Agent在城市交通系統中的應用

1 引言

Agent 是運行于動(dòng)態(tài)環(huán)境中的具有較高自制能力的實(shí)體，具有自主性、分布性、協(xié)調性和一定學(xué)習、推理能力。多智能體系統通過(guò)Agent 間的通訊、合作、協(xié)調和控制表達系統功能及行為特性。城市交通系統是自然的、分布的、復雜的、動(dòng)態(tài)的、規模龐大的系統，采用多Agent 技術(shù)建模城市交通系統可為交通決策者和使用者提供良好的解決方案。從二十世紀80 年代末，就有學(xué)者將多Agent 技術(shù)引入到城市交通系統的建模中，利用其協(xié)作、存儲、智能性和自治性為使用者提供在線(xiàn)決策支持、實(shí)時(shí)交通控制，或利用其對客觀(guān)世界的準確描述進(jìn)行交通系統運行仿真，發(fā)現交通系統中的問(wèn)題、規律或驗證新的理論和算法。本文從ITS 框架中的先進(jìn)的交通管理系統（ATMS）、先進(jìn)的出行者信息系統（ATIS）、先進(jìn)的公交系統（APTS）三個(gè)方面對Agent 技術(shù)在城市交通系統中的應用現狀展開(kāi)論述，最后指出多Agent 技術(shù)在城市交通系統的應用中需解決的問(wèn)題以及發(fā)展趨勢。

2 多Agent在A(yíng)TMS中的應用

在A(yíng)TMS 中，多Agent 技術(shù)主要用于提供實(shí)時(shí)的決策支持并進(jìn)行適當的管理控制。根據Agent 慎思型和反應型兩種模型結構，建構基于A(yíng)gent 的城市交通管理系統也有兩種思路：分層遞階式和完全分布式。

2.1 分層遞階式結構

分層遞階式結構的每一級都由功能、結構類(lèi)似的Agent 組成，同級Agent 間可相互協(xié)調，上級Agent可作為對應下級Agent 的協(xié)調單元，下級Agent 向所屬上級Agent 傳輸局部系統環(huán)境和系統控制的反饋信息，為上級Agent 提供決策依據。最早的分層遞階式系統就是KITS 和TRYS.

KITS 產(chǎn)生于在1992-1994 年間，將交通領(lǐng)域知識分解成與路網(wǎng)拓撲結構相匹配的單元集合，提供專(zhuān)門(mén)的推理機制進(jìn)行交通決策和管理。如圖1 所示，底層的Agent 通過(guò)協(xié)作完成交通監控和管理任務(wù)，Actor 是直接和問(wèn)題區域對應的交通評價(jià)和管理單元，Supervisor 負責全局路況分析、解釋以及合成全局行動(dòng)方案。KITS 的成功表明：基于知識的模型可以和多Agent 技術(shù)相集合來(lái)提高城市交通系統的監控和管理能力。

圖 1 KITS 架構圖

TRYS 是在1991-1994 年間建立的實(shí)時(shí)自適應的交通管理決策系統。如圖2 所示，TRYS 的結構與KITS 相似，通過(guò)Agent 訪(fǎng)問(wèn)實(shí)時(shí)采集的路況數據，并由Agent 內部的知識庫和推理引擎對數據進(jìn)行分析處理，coordinator 負責協(xié)調各Agent的工作以形成全局解決方案。與KITS 不同的是，TRYS 中的問(wèn)題區域由獨立的、功能強大的Agent負責監督。

圖 2 TRYS 架構圖。

翟高壽和Choy根據遞階控制結構理論及城市交通系統的結構特征，提出了四層的分層遞階式結構，分別是：決策層（城市交通控制決策系統）、戰略控制層（若干區域協(xié)調控制系統）、戰術(shù)控制層（若干路口控制系統）、執行層（檢測器、信號控制器和信號燈等）。