智能城市交通范文

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第1篇

关键词：多智能体；城市交通信号控制；Agent

中图分类号：C913文献标识码： A

一、国内城市交通控制系统现状

国内应用和研究城市交通控制系统的工作起步较晚，20世纪80年代以来，国家一方面进行以改善城市市中心交通为核心的UTSM技术研究；另一方面采取引进与开发相结合的方针，建立了一些城市道路交通控制系统。以北京、上海为代表的大城市，交通控制系统主要是简易单点信号机、SCOOT系统、TRANSYT系统和SCATS系统其中几个结合使用；而如湘潭、岳阳等国内中小城市,交通控制系统主要还是使用国产的简易单点信号机和集中协调式信号机。这些信号系统虽然取得了较好的效果,但我国实际情况决定了需要对这些系统进行改进。

（一）需要完善信号控制。现有的单点信号控制系统一般只能实现两相位控制,存在一定的局限性。而实际中,如果根据交叉路口的情况,适当采用多相位控制、变相序控制,可减少交叉路口的交通冲突,提高交通的安全性。

（二）需要合理解决混合交通流问题。现有信号控制系统对自行车流大多是与机动车同时开始,容易造成交通流冲突。因此,需要设计一种信号系统能对各个相位包括对自行车流单独进行控制。

（三）实现区域网络协调控制。目前,虽然在我国的几个大城市,引进或研制了具有区域控制功能的集中式计算机控制系统,但对于中小城市来说,建立这样庞大的系统一方面代价高昂,另一方面实际利用效率不高。为了解决这一情况,在国内的中小城市应大量推广小型区域网络协调控制信号系统。

二、智能交通系统

随着交通控制技术智能化的不断提高，利用模糊控制、遗传算法、神经网络控制等智能控制技术对交叉口信号灯控制能取得比定时控制与感应控制更好的效果，但是单一使用一种智能控制方法，在技术上会存在一定的优缺点，如果把多种智能控制方法结合起来，充分发挥它们互补的性质特点，其控制效果将有很大的提高，所以采用多种智能控制方法的结合对城市交通信号的控制是一种必然的趋势。

（一）人工神经网络

人工神经网络(ArtificialNeuralNetworkS)，常常简称为神经网络(NN)，是一种模仿动物神经网络行为特征，进行分布式并行信息处理的算法数学模型，是以计算机网络系统模拟生物神经网络的智能计算系统，是对人脑或自然神经网络的若干基本特征性的抽象和模拟。人工神经网络具有较强的非线性映射、自学习和自适应等信息处理能力，因而被广泛应用于自动控制、模式识别及信号及信息处理等领域。近年来，国内外许多学者和交通领域专家将神经网络与模糊控制技术用于前向车流均衡动态算法研究，采用广义回归神经网络对车流量进行预测，以车辆延误等为评价目标建立单交叉路口的模糊神经网络交通控制模型等研究技术在城市道路交通制领域的应用取得了一定成效。

（二）模糊控制

模糊控制是适于模糊推理，模仿人的思维方式，对难以建立精确数学模型的对象实施的一种控制策略。模糊逻辑本身提供了由专家构造语言信息并将其转化为控制策略的一种系统的推理方法，因而能够解决许多复杂而无法建立精确数学模型系统的控制问题，是处理推理系统和控制系统中不精确和不确定性的一种有效方法，是模糊数学同控制理论相结合的产物，同时也是智能控制的重要组成部分。对于城市道路交通智能控制国内外许多学者从不同角度进行分析研究，在交通信号控制方面取得了比较丰富的研究成果，主要表现在单交叉口的模糊控制改善信号利用率和相位次序等，由于多交叉口的联合协调控制受相邻节点状态、路段长度等限制因素较多，干线和区域城市交通信号的模糊控制还有待于进一步研究。

（三）遗传算法

遗传算法以其鲁棒性好、可并行处理性及高效率的优点被广泛地应用到交通控制领域进行复杂的非线性系统的优化设计。一些专家将模糊理论和机器学习应用到交通信号控制过程中，提出了一种基于遗传算法的单路通信号模糊控制方法。通过对到达车辆数目的模糊分类，将不同车辆数目到达情况下的信号控制决策方案以规则集的形式存储在知识库中，在交通信号控制过程中使用遗传算法对规则集进行改进。

（四）智能体技术

城市交通系统多智能体控制系统的设计思想主要是：在城市交通网络中按网络拓扑结构的特点和交通网络的交通流量情况，确定一系列重要节点作为单个智能体。其确定准则是该节点在网络中首先是若干区域主干线交叉口或城市高速公路的匝道口，其二是该交叉口或匝道口在其所属的局部交通网络中处于中心位置，其三该节点的网络交通是该局部交通网络的瓶颈，对周围的道路流量影响较大。

所有智能体的作用域集合组成整个城市交通网络，在底层局部交通网络中的交通控制由该区域的智能体全权负责，其职责范围是对所属的网络实现信号灯控制或匝道口控制并具有相当的智能，这个局部网络的控制结构是采用分布式智能控制中的集中控制结构，每个智能体只需具有本区域内的信息而不具备全局或邻近网络的信息：再上层

则是这些多智能体之间通过通讯层进行信息(包括路况信息、交通流信息、控制信息等)传递解决单个智能体信息不完整性，通过协调层达到总目标最优。在这个层面上的控制结构采用的是分布式智能控制中的分散式控制结构，以实现城市交通网络的多任务多目标的协调控制问题。

三、多Agent技术在交通控制中的应用

交通控制系统物理拓扑结构的分布式特性非常适合采用多Agent方法，基于多Agent技术的控制策略将是实现城市交通流智能优化控制的重要途径，有助于区域综合交通网络规划管理的实现。

（一）路口agent

路口是城市交通信号控制系统的基本控制单位，路口agent是整个交通控制系统最基本、最主要的部分，路口agent根据自己的目标、能力、知识、感知及数据作出控制决策#在必要时它可以请求获得额外信息或接受其他目标和命令。

（二）路段agent

路段agent(主要包括该路段的基本属性（如路名、起始位置、终止位置、路段长度、车道数、车道类型、饱和流量等），检测器检测到的实时交通流信息（车辆数、特殊事件等），以及与相邻路口agent和区域agent的通信。

（三）区域agent

单个路口agent的优化只能实现本路口的局部优化，而局部优化并不能保证整个路网的全局优化。区域agent给全局优化增加了砝码，它的任务就是要控制、协调并引导路口agent和路段agent向全局最优的方向发展。

（四）交通灯Agent

交通灯Agent的主要功能是进行信号调节,控制交通流的有序运转,相当于实际交通系统的信号灯及控制器。它具有判断处理能力,能根据外界交通流的变化而动态地调整自己的交通控制参数,以使控制效果达到最优。

（五）交通灯Agent

车辆Agent是根据实际交通中的驾驶员的驾驶行为而抽象出来的智能实体,它兼具车辆和驾驶员2者的特性,可以自动获取外界环境的信息,并且拥有自己的知识和决策判断能力,可根据周围的交通情况实时调整自己的驾驶行为。

路口Agent、路段Agent、交通灯Agent和车辆Agent等基本交通元素不仅具有自己的行为和目标,而且互相影响和互相作用。

当车辆Agent进入某路段时,它需向该路段Agent注册,使该路段Agent知道该车辆的存在,同时路段Agent将开始监测车辆所在的车道和位置等信息,将相应的交通信息传递给车辆Agent,当车辆Agent离开某路段时,将发消息通知该路段Agent,让该路段Agent注销车辆Agent的注册；当车辆到达路口以及离开路口时,都与路口Agent进行交互合作,车辆Agent需从路口Agent处获取相应信息,为驾驶行为提供决策支持；交通灯Agent与所在路口Agent以及车辆Agent都存在交互,一方面交通灯Agent将自己的信号状态传递给路口Agent和路段上每个车辆Agent,另一方面,交通灯Agent从它们那里得到当前的交通流信息,以实时调整自己的控制策略。

一个实际交通系统和各交通元素Agent之间的交互是非常频繁和复杂的,交通元素Agent的结构、功能以及它们之间的交互关系,需要根据系统的具体要求进行详细的分析和设计。

参考文献

第2篇

关键词：城市交通 执行单元 智能监控

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）12-0016-01

1 引言

交通信号系统是现代城市必不可少的公共基础设施，更是智慧城市的重要组成部分。随着经济社会发展，公众对交通智能化要求越来越高，同时，随着城市建设规模的扩大，交通信号灯的数量也随之增加，特别是一些新建城区，电力设施配套不完善，不能提供稳定的电力供应，基于传统市电的信号灯需要穿线施工，影响路面设施，也增加了施工难度。利用太阳能供电，可以实现系统的全“无线化”，施工方便，节能环保。另外，系统采用无线透传模块实现路口内各信号机之间的通信和协同，采用GPRS通信方式实现与指挥中心的联网，实现远程智能监控。

2 系统总体设计

该系统由现场执行部分和监控指挥中心部分组成，监控指挥中心由一台电脑，运行自行研发的客户端软件，通过互联网与现场部分进行实时信息交换，实现远程监控功能。现场执行部分采用模块化设计，由主控机和从机组成，如图1所示，主控机采用GPRS无线传输方式与指挥控制中心传递监控信息，主控机与从机之间采用本地无线通信模块传递运行指令和监控信息，中央处理器按照指挥中心的运行方案驱动信号灯运行，主控机同时协调其它从机进行工作，地磁感应器用来检测车流量，以实现自适应控制路口信号灯功能。电源管理主要是对太阳能板和蓄电池进行实时监控和充放电、过压、欠压做出处理。

3 功能设计

3.1 现场执行单元

（1）与指挥中心的远程信息传输。系统通过GPRS方式，利用电信运营商公网传输信息。指挥中心将规划好的运行方案下发给制定路口，给路口主控机接受指挥中心的运行方案数据，中央处理器进行存储。本地信号灯的运行状态、电源系统状态和车流量等信息通过GPRS模块传输至指挥中心。

（2）本地信息传输。本地信息传输是通过无线透传模块实现的，无线透传模块具有体积小、实时性强、低功耗等特点，覆盖范围一般在一公里，完全满足路口内各信号机通讯需要。一个路口只设置一个主控机，其它为从机，从机由主控机来协同指挥，执行指挥中心的运行方案或实时指令。各从机将本机的地磁感应信息、电源信息实时报送给主控机。考虑到无线通讯的抗干扰问题，除每个路口设定一个频点外，还为每个路口设定一个地址码，收发信息时，在数据包前加上地址码以保证信息准确。

（3）信号灯驱动。采用大功率场效应管，要注意散热。采用D/A转换技术，调节驱动电压，实现白天和夜间灯具亮度的调节，白天信号灯亮度高，即提高驱动电压，使人在光线较强的时候便于观察信号灯；夜间信号灯亮度降低，不至于由于信号灯亮度过高使人感到刺眼。在满足人性化设计的同时，也达到了节能的目的。

（4）地磁感应。地磁感应器预埋在车道中间，一般在距离路口50米至100米处，车辆通过时，地磁感应器会产生一个脉冲信号，中央处理器根据整个路口不同方向的车流情况，实时调整信号灯的放行时间，提高路口通行能力。

（5）电源管理功能。太阳能板的输出受光线影响大，标称为24V的太阳能板，在光线充足时太阳能板输出一般为30V左右，光线不足时输出电压较低，所以需要有蓄电池来支持系统稳定运行。中央处理器除了对蓄电池的充电控制管理外，还要监测蓄电池的工作状态，特别是要监控蓄电池的输出电压，当输出电压欠压时，要向指挥中心告警，如果欠压超过设定值（12V蓄电池不能低于11.5V），系统将整个路口运行在“黄闪”状态以保护蓄电池。环境温度对蓄电池的影响较大，在电源管理模块中，加入温度传感器用于检测温度，为综合分析电源管理提供有效参考。另外，有相当一部分蓄电池被置于地下，极易被雨雪等积水浸泡造成损坏，因此在设计是加入了水浸传感器，及时检测并发出水浸告警。

3.2 监控指挥中心单元

监控指挥中心通过一台电脑，运行自行研发的客户端软件，通过互联网与现场部分进行实时信息交换，实现远程监控功能。

运行方案设置。监控指挥中心根据指定路口的具体情况，设置运行方案，包括运行时段、运行模式、绿通道、灯具的驱动电压等数据设置。设置数据通过GPRS网下发至现场执行系统。

（1）系统支持多时段运行方案，根据实际路况条件，可以设置早高峰、平峰、晚高峰、深夜等不同时段，最多可支持16个时段方案，通过不同方案的运行策略，有效调整不同方向的放行时间，组合出科学合理的通行方案，以提高路口通行能力和道路利用效率。

（2）支持远程“特勤”功能，在有特殊紧急情况时，需要某些路段的某一方向强制通行，在指控中心的协调下，可以将指定路口的某个方向设定为绿灯，形成“绿通道”。

（3）设置白天和夜间灯具的驱动电压。

（4）实时接收来自各个路口的现场信息，显示辖区内各路口信号灯运行状态，通过声、光手段提示告警信息等。

（5）可以对单个指定路口进行实时控制，直观显示指定路口运行状态，发送控制指令，实现“特勤”的绿通道控制。

4 结语

该系统在吉林省长春市净月区使用，运行效果良好，为城市交通智能、智慧化管理取得很好的社会效益，具有一定推广使用价值。

参考文献

第3篇

【关键词】智能交通，控制系统，交通指挥

中图分类号： C913 文献标识码： A

一、前言

智能交通控制系统是保证城市交通指挥的首要前提，智能交通控制系统的优劣不仅关系到城市交通的发展，而且关系到国家和人民群众的生活。

二、智能交通系统概述

智能交通系统 ITS（Intelligent Transportation System）是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术、电子控制技术及计算机处理技术相结合，运用于整个地面运输管理体系，建立起的能在大范围、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统。

现代社会的交通问题是亟待解决的一个问题。为了能最有效率的提高交通运输能力，为人类提供最为便捷和安全的生活，智能交通系统的研究一直是社会与科学技术领域的焦点。同时，信息技术用于解决现代城市的交通问题，如道路的拥塞，定位，跟踪，收费与罚款等，也促进了 ITS 领域的研究和发展。所谓智能交通系统，就是在现有的交通状况下，充分利用现代高新技术进行合理的交通需求分配和管理，通过卫星导航系统、汽车自动引路系统、交通信息通信系统（VTCS）、视频监控和计算机管理等多种技术手段，将整个路网的通行能力迅速提高，实安全、快速、便捷运输目的的一种交通综合治理方案。也就是说，智能交通系统能将采集到的各种道路交通及服务信息经交通管理中心处理后，传输到公路运输系统的各个用户（驾驶员、居民、警察局、停车场、运输公司、医院、救护排障等部门），出行者可实时选择交通方式和交通路线；管理部门可随时掌握车辆的运行情况，进行合理调度，提高公路运输系统的机动性、安全性和生产效率。

三、智能交通控制系统设计及工作原理

1、系统组成

智能交通指挥中心控制系统主要由信号控制机、光端机或调制解调器、通信主机、监控主机等组成,具有单点固定时制控制、多时段控制、多方案选择控制、感应控制、无缆线控功能。它将多个信号控制机通过光端机或调制解调器连成通信信号控制网络。

2、基本功能

智能交通指挥中心控制系统可实现以下基本功能。可编程的16相位控制;可控硅输出,每路可控2个信号灯;路环型线圈车辆检测;相位冲突监视和控制,信号灯故障检测及报警;具有自动、手动、遥控及远程控制方式,具有强制、黄闪、四面红功能;具有固定时段、多时段(工作日/特殊节假日)、多方案(工作日多时段/星期多时段/特殊节假日多时段)、感应控制、无缆线控、有缆线控等多种控制方式;在线修改配时参数,在线显示各相位状态、故障状态;时段划分多达24个时段,可存储100种控制方案;提供三个RS-232接口、一个RS-485接口,可实现电话线、专线、光纤、无线等多种方式的通信;适合于单路口控制、主干道控制、区域控制,出现故障自动降级使用;时钟、日历在线显示和修改;自动排风、加热功能;具有防雷、漏电保护功能;提供4路行人过街输入接口。

3、信号控制机工作原理

信号机采用单片机技术,通过串行通信取得初始化数据,并将初始化数据存放在内存中指定的区域。信号机根据串行通信取得的初始化数据自动运行,驱动交通信号设备正常运行。串行通信的方式可以分为两种,一种通过笔记本电脑在信号机安装位置通过微处理器单元上的RS -232通讯端口通信,另一种通过光端机或调制解调器在当地交通指挥中心远程通信。前一种方式适合没有组网的城市,信号机进行单点控制,后一种适用于线控和区域控制。

信号机不但可以自动运行,还可以通过在信号机安装地点手动控制运行。在特殊情况下,使用人员可以通过信号机上的键盘或遥控器手柄对信号机的运行进行人为的干预,使它能够满足路口正常运行的需要。工作人员还可以在当地的指挥中心通过远程通信对信号机进行远程控制,使大范围的交通控制趋于合理。若路口埋没了车辆检测线圈,可以将信号机的工作方式设定在感应控制方式,信号机会根据路口的车流量自动调节各相位的绿灯时间。

四、智能交通控制系统在城市交通指挥中的应用

1、交通指挥一体化

指挥人员通过智能交通控制系统能够全面掌握哪里发生交通警情和堵塞,事发现场周边有多少警力和交通管理设备,从而使指挥中心做到掌握全局、运筹帷幄。指挥人员点击交通警情图标可以查看警情内容和直接处理警情;选取信号控制、交通监控、交通诱导等设备图标,双击启动控制客户端可以直接操作控制该设备;将鼠标定位在GIS-T警车的图标上时,可浮动显示警车的基本信息,通过车载电话与警车上的执勤民警通话,还可通过警车定位终端的MDT!发送警情和指令,接收民警工作状态信息,实现交通指挥一体化,从而进一步完善了发现快、出警快、处警快的快速反应机制,加强了交警指挥部门协调应变作用和信息功能。

2、交通决策可视化

智能交通控制系统正在着手建立交通决策支持系统,系统建成后可通过专题地图进行可视化的决策分析:基于对公安交通管理的各类数据和各种复杂现象进行趋势关联分析,通过建立图元或标注的专题地图,向各级决策人员直观反馈复杂的分析结果,从而使决策人员更高效率地作出准确判断,进一步提升交通管理决策水平。一定日期内的交通警情、交通流量及警力数据作叠加处理,形成点密度专题、二维专题等各种专题地图,帮助决策人员分析警力安排科学性,制定最优警力配置策略,做到警力跟着警情走、勤务跟着流量走 。

3、信息服务人性化

智能交通控制系统正在建设交通信息网站,通过网站专用的电子地图向广大出行者显示实时路况的电子地图、交通诱导信息、交通视频网上直播等形式多样的交通信息。

智能交通控制系统在交通设施管理系统建立了地图维护更新工具,广州市交警部门可利用该工具,自行维护交通管理业务专用地理信息和交通设施地理信息。系统用户在交通设施管理系统进行日常交通设施维护,相应的地图数据同时也得到更新,保证了地图数据鲜活有效(由于基础地理信息的维护需要专业测绘,需委托专业部门维护)。鲜活有效的地理数据为车载导航、最优行车路线选择等高层交通信息服务提供了基础。

五、结束语

从实践出发对当前智能交通控制系统中所遇到的问题以及措施等相关知识，进行了粗略的分析和研究。综上分析，智能交通控制系统的主要任务是优化城市交通指挥中。

参考文献

[1]康维调查.我国智能交通的现状及发展趋势展望.2008

[2]秦小虎。城市交通紧急事件处理与安全系统模型及应用研究:重庆大学，2005

[3]杨兆升.智能运输系统概论.北京:人民交通出版社，2003