智能交通控制系统递阶控制结构各层的功能如下:
组织层 控制系统的最高层,由智能交通控制系统决策Agent构成,具有最高的决策权力,对整个系统的交通运行状况进行评估,根据各方面的汇总信息,进行推理、规划和决策,实现所有区域控制系统间的协作,以追求总体控制效果最优,完成交通控制系统的管理。
协调层 控制系统的中间层,由区域协调Agent构成,负责本区域内各路口的监测维护工作,对所控制区域的某几个路口进行强行模式设置,以及负责对区域内紧急事件的处理工作,各区域协调Agent之间还可根据需要进行信息的交流及合作。
控制层 控制系统的最底层,主要由路口Agent、路段Agent构成,此外,还包括交通灯Agent、车辆Agent等,是实现交通控制任务的主要承担者。
路口Agent具有关于本路口以及其所连接路段的信息,各个方向的交通流在此会聚,并形成车辆的分流、冲突等交通现象,交通的拥挤往往也主要发生在路口,因此,路口Agent非常重要,他可将本路口的交通信息实时通知给其相邻路口或区域控制中心,并能根据需要完成控制中心下达的控制工作。路段Agent用以实时统计各条路段的具体交通信息,通过传感器可了解车辆的数量和当前的运行位置以及路段当前的拥挤情况。
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、功能以及他们之间的交互关系,需要根据系统的具体要求进行详细的分析和设计。
2 交通控制系统的仿真工具
为了判别人工智能方法的合理性、有效性,需要仿真软件来进行验证。目前有两类验证方法,一种是通过Matlab、C语言编制仿真程序,另一种是通过专用的交通仿真工具进行验证。交通仿真软件使用灵活、能够更加直观地模拟交通控制现场。现介绍北京工业大学智能交通中心采用的微观交通仿真软件PARAMICS,该仿真软件功能强大、使用方便灵活。
PARAMICS(PARAllel MICroscopic Simulator)意为并行微观仿真软件。PARAMICS源于欧洲共同体Drive-I计划下属的IMAURO项目,以及爱丁堡并行计算中心和英国交通部合作的LINK-TIO项目。在这两个项目研究成果的基础上,Quadstone公司于1993年和1994年与英国工商部合作完成了PARAMICS向商业化软件的初步转型。PARAMICS为交通工程师和研究人员提供了一个崭新的计算工具来理解、模拟和分析实际的道路交通状况。PARAMICS具有实时动态的三维可视化用户界面,对单一车辆进行微观处理的能力,多用户并行计算支持,以及功能强大的应用程序接口。PARAMICS能够适应各种规模的路网,从单节点到全国规模的路网,能支持100万个节点,400万个路段,32 000个区域。
PARAMICS由5个主要工具模块组成,分别是Modeller,Processor,Analyser,Programmer。和Monitor,其中Modeller是整个系统的核心,以下是各部分的简介。
(1)Modeller提供建立交通路网、三维交通仿真和统计数据输出等3大功能。所有这些功能均支持直观的图形用户界面。Modeller的功能涵盖了实际交通路网的各个方面,包括:混合的城市路网和高速路路网、先进的交通信号控制、环形交叉口、左行和右行道路、公共交通、停车场、事故以及重型车和高容量车车道。Modeller既可以精确模拟单个车辆在复杂、拥挤的交通路网中的运行,又能对整体交通状况进行宏观把握。
(2)Processor允许研究者用批处理的方式进行仿真计算,并得到统计数据输出。Processor提供图形用户界面以设定仿真参数、选择输出数据和改变车辆特征。由于用批处理的方式进行仿真计算不显示仿真过程车辆的位置和路网,因此大大加快了仿真的速度。