控制交通流的有序運轉,相當于實際交通系統的信號燈及控制器。它具有判斷處理能力,能根據外界交通流的變化而動態地調整自己的交通控制參數,以使控制效果達到最優。

（五）交通燈Agent

車輛Agent是根據實際交通中的駕駛員的駕駛行為而抽象出來的智能實體,它兼具車輛和駕駛員2者的特性,可以自動獲取外界環境的信息,并且擁有自己的知識和決策判斷能力,可根據周圍的交通情況實時調整自己的駕駛行為。

路口Agent、路段Agent、交通燈Agent和車輛Agent等基本交通元素不僅具有自己的行為和目標,而且互相影響和互相作用。

當車輛Agent進入某路段時,它需向該路段Agent注冊,使該路段Agent知道該車輛的存在,同時路段Agent將開始監測車輛所在的車道和位置等信息,將相應的交通信息傳遞給車輛Agent,當車輛Agent離開某路段時,將發消息通知該路段Agent,讓該路段Agent注銷車輛Agent的注冊；當車輛到達路口以及離開路口時,都與路口Agent進行交互合作,車輛Agent需從路口Agent處獲取相應信息,為駕駛行為提供決策支持；交通燈Agent與所在路口Agent以及車輛Agent都存在交互,一方面交通燈Agent將自己的信號狀態傳遞給路口Agent和路段上每個車輛Agent,另一方面,交通燈Agent從它們那里得到當前的交通流信息,以實時調整自己的控制策略。

一個實際交通系統和各交通元素Agent之間的交互是非常頻繁和復雜的,交通元素Agent的結構、功能以及它們之間的交互關系,需要根據系統的具體要求進行詳細的分析和設計。

參考文獻

第2篇

關鍵詞：城市交通 執行單元 智能監控

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0016-01

1 引言

交通信號系統是現代城市必不可少的公共基礎設施，更是智慧城市的重要組成部分。隨著經濟社會發展，公眾對交通智能化要求越來越高，同時，隨著城市建設規模的擴大，交通信號燈的數量也隨之增加，特別是一些新建城區，電力設施配套不完善，不能提供穩定的電力供應，基于傳統市電的信號燈需要穿線施工，影響路面設施，也增加了施工難度。利用太陽能供電，可以實現系統的全“無線化”，施工方便，節能環保。另外，系統采用無線透傳模塊實現路口內各信號機之間的通信和協同，采用GPRS通信方式實現與指揮中心的聯網，實現遠程智能監控。

2 系統總體設計

該系統由現場執行部分和監控指揮中心部分組成，監控指揮中心由一臺電腦，運行自行研發的客戶端軟件，通過互聯網與現場部分進行實時信息交換，實現遠程監控功能。現場執行部分采用模塊化設計，由主控機和從機組成，如圖1所示，主控機采用GPRS無線傳輸方式與指揮控制中心傳遞監控信息，主控機與從機之間采用本地無線通信模塊傳遞運行指令和監控信息，中央處理器按照指揮中心的運行方案驅動信號燈運行，主控機同時協調其它從機進行工作，地磁感應器用來檢測車流量，以實現自適應控制路口信號燈功能。電源管理主要是對太陽能板和蓄電池進行實時監控和充放電、過壓、欠壓做出處理。

3 功能設計

3.1 現場執行單元

（1）與指揮中心的遠程信息傳輸。系統通過GPRS方式，利用電信運營商公網傳輸信息。指揮中心將規劃好的運行方案下發給制定路口，給路口主控機接受指揮中心的運行方案數據，中央處理器進行存儲。本地信號燈的運行狀態、電源系統狀態和車流量等信息通過GPRS模塊傳輸至指揮中心。

（2）本地信息傳輸。本地信息傳輸是通過無線透傳模塊實現的，無線透傳模塊具有體積小、實時性強、低功耗等特點，覆蓋范圍一般在一公里，完全滿足路口內各信號機通訊需要。一個路口只設置一個主控機，其它為從機，從機由主控機來協同指揮，執行指揮中心的運行方案或實時指令。各從機將本機的地磁感應信息、電源信息實時報送給主控機。考慮到無線通訊的抗干擾問題，除每個路口設定一個頻點外，還為每個路口設定一個地址碼，收發信息時，在數據包前加上地址碼以保證信息準確。

（3）信號燈驅動。采用大功率場效應管，要注意散熱。采用D/A轉換技術，調節驅動電壓，實現白天和夜間燈具亮度的調節，白天信號燈亮度高，即提高驅動電壓，使人在光線較強的時候便于觀察信號燈；夜間信號燈亮度降低，不至于由于信號燈亮度過高使人感到刺眼。在滿足人性化設計的同時，也達到了節能的目的。

（4）地磁感應。地磁感應器預埋在車道中間，一般在距離路口50米至100米處，車輛通過時，地磁感應器會產生一個脈沖信號，中央處理器根據整個路口不同方向的車流情況，實時調整信號燈的放行時間，提高路口通行能力。

（5）電源管理功能。太陽能板的輸出受光線影響大，標稱為24V的太陽能板，在光線充足時太陽能板輸出一般為30V左右，光線不足時輸出電壓較低，所以需要有蓄電池來支持系統穩定運行。中央處理器除了對蓄電池的充電控制管理外，還要監測蓄電池的工作狀態，特別是要監控蓄電池的輸出電壓，當輸出電壓欠壓時，要向指揮中心告警，如果欠壓超過設定值（12V蓄電池不能低于11.5V），系統將整個路口運行在“黃閃”狀態以保護蓄電池。環境溫度對蓄電池的影響較大，在電源管理模塊中，加入溫度傳感器用于檢測溫度，為綜合分析電源管理提供有效參考。另外，有相當一部分蓄電池被置于地下，極易被雨雪等積水浸泡造成損壞，因此在設計是加入了水浸傳感器，及時檢測并發出水浸告警。

3.2 監控指揮中心單元

監控指揮中心通過一臺電腦，運行自行研發的客戶端軟件，通過互聯網與現場部分進行實時信息交換，實現遠程監控功能。

運行方案設置。監控指揮中心根據指定路口的具體情況，設置運行方案，包括運行時段、運行模式、綠通道、燈具的驅動電壓等數據設置。設置數據通過GPRS網下發至現場執行系統。

（1）系統支持多時段運行方案，根據實際路況條件，可以設置早高峰、平峰、晚高峰、深夜等不同時段，最多可支持16個時段方案，通過不同方案的運行策略，有效調整不同方向的放行時間，組合出科學合理的通行方案，以提高路口通行能力和道路利用效率。

（2）支持遠程“特勤”功能，在有特殊緊急情況時，需要某些路段的某一方向強制通行，在指控中心的協調下，可以將指定路口的某個方向設定為綠燈，形成“綠通道”。

（3）設置白天和夜間燈具的驅動電壓。

（4）實時接收來自各個路口的現場信息，顯示轄區內各路口信號燈運行狀態，通過聲、光手段提示告警信息等。

（5）可以對單個指定路口進行實時控制，直觀顯示指定路口運行狀態，發送控制指令，實現“特勤”的綠通道控制。

4 結語

該系統在吉林省長春市凈月區使用，運行效果良好，為城市交通智能、智慧化管理取得很好的社會效益，具有一定推廣使用價值。

參考文獻

第3篇

【關鍵詞】智能交通，控制系統，交通指揮

中圖分類號： C913 文獻標識碼： A

一、前言

智能交通控制系統是保證城市交通指揮的首要前提，智能交通控制系統的優劣不僅關系到城市交通的發展，而且關系到國家和人民群眾的生活。

二、智能交通系統概述

智能交通系統 ITS（Intelligent Transportation System）是將先進的信息技術、數據通信傳輸技術、電子傳感技術、電子控制技術及計算機處理技術相結合，運用于整個地面運輸管理體系，建立起的能在大范圍、全方位發揮作用的，實時、準確、高效的綜合運輸和管理系統。

現代社會的交通問題是亟待解決的一個問題。為了能最有效率的提高交通運輸能力，為人類提供最為便捷和安全的生活，智能交通系統的研究一直是社會與科學技術領域的焦點。同時，信息技術用于解決現代城市的交通問題，如道路的擁塞，定位，跟蹤，收費與罰款等，也促進了 ITS 領域的研究和發展。所謂智能交通系統，就是在現有的交通狀況下，充分利用現代高新技術進行合理的交通需求分配和管理，通過衛星導航系統、汽車自動引路系統、交通信息通信系統（VTCS）、視頻監控和計算機管理等多種技術手段，將整個路網的通行能力迅速提高，實安全、快速、便捷運輸目的的一種交通綜合治理方案。也就是說，智能交通系統能將采集到的各種道路交通及服務信息經交通管理中心處理后，傳輸到公路運輸系統的各個用戶（駕駛員、居民、警察局、停車場、運輸公司、醫院、救護排障等部門），出行者可實時選擇交通方式和交通路線；管理部門可隨時掌握車輛的運行情況，進行合理調度，提高公路運輸系統的機動性、安全性和生產效率。

三、智能交通控制系統設計及工作原理

1、系統組成

智能交通指揮中心控制系統主要由信號控制機、光端機或調制解調器、通信主機、監控主機等組成,具有單點固定時制控制、多時段控制、多方案選擇控制、感應控制、無纜線控功能。它將多個信號控制機通過光端機或調制解調器連成通信信號控制網絡。

2、基本功能

智能交通指揮中心控制系統可實現以下基本功能。可編程的16相位控制;可控硅輸出,每路可控2個信號燈;路環型線圈車輛檢測;相位沖突監視和控制,信號燈故障檢測及報警;具有自動、手動、遙控及遠程控制方式,具有強制、黃閃、四面紅功能;具有固定時段、多時段(工作日/特殊節假日)、多方案(工作日多時段/星期多時段/特殊節假日多時段)、感應控制、無纜線控、有纜線控等多種控制方式;在線修改配時參數,在線顯示各相位狀態、故障狀態;時段劃分多達24個時段,可存儲100種控制方案;提供三個RS-232接口、一個RS-485接口,可實現電話線、專線、光纖、無線等多種方式的通信;適合于單路口控制、主干道控制、區域控制,出現故障自動降級使用;時鐘、日歷在線顯示和修改;自動排風、加熱功能;具有防雷、漏電保護功能;提供4路行人過街輸入接口。

3、信號控制機工作原理

信號機采用單片機技術,通過串行通信取得初始化數據,并將初始化數據存放在內存中指定的區域。信號機根據串行通信取得的初始化數據自動運行,驅動交通信號設備正常運行。串行通信的方式可以分為兩種,一種通過筆記本電腦在信號機安裝位置通過微處理器單元上的RS -232通訊端口通信,另一種通過光端機或調制解調器在當地交通指揮中心遠程通信。前一種方式適合沒有組網的城市,信號機進行單點控制,后一種適用于線控和區域控制。

信號機不但可以自動運行,還可以通過在信號機安裝地點手動控制運行。在特殊情況下,使用人員可以通過信號機上的鍵盤或遙控器手柄對信號機的運行進行人為的干預,使它能夠滿足路口正常運行的需要。工作人員還可以在當地的指揮中心通過遠程通信對信號機進行遠程控制,使大范圍的交通控制趨于合理。若路口埋沒了車輛檢測線圈,可以將信號機的工作方式設定在感應控制方式,信號機會根據路口的車流量自動調節各相位的綠燈時間。

四、智能交通控制系統在城市交通指揮中的應用

1、交通指揮一體化

指揮人員通過智能交通控制系統能夠全面掌握哪里發生交通警情和堵塞,事發現場周邊有多少警力和交通管理設備,從而使指揮中心做到掌握全局、運籌帷幄。指揮人員點擊交通警情圖標可以查看警情內容和直接處理警情;選取信號控制、交通監控、交通誘導等設備圖標,雙擊啟動控制客戶端可以直接操作控制該設備;將鼠標定位在GIS-T警車的圖標上時,可浮動顯示警車的基本信息,通過車載電話與警車上的執勤民警通話,還可通過警車定位終端的MDT!發送警情和指令,接收民警工作狀態信息,實現交通指揮一體化,從而進一步完善了發現快、出警快、處警快的快速反應機制,加強了交警指揮部門協調應變作用和信息功能。

2、交通決策可視化

智能交通控制系統正在著手建立交通決策支持系統,系統建成后可通過專題地圖進行可視化的決策分析:基于對公安交通管理的各類數據和各種復雜現象進行趨勢關聯分析,通過建立圖元或標注的專題地圖,向各級決策人員直觀反饋復雜的分析結果,從而使決策人員更高效率地作出準確判斷,進一步提升交通管理決策水平。一定日期內的交通警情、交通流量及警力數據作疊加處理,形成點密度專題、二維專題等各種專題地圖,幫助決策人員分析警力安排科學性,制定最優警力配置策略,做到警力跟著警情走、勤務跟著流量走 。

3、信息服務人性化

智能交通控制系統正在建設交通信息網站,通過網站專用的電子地圖向廣大出行者顯示實時路況的電子地圖、交通誘導信息、交通視頻網上直播等形式多樣的交通信息。

智能交通控制系統在交通設施管理系統建立了地圖維護更新工具,廣州市交警部門可利用該工具,自行維護交通管理業務專用地理信息和交通設施地理信息。系統用戶在交通設施管理系統進行日常交通設施維護,相應的地圖數據同時也得到更新,保證了地圖數據鮮活有效(由于基礎地理信息的維護需要專業測繪,需委托專業部門維護)。鮮活有效的地理數據為車載導航、最優行車路線選擇等高層交通信息服務提供了基礎。

五、結束語

從實踐出發對當前智能交通控制系統中所遇到的問題以及措施等相關知識，進行了粗略的分析和研究。綜上分析，智能交通控制系統的主要任務是優化城市交通指揮中。

參考文獻

[1]康維調查.我國智能交通的現狀及發展趨勢展望.2008

[2]秦小虎。城市交通緊急事件處理與安全系統模型及應用研究:重慶大學，2005

[3]楊兆升.智能運輸系統概論.北京:人民交通出版社，2003