Agent在城市交通系統中的應用

1 引言

Agent 是運行于動態(tài)環(huán)境中的具有較高自制能力的實體，具有自主性、分布性、協調性和一定學習、推理能力。多智能體系統通過Agent 間的通訊、合作、協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、動態(tài)的、規(guī)模龐大的系統，采用多Agent 技術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，就有學者將多Agent 技術引入到城市交通系統的建模中，利用其協作、存儲、智能性和自治性為使用者提供在線決策支持、實時交通控制，或利用其對客觀世界的準確描述進行交通系統運行仿真，發(fā)現交通系統中的問題、規(guī)律或驗證新的理論和算法。本文從ITS 框架中的先進的交通管理系統（ATMS）、先進的出行者信息系統（ATIS）、先進的公交系統（APTS）三個方面對Agent 技術在城市交通系統中的應用現狀展開論述，最后指出多Agent 技術在城市交通系統的應用中需解決的問題以及發(fā)展趨勢。

2 多Agent在ATMS中的應用

在ATMS 中，多Agent 技術主要用于提供實時的決策支持并進行適當的管理控制。根據Agent 慎思型和反應型兩種模型結構，建構基于Agent 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、結構類似的Agent 組成，同級Agent 間可相互協調，上級Agent可作為對應下級Agent 的協調單元，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 產生于在1992-1994 年間，將交通領域知識分解成與路網拓撲結構相匹配的單元集合，提供專門的推理機制進行交通決策和管理。如圖1 所示，底層的Agent 通過協作完成交通監(jiān)控和管理任務，Actor 是直接和問題區(qū)域對應的交通評價和管理單元，Supervisor 負責全局路況分析、解釋以及合成全局行動方案。KITS 的成功表明：基于知識的模型可以和多Agent 技術相集合來提高城市交通系統的監(jiān)控和管理能力。

圖 1 KITS 架構圖

TRYS 是在1991-1994 年間建立的實時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Agent 訪問實時采集的路況數據，并由Agent 內部的知識庫和推理引擎對數據進行分析處理，coordinator 負責協調各Agent的工作以形成全局解決方案。與KITS 不同的是，TRYS 中的問題區(qū)域由獨立的、功能強大的Agent負責監(jiān)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(zhàn)略控制層（若干區(qū)域協調控制系統）、戰(zhàn)術控制層（若干路口控制系統）、執(zhí)行層（檢測器、信號控制器和信號燈等）。