【文章內(nèi)容簡介】 士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 9 圖中不同層次的 Agent 具有不同的功能分別如下： 中央 Agent 是整個(gè)系統(tǒng)的最高層，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)整體的管理、各區(qū)域 Agent 之間的監(jiān)測工作，具有最高的決策權(quán)力，在該層上交通控制系統(tǒng)可與其它交通管理系統(tǒng)相互配合，進(jìn)行整個(gè)城市的交通控制工作 。 區(qū)域 Agent 是控制系統(tǒng)的中間層，負(fù)責(zé)本區(qū) 域內(nèi)各路口 agent 的監(jiān)控和高層協(xié)調(diào)工作，也可對所控制區(qū)域的某幾個(gè)路口進(jìn)行強(qiáng)行的模式設(shè)置，以及對區(qū)域內(nèi)緊急事件的處理工作，各區(qū)域控制中心之間可根據(jù)需要進(jìn)行通訊，進(jìn)行信息的交流合作和協(xié)調(diào) 。 路口 Agent 在交通網(wǎng)絡(luò)中扮演著重要的角色，在路口各個(gè)方向的車流在此會(huì)聚，并形成車輛的分流、沖突等交通現(xiàn)象，在交通系統(tǒng)中交通的擁擠往往也主要發(fā)生在路口 。因此，路口 Agent 是非常重要的一種 Agent，它連接著各個(gè)路段 Agent，是交通網(wǎng)絡(luò)的中樞，負(fù)責(zé)各路口的信號控制，可與其相鄰的路口進(jìn)行實(shí)時(shí)的通訊聯(lián)系，并根據(jù)本路口實(shí)時(shí)的交 通流狀況以及周圍的交通情況實(shí)時(shí)自動(dòng)地對交通信號進(jìn)行調(diào)整，以使控制效果達(dá)到最優(yōu)；同時(shí)，對本路口發(fā)生的異常情況能實(shí)時(shí)通知給其相連路口，并能根據(jù)需要 完成控制中心下達(dá)的控制工作，是實(shí)現(xiàn)交通控制任務(wù)的主要承擔(dān)者 。 4 多路口協(xié)調(diào) 由大量路口組成的道路網(wǎng)承擔(dān)著城市交通的主要職能，大中城市的道路交通網(wǎng)通常包含數(shù)百甚至數(shù)干的路口，如此龐大復(fù)雜的交通網(wǎng)絡(luò)必須通過交通信號控制車流的通行 。 與單路口的交通信號控制不同，多路口的交通網(wǎng)絡(luò)存在路口之間交通流的相互影響，僅考慮單個(gè)路口的通行問題無法使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)達(dá)到最佳的通行狀態(tài) 。 如何在保證每 個(gè)路口交通基本暢通的前提下提高路口之間交通信號的協(xié)調(diào)以增加整個(gè)路網(wǎng)的通行能力是交通信號控制的關(guān)鍵 。 “綠波帶”控制是當(dāng)前交通控制追求的一種理想狀態(tài)，即通過調(diào)整公共信號周期和相臨路口的相位差，使大多數(shù)車輛到達(dá)各個(gè)路口時(shí)都能遇到該行駛方向的綠燈相位 。網(wǎng)絡(luò)綠波帶控制雖然考慮了路口之間的協(xié)調(diào)問題，但實(shí)現(xiàn)條件比較苛刻 。 首先，相鄰路口之間的距離不能過大，一般應(yīng)在 800米以內(nèi)；其次，由于所有路口采用相同的信號周期，因此，每個(gè)路口的交通流量應(yīng)該相近；最后，區(qū)域內(nèi)行駛的車輛應(yīng)以特定的速度行駛．其中第二個(gè)條件在多數(shù)城市的道路 交通中是很難實(shí)現(xiàn)的 。 目前，協(xié)調(diào)方法分為兩類：一類是將其他領(lǐng)域 (如博弈論、經(jīng)典力學(xué)理論等 )研究多 湖北師范學(xué)院機(jī)電與控制工程學(xué)院 2021 屆學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 10 個(gè)實(shí)體的行為和技術(shù)應(yīng)用于多智能體協(xié)調(diào)與合作；另一類則是從智能體的愿望、意圖等心智狀態(tài)出發(fā)研究多智能體之間的協(xié)調(diào)與合作 。 基于黑板模型的協(xié)調(diào)控制 各個(gè)路口控制智能體之間采用黑板模型訓(xùn)進(jìn)行協(xié)調(diào) 。 承向軍對黑板模型協(xié)調(diào)進(jìn)行了分析，相鄰的智能體都有共享的黑板，智能體將各自路口的車輛信息和在當(dāng)前車輛數(shù)據(jù)下的中間控制方案記錄到共享黑板上，每個(gè)智能體根據(jù)共享黑板的最新信息再制定新的中間方案，直到最新的中間方案與前一個(gè)中間方 案相同，則該方案為下個(gè)周期的信號控制方案；或者最新的中間方案與前一個(gè)中間方案不同，但本信號周期的時(shí)間結(jié)束，則最新的中間方案就自動(dòng)成為下一個(gè)周期的信號控制方案，這一過程的內(nèi)在機(jī)理見圖 41。 圖 41 Agent 之間的協(xié)調(diào)機(jī)制 基于博弈論的協(xié)調(diào)控制 隨著分布式問題求解方式和多智能體技術(shù)的發(fā)展，人們開始探討交通信號的分布式控制問題，在交通控制系統(tǒng)中，路口相距很近 ,所有的路口 Aegnt 和區(qū)域 Aegnt 都有著共同的全局目標(biāo)和自己的局部目標(biāo)，即盡量使得整個(gè)交通暢通和使本路口交通暢通或本區(qū)域交通暢通 。 而路 口 Agent 之間、路口 Agent 與區(qū)域 Agent 之間是相互影響、相互作用的 。 每個(gè) Agent 的決策必然要受到另一些 Agent 策略選擇的影響， Agent 之間必然會(huì)發(fā)生一定程度的沖突 。 因此，如何協(xié)調(diào)多個(gè) Agent 的行為，使多個(gè) Agent 協(xié)同工作成為 湖北師范學(xué)院機(jī)電與控制工程學(xué)院 2021 屆學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 11 整體是多智能體系統(tǒng)的研究重點(diǎn)，其協(xié)調(diào)機(jī)制對多智能體系統(tǒng)的性能有很大的影響 。 采用博弈論的方法分析 Agent之間的合作與沖突機(jī)理，建立區(qū)域協(xié)調(diào)模型來協(xié)調(diào)相互關(guān)系，實(shí)現(xiàn)博弈均衡，能很好的實(shí)現(xiàn)整體交通通暢這一全局目標(biāo) 。 整個(gè)協(xié)調(diào)過程分為 2 個(gè)層次，首先是路口 Agent 與其 相鄰的路口 Agent 之間的協(xié)調(diào)；其次是是區(qū)域 Agent 與路口 Agent 之間的協(xié)調(diào)，整個(gè)協(xié)調(diào)過程見圖 42。 圖 42 路口 Agent 協(xié)調(diào)過程 5 總結(jié)與展望 論文的總結(jié) 目前信號交叉路口信號協(xié)調(diào)控制控制的研究，雖然取得了許多成果，但還有一定局限，在某些方向的研究尚不夠深入 。 大部分采用確定性的分布而沒有考慮其隨機(jī)性，而在交通現(xiàn)象中隨機(jī)性是一個(gè)非常重要的特性；就研究對象而言，大多數(shù)是以單獨(dú)的交叉路口為研究對象，少數(shù)是以兩個(gè)路口為研究對象；從研究相位來講，大多數(shù)采用兩相位；在智能化方面， 采用智能算法優(yōu)化來分析信號控制的不多 。 本文針對以上幾方面的不足作了部分改進(jìn)，進(jìn)行了一些探索．主要集中在以下幾個(gè)方面： (1)建立了基于遺傳算法的單路口 Agent 模型； (2)提出了多智能體的分布式協(xié)調(diào)控制結(jié)構(gòu)，可以使控制系統(tǒng)模仿人類進(jìn)行學(xué)習(xí)和智能決策，根據(jù)交通流環(huán)境以及評價(jià)信號值的變化對控制策略進(jìn)行實(shí)時(shí)自適應(yīng)的調(diào)整 。本文構(gòu)建 “ 自下而上”的分布式控制系統(tǒng)，將控制權(quán)下放給路口級，相鄰 Agent 之間是相對獨(dú)立的，但也存在協(xié)作關(guān)系，可以更好的適應(yīng)交通系統(tǒng)復(fù)雜性、實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，有利于今后智能交通系統(tǒng)的發(fā)展； 湖北師范學(xué)院機(jī)電與控制工程學(xué)院 2021 屆學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 12 (3)提出了基于博弈論的多路口協(xié)調(diào)控制算法；克服傳統(tǒng)主干線協(xié)調(diào)控制算法難以滿足三個(gè)前提條件的局限性； 研究的展望 交通擁擠首先反映在交叉口，如何賦予交叉口控制方式一些新的策略，使之能對于大量的交叉口進(jìn)行行之有效的控制，最大限度地減少延誤、提高其通行能力及交通安全，對解決我國目前城市交通問題有著非?，F(xiàn)實(shí)的意義，也可為多路口協(xié)調(diào)控制的研究提供思路和方法 。 基于多智能體的分布式交通信號協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)最大的優(yōu)勢在于采用分布式的控制結(jié)構(gòu)，通過相鄰路口信號控制智能體之間的信息交流和協(xié)作行為提高路網(wǎng)信號控制的整體效果 ，控制算法的復(fù)雜度不會(huì)隨著路網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大而增加 。 因此，這種控制方法特別適用于大規(guī)模交通網(wǎng)的信號控制 。 今后，還需通過進(jìn)一步研究，改進(jìn)算法，完善博弈協(xié)調(diào)控制，對于 Agent 的內(nèi)部機(jī)理進(jìn)一步深入挖掘，以充分利用 Agent 的特性；如增強(qiáng)對智能交通控制系統(tǒng)參考模型中的路口 Aegnt 的描述，包括其持有的信念、與環(huán)境間持續(xù)的交互、行為目標(biāo)以及行為對環(huán)境的影響． 本文應(yīng)用多智能體技術(shù)對城市交通控制進(jìn)行了研究，但只是提出了一個(gè)籠統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行深入、細(xì)致的研究，對于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)需要涉及到的較詳細(xì)的問題并沒有進(jìn)行 深入探討，還需要進(jìn)一步完善智能交通控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能 。 6 參考文獻(xiàn) [1] 劉智勇．智能交通控制理論及其應(yīng)用 (第一版 )[M]．北京：科學(xué)技術(shù)出版社， 2021． [2] ， MultiAlgorithmics： A New Conceptual． Approach for UTC Systems in Congested Cities[C] ． Steps Forward. 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