城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)課件

第六章城市交通信號(hào)控制系統(tǒng)主要內(nèi)容6.1概述6.2城市交通控制的基本理論和方法6.3定時(shí)式脫機(jī)控制系統(tǒng)6.4感應(yīng)式聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)6.5基于多智能體的區(qū)域交通控制系統(tǒng)6.1概述6.2城市交通控制的基本理論和方法6.3定時(shí)式脫機(jī)控制系統(tǒng)6.4感應(yīng)式聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)6.5基于多智能體的區(qū)域交通控制系統(tǒng)交通控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程可表示為：年份方式國(guó)別應(yīng)用城市系統(tǒng)名稱系統(tǒng)特征路口數(shù)周期檢測(cè)器1868點(diǎn)控英國(guó)倫敦燃?xì)馍珶?定無(wú)1914點(diǎn)控美國(guó)克利夫蘭電燈1定無(wú)1926點(diǎn)控英國(guó)各城市自動(dòng)信號(hào)機(jī)1定無(wú)1928點(diǎn)控美國(guó)各城市感應(yīng)信號(hào)機(jī)1變氣壓式1917線控美國(guó)鹽湖城手控協(xié)調(diào)6定1922線控美國(guó)休斯敦電子計(jì)時(shí)12定1928線控美國(guó)各城市步進(jìn)式定時(shí)多變1952面控美國(guó)丹佛市模擬計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)控制多變氣壓式年份方式國(guó)別應(yīng)用城市系統(tǒng)名稱系統(tǒng)特征路口數(shù)周期檢測(cè)器1963面控加拿大多倫多數(shù)字計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)控制多變電磁式1968面控英國(guó)哥拉斯哥TRANSYT靜態(tài)控制多變環(huán)形線圈1975面控美國(guó)華盛頓CYRANO動(dòng)態(tài)控制多變環(huán)形線圈1980面控英國(guó)哥拉斯哥SCOOT動(dòng)態(tài)控制多變環(huán)形線圈1982面控澳大利亞悉尼SCATS動(dòng)態(tài)控制多變環(huán)形線圈1985面控意大利都靈SPOT/UTOPIA動(dòng)態(tài)控制多變環(huán)形線圈1989面控法國(guó)圖盧茲PRODYN動(dòng)態(tài)控制多變環(huán)形線圈6.1交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述年份方式國(guó)別應(yīng)用城市系統(tǒng)名稱系統(tǒng)特征路口數(shù)周期檢測(cè)器1995面控德國(guó)科隆MOTION動(dòng)態(tài)控制多變環(huán)形線圈1996面控美國(guó)新澤西OPAC動(dòng)態(tài)控制多變環(huán)形線圈1996面控美國(guó)鳳凰城RHODES動(dòng)態(tài)控制多變環(huán)形線圈1997面控希臘哈尼亞TUC動(dòng)態(tài)控制多變環(huán)形線圈6.1交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述1）按控制方法分類（1）定時(shí)控制交叉口交通信號(hào)控制機(jī)均按事先設(shè)定的配時(shí)方案運(yùn)行，也稱定周期控制。一天只用一個(gè)配時(shí)方案的稱為單段式定時(shí)控制；一天按不同時(shí)段的交通量采用幾個(gè)配時(shí)方案的稱為多段式定時(shí)控制。6.1交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述（2）感應(yīng)控制感應(yīng)控制是在交叉口進(jìn)口道上設(shè)置車輛檢測(cè)器，信號(hào)燈配時(shí)方案由計(jì)算機(jī)或智能化信號(hào)控制機(jī)計(jì)算，可隨檢測(cè)器檢測(cè)到的車流信息而隨時(shí)改變的一種控制方式。感應(yīng)控制的基本方式是單個(gè)交叉口的感應(yīng)控制，簡(jiǎn)稱單點(diǎn)感應(yīng)控制。（3）自適應(yīng)控制把交通系統(tǒng)作為一個(gè)不確定系統(tǒng)，能夠連續(xù)測(cè)量其狀態(tài)，如車流量、停車次數(shù)、延誤時(shí)間、排隊(duì)長(zhǎng)度等，逐漸了解和掌握對(duì)象，把它們與希望的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行比較，并利用差值以改變系統(tǒng)的可調(diào)參數(shù)或產(chǎn)生一個(gè)控制方案，從而保證不論環(huán)境如何變化，均可使控制效果達(dá)到最優(yōu)或次最優(yōu)的一種控制方式。6.1交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述2）按控制范圍分類（1）點(diǎn)控方式點(diǎn)控方式是指每個(gè)交叉口的交通控制信號(hào)只按照該交叉口的交通情況獨(dú)立運(yùn)行，不與其鄰近交叉口的控制信號(hào)有任何聯(lián)系，即單點(diǎn)信號(hào)控制。這是交通信號(hào)控制的最基本形式。點(diǎn)控方式適用于相鄰交叉口間距較遠(yuǎn)，或者因各相位交通需求變動(dòng)顯著，其交叉口的周期長(zhǎng)和綠信比的獨(dú)立控制比線控更有效的情況。6.1交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述（3）面控方式

以某個(gè)區(qū)域中所有信號(hào)控制交叉口作為協(xié)調(diào)控制的對(duì)象，稱為面控制系統(tǒng)?？刂茀^(qū)內(nèi)各受控交通信號(hào)都受交通控制中心的集中控制。對(duì)范圍較小的區(qū)域，可以整區(qū)集中控制；對(duì)范圍較大的區(qū)域，可以分區(qū)分級(jí)控制。分區(qū)的結(jié)果往往使面控制成為一個(gè)由幾條線控制組成的分級(jí)集中控制系統(tǒng)，這時(shí)，可認(rèn)為各線控制是面控制中的一個(gè)單元，有時(shí)分區(qū)成為一個(gè)點(diǎn)、線、面控制的綜合性分級(jí)控制系統(tǒng)。6.1交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述3)按控制策略分類定時(shí)式脫機(jī)控制系統(tǒng)

利用交通流歷史及現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行脫機(jī)優(yōu)化處理，得出多時(shí)段的最優(yōu)信號(hào)配時(shí)方案，存入控制器或控制計(jì)算機(jī)內(nèi)，對(duì)整個(gè)區(qū)域交通實(shí)施多時(shí)段定時(shí)控制。系統(tǒng)只有在網(wǎng)絡(luò)交通條件發(fā)生重大變化，原信號(hào)配時(shí)方案不能滿足要求時(shí)，才重新對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一次交通量數(shù)據(jù)采集、處理，進(jìn)而更新信號(hào)配時(shí)方案。特點(diǎn)：定時(shí)式脫機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠且效益投資比高，但不能及時(shí)響應(yīng)交通流的隨機(jī)變化，因此當(dāng)交通量數(shù)據(jù)過(guò)時(shí)后，控制效果明顯下降。6.1交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述b.感應(yīng)式聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)路網(wǎng)上的車輛檢測(cè)器，實(shí)時(shí)采集交通量數(shù)據(jù)，進(jìn)行交通模型辯識(shí)，進(jìn)而得到與配時(shí)參數(shù)有關(guān)的優(yōu)化問(wèn)題，在線求解該問(wèn)題即獲得配時(shí)方案，然后對(duì)區(qū)域內(nèi)的交通信號(hào)實(shí)施控制。

感應(yīng)式聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)交通流的隨機(jī)變化，控制效果好，但控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資高、對(duì)設(shè)備可靠性要求高。目前比較成熟的在線控制系統(tǒng)有：英國(guó)的SCOOT（SplitCycleOffsetOptimizationTechnique）系統(tǒng)，澳大利亞的SCATS（SydneyCoordinatedAdaptiveTrafficSystem）系統(tǒng)等。6.1交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述6.1交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述集中式控制結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是：①大量數(shù)據(jù)的集中處理及整個(gè)系統(tǒng)的集中控制，需要龐大的通信傳輸系統(tǒng)和巨大的存儲(chǔ)容量；②控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性較差，控制區(qū)域范圍較小。目前集中式控制結(jié)構(gòu)已經(jīng)很少采用。6.1交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述（2）分層式控制結(jié)構(gòu)

在系統(tǒng)中，上層控制主要接受來(lái)自下層控制的決策信息，并對(duì)這些決策信息進(jìn)行整體協(xié)調(diào)分析，從全系統(tǒng)戰(zhàn)略目標(biāo)考慮修改下層控制的決策；下層控制則根據(jù)上層控制確定的控制策略，確定或調(diào)整自身的控制方案。這種結(jié)構(gòu)可以避免集中控制結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，且有降級(jí)控制的功能，提高了系統(tǒng)的可靠性，但需增加設(shè)備，投資較高。6.1交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述①第一級(jí)位于交叉口，由交叉口信號(hào)控制機(jī)組成，包括功能：a.監(jiān)視設(shè)備故障(檢測(cè)器、信號(hào)燈和其它局部控制設(shè)施)；b.收集檢測(cè)數(shù)據(jù)；c.把交通流和設(shè)備性能等數(shù)據(jù)傳送到第二級(jí)控制；d.接受上級(jí)下達(dá)的指令并按指令操作。②第二級(jí)位于所控制區(qū)域內(nèi)的比較中心的位置，功能包括：a.監(jiān)視從第一級(jí)控制送來(lái)的交通流和設(shè)備性能的數(shù)據(jù)并傳到第三級(jí)控制中心；b.決定要執(zhí)行的控制類型，選擇控制方法并協(xié)調(diào)第一級(jí)控制。③第三級(jí)位于交通控制中心，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。控制中心能監(jiān)視控制區(qū)域內(nèi)任一信號(hào)交叉口的數(shù)據(jù)，接收、處理相關(guān)數(shù)據(jù)，確定第二級(jí)控制的控制策略，并提供監(jiān)視和顯示設(shè)備。6.1交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述多級(jí)控制的優(yōu)點(diǎn)包括：①通過(guò)數(shù)據(jù)的預(yù)處理和集中傳輸，能減少傳輸費(fèi)用；②系統(tǒng)不依賴于一個(gè)控制中心或集中的傳輸網(wǎng)絡(luò)，具有很高的可靠性；③能處理的實(shí)時(shí)單元(檢測(cè)器、交叉口信號(hào)機(jī)等)的容量較大；④控制方法和執(zhí)行能力比較靈活。

多級(jí)控制的缺點(diǎn)是：①需要的設(shè)備多，系統(tǒng)成本高；②設(shè)備維護(hù)比較復(fù)雜；③控制程序較復(fù)雜。6.1交通信號(hào)控制系統(tǒng)概述6.1概述6.2城市交通控制的基本理論和方法6.3定時(shí)式脫機(jī)控制系統(tǒng)6.4感應(yīng)式聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)6.5基于多智能體的區(qū)域交通控制系統(tǒng)6.2.1基本概念經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展，交通控制已經(jīng)形成了一套較為成熟的概念和方法，迄今為止，一些傳統(tǒng)的方法仍在繼續(xù)發(fā)揮著作用。平面交叉口一般可分為十字形、X形、T形、Y形和多路交叉口。6.2城市交通控制的基本理論和方法十字形交叉口X形交叉口T形交叉口Y字形交叉口多路形交叉口6.2.2.1步與步長(zhǎng)某一時(shí)刻，燈控路口各個(gè)方向各信號(hào)燈狀態(tài)所組成的一組確定的燈色狀態(tài)稱為步。例如：信號(hào)機(jī)在時(shí)刻7:30開機(jī)，此時(shí)方向1和方向3左轉(zhuǎn)綠箭頭燈和紅燈亮，方向2和方向6的紅燈亮，所有人行紅燈亮，若該狀態(tài)持續(xù)35s，則這是控制方案中的一步，其步長(zhǎng)為35s。6.2.2.2周期用于指揮交通的信號(hào)總是一步一步循環(huán)變化的，一個(gè)循環(huán)由有限個(gè)步構(gòu)成。一個(gè)循環(huán)內(nèi)各步的步長(zhǎng)之和稱為信號(hào)周期，用表示。6.2城市交通控制的基本理論和方法若一個(gè)循環(huán)有n步，各步步長(zhǎng)分別為t1,t2,…,tn

則

C=t1+t2+…+tn6.2.2.3相位在交通控制中，為了避免平面交叉口上各個(gè)方向交通流之間的沖突，通常采用分時(shí)通行的方法，即在一個(gè)周期的某一個(gè)時(shí)間段，交叉口上某一支或幾支交通流具有通行權(quán)，而與之沖突的其他交通流不能通行。在一個(gè)周期內(nèi)，平面交叉口上某一支或幾支交通流所獲得的通行權(quán)稱為信號(hào)相位，簡(jiǎn)稱相位，一個(gè)周期內(nèi)有幾個(gè)信號(hào)相位，則稱該信號(hào)系統(tǒng)為幾相位系統(tǒng)。6.2城市交通控制的基本理論和方法相位1相位2相位3相位46.2.2.4綠信比在一個(gè)信號(hào)周期中，各相位的有效綠燈時(shí)間與周期長(zhǎng)度的比稱為綠信比。若設(shè)tGi為第i個(gè)相位信號(hào)的有效綠燈時(shí)間，C為周期長(zhǎng)度，則該相信號(hào)的綠信比為綠信比反應(yīng)了該信號(hào)相位交通流在一個(gè)周期中需要綠時(shí)的大小。第i相信號(hào)的有效綠燈時(shí)間按下式計(jì)算：6.2城市交通控制的基本理論和方法式中，Gi、Yi、li分別為第i相信號(hào)的綠燈時(shí)間、黃燈時(shí)間和損失時(shí)間。

損失時(shí)間的含義：在一個(gè)信號(hào)相位上，綠燈時(shí)間和黃燈時(shí)間之和為車輛的可通行時(shí)間，然而，可通行時(shí)間并不能全部得到充分利用，當(dāng)綠燈信號(hào)開啟時(shí)，排隊(duì)車輛需要起動(dòng)和加速，因而開始時(shí)車輛的駛出率是不高的，于是導(dǎo)致一部分損失時(shí)間；而在綠燈關(guān)閉，黃燈開啟時(shí)，車輛已不允許越過(guò)停車線，只有綠燈期間已經(jīng)越過(guò)停車線的車輛可以繼續(xù)通行。因此，這段時(shí)間里的車流量由大變小，逐漸下降到零，所以黃燈時(shí)間亦有一部分損失掉。6.2城市交通控制的基本理論和方法6.2.2.5相位差（Offset）相位差是交通干線協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要概念，用tos表示。相位差分絕對(duì)相位差和相對(duì)相位差。相位差是指相鄰兩信號(hào)的綠燈或紅燈的起點(diǎn)或中點(diǎn)之間的時(shí)間之差。若使用綠燈起點(diǎn)作為時(shí)差的標(biāo)點(diǎn)，則稱為“綠時(shí)差”。為使車輛通過(guò)聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)信號(hào)控制系統(tǒng)時(shí)，能連續(xù)通過(guò)盡可能多的綠燈，應(yīng)使下游交叉口信號(hào)的綠燈，正好在上游交叉口綠燈駛出車輛剛到達(dá)之前啟亮，也就是使相鄰信號(hào)間的綠時(shí)差與車輛在其間的行程時(shí)間相適應(yīng)，所以綠時(shí)差是信號(hào)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制的關(guān)鍵參數(shù)。6.2城市交通控制的基本理論和方法6.2城市交通控制的基本理論和方法6.2.2.6通行能力通行能力是指單位時(shí)間內(nèi)連續(xù)通過(guò)車輛的能力，包括路段通行能力和路口通行能力。路段通行能力是指在單位時(shí)間內(nèi)路段某截面能通過(guò)的最大車輛數(shù)；路口通行能力是指在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入路口的最大車輛數(shù)，其單位是PCU/h。qc=qs×teg/Cqc為路口某一入口處車道的通行能力，qs為入口車道的飽和流量，teg為某相信號(hào)的有效綠燈時(shí)間，C為信號(hào)周期長(zhǎng)度6.2城市交通控制的基本理論和方法6.2.3交通模型及有關(guān)概念交通模型是描述交通流狀態(tài)變量隨時(shí)間和空間變化、分布規(guī)律及與交通控制變量之間關(guān)系的方程式或映射。根據(jù)描述的對(duì)象不同可以分為微觀模型和宏觀模型。微觀模型描述單個(gè)車輛的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；宏觀模型描述車流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。交通控制系統(tǒng)中主要采用的是宏觀模型。6.2.3.1宏觀穩(wěn)態(tài)交通的基本特征宏觀模型的基本特征主要用交通流量、交通密度和空間平均車速等描述。6.2城市交通控制的基本理論和方法（1）速度與密度的關(guān)系(2)流量與密度的關(guān)系6.2城市交通控制的基本理論和方法（3）流量與速度的關(guān)系6.2.3.2連續(xù)交通流模型對(duì)于正常的交通流，可以假定流量q(x,t)、密度p(x,t)和速度v(x,t)都是位置x和時(shí)間t的連續(xù)、可微的函數(shù)。6.2.3.3城市道路交通模型城市道路的特點(diǎn)是存在大量的平面交叉口，不同方向車流的沖突也在此發(fā)生。因此，研究城市道路交通時(shí)，重點(diǎn)應(yīng)集中在交叉口的交通特征上。6.2.3.4高速公路交通模型6.2城市交通控制的基本理論和方法將高速公路按實(shí)際幾何情況和交通情況劃分為若干路段。每個(gè)路段內(nèi)交通狀態(tài)可近似認(rèn)為是均勻的，即流量、密度和速度不變，且每一路段內(nèi)車道數(shù)目不變，至多包含一個(gè)入口和一個(gè)出口。6.2.4基本的交通控制方法單路口的交通信號(hào)控制是最基本的交通控制形式，也是線控和面控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其控制目標(biāo)是通過(guò)合理的信號(hào)配時(shí)，消除或減少各向交通流的沖突點(diǎn)，同時(shí)使車輛和行人的總延誤時(shí)間最小。單路口的交通信號(hào)控制主要分為定時(shí)控制、感應(yīng)控制、實(shí)時(shí)自適應(yīng)控制等。6.2城市交通控制的基本理論和方法6.2.4.1信號(hào)控制下的車輛運(yùn)動(dòng)過(guò)程及車輛延誤信號(hào)控制下的交叉口的車輛運(yùn)動(dòng)過(guò)程：車輛到達(dá)交叉口的數(shù)量和到達(dá)的時(shí)間間隔是隨機(jī)變化的，因此，在每個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，總有一部分車輛遇到紅燈信號(hào)，需要減速并停車等待。當(dāng)紅燈信號(hào)結(jié)束轉(zhuǎn)為綠燈信號(hào)時(shí)，等待的車輛要啟動(dòng)、加速并通過(guò)交叉口。還有一種情況就是一部分車輛到達(dá)停車線前，車輛只是減速，而未真正停止前進(jìn)。車輛通過(guò)交叉口的延誤時(shí)間主要受車輛到達(dá)率和交叉口的通行能力的影響。在交叉口通行能力不變的情況下，延誤時(shí)間主要取決于車輛到達(dá)率。設(shè)車輛的到達(dá)率為q(PCU/h)，同時(shí)設(shè)綠燈期間車輛的駛出率為s(PCU/h)，進(jìn)口道周期時(shí)間，綠燈時(shí)間tg和紅燈時(shí)間tr。則信號(hào)周期長(zhǎng)度為C=tg+tr。6.2城市交通控制的基本理論和方法在紅燈期間，車流的駛出率為0，車輛排隊(duì)等待，當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為綠色時(shí)，排隊(duì)車輛以s駛出率離開交叉口。綠燈開啟后g0時(shí)間內(nèi)，隊(duì)長(zhǎng)消失。此時(shí)到達(dá)車輛以到達(dá)率q離開交叉口，直到信號(hào)變紅為止。斜率=s斜率=qg0trtgC時(shí)間累計(jì)到達(dá)流量車輛到達(dá)和駛離交叉口的過(guò)程隊(duì)長(zhǎng)消散所需時(shí)間g0由下式計(jì)算：為保證每個(gè)周期時(shí)間內(nèi)排隊(duì)車輛能消散，必須每個(gè)周期內(nèi)車輛的總延誤td等于陰影部分三角形面積，即6.2城市交通控制的基本理論和方法6.2.4.2信號(hào)控制的配時(shí)設(shè)計(jì)對(duì)單路口的信號(hào)控制來(lái)說(shuō)，評(píng)價(jià)其配時(shí)方案是否最佳的主要指標(biāo)有延誤時(shí)間、通行能力和交通事故次數(shù)等。延誤時(shí)間是駕駛員最關(guān)心的指標(biāo)，而且也容易折合成經(jīng)濟(jì)指標(biāo)?？偟难诱`時(shí)間最小計(jì)算最佳的周期長(zhǎng)度按各向?yàn)榕R界車道的交通量作正比例分配各相位的綠燈時(shí)間6.2城市交通控制的基本理論和方法6.2.4.3感應(yīng)控制定時(shí)控制方法是目前使用最廣的一種控制方式，其配時(shí)方案是根據(jù)交通調(diào)查所得到的歷史數(shù)據(jù)制定的，而且一經(jīng)確定，則維持不變，直到下次重新進(jìn)行交通調(diào)查。這種方式不適應(yīng)于交通流的隨機(jī)變化。為了克服這種現(xiàn)象，必須采用閉環(huán)控制，首先檢測(cè)某車道是否有車輛到達(dá)，然后再?zèng)Q定是否給該車道開綠燈。即感應(yīng)控制。感應(yīng)控制從實(shí)施方式來(lái)看可分為兩種：一種是半感應(yīng)控制，即在交叉口處將檢測(cè)器安裝在次干道上，根據(jù)次干道的交通需求進(jìn)行信號(hào)控制；另外一種是全感應(yīng)控制，即在交叉口的所有入口道上均安裝檢測(cè)器，根據(jù)所有入口道的交通需求進(jìn)行控制。主干道次干道停止線線圈半感應(yīng)控制示意圖主干道綠燈次干道有車嗎？主干道最小綠時(shí)結(jié)束否？次干道綠燈次干道繼續(xù)來(lái)車否？次干道最大綠時(shí)到否？無(wú)否否到否是是是半感應(yīng)控制流程圖感應(yīng)式信號(hào)控制控制器內(nèi)預(yù)設(shè)一個(gè)“初期綠燈時(shí)間”，到初期綠燈時(shí)間結(jié)束時(shí)，如在一個(gè)預(yù)置的時(shí)間間隔內(nèi)無(wú)后續(xù)車輛到達(dá)，則更換相位，如檢測(cè)到有有后續(xù)車輛到達(dá)，則每測(cè)得一輛車，綠燈延長(zhǎng)一個(gè)預(yù)置的“單位綠燈延長(zhǎng)時(shí)間”，如果一直連續(xù)有車，延遲到“極限延長(zhǎng)時(shí)間”時(shí)，強(qiáng)行換相位。6.2城市交通控制的基本理論和方法感應(yīng)信號(hào)控制原理圖GmaxGminGuG6.2城市交通控制的基本理論和方法感應(yīng)信號(hào)控制關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置Gmin（1）保證停在檢測(cè)線和停止線之間的車輛全部駛出所需要的最短時(shí)間；（2）保證行人安全過(guò)街所需要的時(shí)間（3）保證非機(jī)動(dòng)車車安全過(guò)街所需要的時(shí)間6.2城市交通控制的基本理論和方法感應(yīng)信號(hào)控制關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置（1）必須能使車輛從檢測(cè)器所在位置開出停車線；（2）只滿足已經(jīng)停在檢測(cè)器范圍內(nèi)的車輛，而不應(yīng)該等待不緊跟隨的車輛；（3）要與被檢測(cè)到的車道數(shù)結(jié)合起來(lái)；Gu6.2城市交通控制的基本理論和方法感應(yīng)信號(hào)控制關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置按信號(hào)最佳周期時(shí)長(zhǎng)及綠信比分配到各相位的最佳時(shí)間，一般在30－60sGmax6.2城市交通控制的基本理論和方法感應(yīng)信號(hào)控制的實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)是在定時(shí)信號(hào)內(nèi)部的一種微調(diào)；正確配時(shí)感應(yīng)信號(hào)控制在運(yùn)行中不應(yīng)經(jīng)常出現(xiàn)綠燈極限時(shí)間，否則實(shí)際上是按定時(shí)信號(hào)機(jī)在操作。6.2城市交通控制的基本理論和方法自適應(yīng)信號(hào)控制信號(hào)配時(shí)以綜合目標(biāo)最優(yōu)為目的綜合目標(biāo)包括：延誤時(shí)間停車次數(shù)、擁擠程度、油耗、環(huán)境污染等。兩個(gè)關(guān)鍵步驟：（1）建立目標(biāo)函數(shù)及約束條件（2）模型求解6.2城市交通控制的基本理論和方法建立目標(biāo)函數(shù)-以延誤時(shí)間為例戰(zhàn)略檢測(cè)器：獲取上游各流向的交通需求信息，以便計(jì)算交叉口性能指標(biāo)參數(shù)，判斷超長(zhǎng)排隊(duì)情況；離停車線150~250米；戰(zhàn)術(shù)檢測(cè)器：用于統(tǒng)計(jì)各流向車流的駛離情況，并進(jìn)行綠信比微調(diào)；離停車線3米左右6.2城市交通控制的基本理論和方法模型的基本假定：1.任何流向的車流排隊(duì)長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)上游戰(zhàn)略檢測(cè)器的位置（即非過(guò)飽和條件）；2.

檢測(cè)器無(wú)故障；3.

排隊(duì)車輛數(shù)以標(biāo)準(zhǔn)車（pcu）計(jì)；4.忽略車流的“平均無(wú)阻滯行程時(shí)間”（從上游檢測(cè)器行駛到下游排隊(duì)隊(duì)尾所需的行程時(shí)間）6.2城市交通控制的基本理論和方法6.1概述6.2城市交通控制的基本理論和方法6.3定時(shí)式脫機(jī)控制系統(tǒng)6.4感應(yīng)式聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)6.5基于多智能體的區(qū)域交通控制系統(tǒng)系統(tǒng)主要組成部分：1）仿真模型：用來(lái)模擬在信號(hào)燈控制下交通網(wǎng)上的車輛行駛狀況，以便計(jì)算在一組給定的信號(hào)配時(shí)方案下交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行指標(biāo)。2）信號(hào)配時(shí)優(yōu)化過(guò)程：改變信號(hào)配時(shí)方案并確定系統(tǒng)性能指標(biāo)，經(jīng)過(guò)反復(fù)試算和搜索得到最佳配時(shí)方案。定時(shí)式脫機(jī)控制系統(tǒng)－TRANSYT定時(shí)式脫機(jī)控制系統(tǒng)－TRANSYT網(wǎng)絡(luò)幾何尺寸及網(wǎng)絡(luò)交通流信息新的信息配時(shí)優(yōu)化數(shù)據(jù)最佳信號(hào)配時(shí)初始信號(hào)配時(shí)優(yōu)化過(guò)程仿真模型效能指標(biāo)PI網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的延誤及停車次數(shù)周期流量圖TRANSYT基本原理圖1）交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖式圖式由“節(jié)點(diǎn)”和“節(jié)點(diǎn)”之間的“連線”組成。在交通網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖上，每一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”代表一個(gè)由信號(hào)燈控制的交叉口；每一條“連線”表示一股駛向下游一個(gè)“節(jié)點(diǎn)”的單向車流?！斑B線”不可與“車道”混為一談，一條“連線”可以代表一條或幾條車道上的車流，而一個(gè)進(jìn)口道上的幾條車道則可用一條或數(shù)條“連線”來(lái)表示。2）周期流量變化圖式

周期流量變化圖式是縱坐標(biāo)表示交通量，橫坐標(biāo)表示時(shí)間(以一個(gè)周期時(shí)長(zhǎng)為限)的交通量在一個(gè)周期內(nèi)隨時(shí)間變化的一種柱狀圖。TRANSYT仿真模型的幾個(gè)主要環(huán)節(jié)：3）車流在連線上運(yùn)行狀況的模擬為描述車流在一條連線上運(yùn)行的全過(guò)程，TRANSYT使用如下三種周期流量圖式：(1)到達(dá)流量圖式(簡(jiǎn)稱“到達(dá)”圖式)。這一圖式表示車流在不受阻滯的情況下，到達(dá)下游停車線的到達(dá)率變化情況。(2)駛出流量圖式(簡(jiǎn)稱“駛出”圖式)。這一種圖式描述了車流離開下游交叉口時(shí)的實(shí)際流量的變化情況。(3)飽和駛出圖式(簡(jiǎn)稱“滿流”圖式)。4）車輛的平均延誤時(shí)間及停車次數(shù)效能指標(biāo)PI“爬山法”優(yōu)化計(jì)算原理相位差的優(yōu)化初始配時(shí)方案向“+”方向調(diào)步長(zhǎng)PI下降再向“+”方調(diào)步長(zhǎng)PI下降PI上升向“+”調(diào)整成功PI下降再向“-”方調(diào)步長(zhǎng)PI下降PI上升向“-”調(diào)整成功向“-”方向調(diào)步長(zhǎng)PI上升PI上升維持初始方案TRTANSYT優(yōu)化算法-“爬山法”流程6.1概述6.2城市交通控制的基本理論和方法6.3定時(shí)式脫機(jī)控制系統(tǒng)6.4感應(yīng)式聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)6.5基于多智能體的區(qū)域交通控制系統(tǒng)SCOOT系統(tǒng)SCOOT(Split-Cycle-OffsetOptimizationTechnique)即“綠信比——周期長(zhǎng)——相位差優(yōu)化技術(shù)”是一種對(duì)交通信號(hào)網(wǎng)實(shí)行實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制的自適應(yīng)系統(tǒng)，由英國(guó)TRRL（運(yùn)輸與道路研究所）于1973年開始研究開發(fā)，1979年正式投入使用。與TRANSYT的比較：1.在TRANSYT的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其模型及優(yōu)化原理均與TRANSYT相似。2.SCOOT是方案形成式的控制系統(tǒng)，通過(guò)安裝于各交叉口每條進(jìn)口道最上游的車輛檢測(cè)器所采集的車輛到達(dá)信息，聯(lián)機(jī)處理，形成控制方案，連續(xù)地實(shí)時(shí)調(diào)整綠信比、周期時(shí)長(zhǎng)及相位差等參數(shù)，使之同變化的交通流相適應(yīng)。3.SCOOT優(yōu)化采用小步長(zhǎng)漸近尋優(yōu)方法，無(wú)需過(guò)大的計(jì)算量。此外，對(duì)道路網(wǎng)上可能出現(xiàn)的交通擁擠和阻塞情況，SCOOT有專門的監(jiān)視和應(yīng)對(duì)措施。SCOOT系統(tǒng)基本原理圖檢測(cè)交通參數(shù)數(shù)據(jù)處理車隊(duì)散布模型車隊(duì)排隊(duì)模型效能指標(biāo)PI交通網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始配時(shí)方案信號(hào)配時(shí)優(yōu)化最佳信號(hào)配時(shí)方案信號(hào)控制機(jī)最優(yōu)？交通仿真模型新配時(shí)方案否是信號(hào)配時(shí)優(yōu)化輸入數(shù)據(jù)SCOOT主要環(huán)節(jié)——檢測(cè)1）檢測(cè)器的合適位置：設(shè)在離停車線有相當(dāng)距離的地點(diǎn)，一般設(shè)在上游交叉口的出口，離下游停車線盡量遠(yuǎn)。設(shè)置檢測(cè)地點(diǎn)應(yīng)該考慮的因素：（1）當(dāng)兩交叉口間有支線或中間出入口，且其交通量大于干線流量的10%，應(yīng)該盡量把檢測(cè)器設(shè)在支線或中間出入口下游（2）檢測(cè)器應(yīng)設(shè)在公共交通停靠站下游，避免其他車輛因繞道而漏檢；（3）設(shè)在行人過(guò)街橫道下游，檢測(cè)器離過(guò)街橫道至少30m；（4）設(shè)在離下游停車距離至少相當(dāng)于行車時(shí)間8-12s的路程或一個(gè)周期內(nèi)車輛最大排隊(duì)長(zhǎng)度以上。SCOOT主要環(huán)節(jié)——檢測(cè)這樣的好處：（1）可實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)周流量，實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)到達(dá)停車線的周期流量圖；（2）實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)周排隊(duì)長(zhǎng)度，避免因車輛隊(duì)尾越過(guò)上游交叉口而加劇交通堵塞；（3）可實(shí)時(shí)檢測(cè)車輛擁擠程度。2）檢測(cè)數(shù)據(jù)類型：交通量，占用時(shí)間及占用率，擁擠程度。SCOOT主要環(huán)節(jié)——子區(qū)事先劃定子區(qū)域，不能合并，也不能分拆，但可以在子區(qū)中有雙周期交叉口。SCOOT主要環(huán)節(jié)——模型1）周期流量圖——車隊(duì)預(yù)測(cè):根據(jù)檢測(cè)器檢測(cè)到交通信息（交通量及占用時(shí)間）經(jīng)實(shí)時(shí)處理后，實(shí)時(shí)繪制成檢測(cè)器斷面上的車輛到達(dá)周期流量圖，然后在檢測(cè)斷面的周期流量圖上，通過(guò)車流離散模型預(yù)測(cè)到達(dá)停車線的周期流量，即到達(dá)圖式。2）排隊(duì)預(yù)測(cè)3）擁擠預(yù)測(cè)：為控制排隊(duì)延伸到上游交叉口，必須控制受阻排隊(duì)長(zhǎng)度。交通模型根據(jù)檢測(cè)的占用率計(jì)算擁擠系數(shù)，可以反映車輛受阻程度，同時(shí)因檢測(cè)器設(shè)在靠近上游交叉口的出口道上，因此當(dāng)檢測(cè)器測(cè)得有車停在檢測(cè)器上時(shí)，表明排隊(duì)即將延伸到上游交叉口。4）效能預(yù)測(cè)用延誤和停車數(shù)加權(quán)值之和或油耗作為綜合交通指標(biāo)PI，有時(shí)也用擁擠系數(shù)作為效能指標(biāo)之一。指標(biāo)的選取可視控制決策而定，例如，在高峰時(shí)以降低車輛延誤為主要控制目標(biāo)，在短距離交叉口間，考慮要避免車輛排隊(duì)堵塞上游交叉口，可把擁擠系數(shù)作為控制目標(biāo)之一；另外，SCOOT把飽和度作為優(yōu)選周期長(zhǎng)的依據(jù)，因?yàn)轱柡投入S周期長(zhǎng)的加長(zhǎng)而降低，飽和度達(dá)到100%時(shí)，勢(shì)必發(fā)生嚴(yán)重的交通阻塞，所以控制飽和度不超過(guò)90%。模仿車流從上游交叉口停車線上綠燈時(shí)駛出到下游交叉口遇紅燈在停車線前停車排隊(duì)的全過(guò)程，可分為三個(gè)過(guò)程：a.上游交叉口車流在綠燈時(shí)駛出停車線的過(guò)程，SCOOT系統(tǒng)需要在交叉口出口道部分設(shè)置車輛檢測(cè)設(shè)施。檢測(cè)設(shè)施傳感器測(cè)得車輛通過(guò)的信號(hào)傳至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)把這些信號(hào)處理成仿真的“周期流量圖”。b.兩交叉口間路段上車輛行駛過(guò)程，SCOOT系統(tǒng)模仿車輛在兩交叉口間路段上行駛時(shí)的實(shí)際形態(tài)：車流在上游交叉口停車線上紅燈時(shí)的排隊(duì)形態(tài)是一輛緊挨著一輛的壓縮形態(tài)。綠燈啟亮按序駛出停車線到路段上行駛時(shí)，由于各車車速的逐漸加快與參差不齊，逐漸分散拉開車距，呈分散形態(tài)，直到接近下游停車線遇紅燈時(shí)又排隊(duì)呈壓縮形態(tài)。C.下游交叉口車流在紅燈時(shí)到達(dá)停車線前的排隊(duì)過(guò)程。SCOOT系統(tǒng)用車流散布模型模仿車流在路段上的行駛過(guò)程，預(yù)測(cè)各車到達(dá)下游停車線前排隊(duì)隊(duì)尾的時(shí)刻，憑各輛車預(yù)測(cè)的到達(dá)時(shí)刻可處理成預(yù)測(cè)的排隊(duì)圖形。從排隊(duì)圖形計(jì)算排隊(duì)延誤時(shí)間或停車率等效能指標(biāo)。SCOOT主要環(huán)節(jié)——優(yōu)化1）優(yōu)化策略：對(duì)優(yōu)化配時(shí)參數(shù)隨交通需求的改變而作頻繁的適量調(diào)整，由頻繁調(diào)整的連續(xù)累計(jì)來(lái)適應(yīng)一個(gè)時(shí)段內(nèi)的交通變化趨勢(shì)，4大好處：（1）不會(huì)出現(xiàn)過(guò)大起落，可避免因配時(shí)突變而引起車流的不穩(wěn)定；（2）由于對(duì)配時(shí)參數(shù)只做適量的調(diào)整，大大簡(jiǎn)化了優(yōu)化算法，實(shí)時(shí)運(yùn)算的自適應(yīng)控制才可能得到實(shí)現(xiàn)；（3）頻繁的調(diào)整，可避免對(duì)車流狀況作長(zhǎng)時(shí)間預(yù)測(cè)的難題；（4）配時(shí)參數(shù)每次調(diào)整量不大，但因調(diào)整頻繁而總能跟蹤交通變化的趨勢(shì)。SCOOT主要環(huán)節(jié)——優(yōu)化（續(xù)）2）綠燈時(shí)長(zhǎng)優(yōu)化（1）對(duì)每個(gè)交叉口都單獨(dú)處理其綠燈時(shí)長(zhǎng)的優(yōu)化；（2）每一相位開始前幾秒鐘都要重新計(jì)算現(xiàn)行綠燈時(shí)長(zhǎng)是否需要調(diào)整；（3）綠燈時(shí)長(zhǎng)的調(diào)整量是4s；（4）優(yōu)選綠燈時(shí)長(zhǎng)，即以調(diào)整4s后的；（5）調(diào)整量4s是下一相位的所謂“周期性調(diào)整”，在下一次再要調(diào)整時(shí)，隨正負(fù)方向保留1s的所謂“趨勢(shì)性調(diào)整”，下一次的調(diào)整量即保留這1s基礎(chǔ)上再調(diào)整4s，以利于跟蹤在一個(gè)時(shí)段內(nèi)的交通變化趨勢(shì)。（6）定綠燈時(shí)長(zhǎng)時(shí)，還需要考慮交叉口總飽和度的最小、車輛排隊(duì)長(zhǎng)度、擁擠程度以及最短綠燈時(shí)長(zhǎng)的限制等因素。SCOOT主要環(huán)節(jié)——優(yōu)化（續(xù)）3）相位差優(yōu)化（1）優(yōu)化相位差，以子區(qū)為單位；（2）對(duì)每一交叉口，在每周期前都要作一次相位差優(yōu)化計(jì)算；（3）相位差的調(diào)整量也是4s；（4）優(yōu)化相位差的方法與優(yōu)化綠信比一樣，但以全部相鄰道路上的PI綜合最小為優(yōu)化目標(biāo)；（5）優(yōu)化相位差，必須考慮短距離交叉口間的排隊(duì)，SCOOT首先考慮這些交叉口間的通車連續(xù)性，必要時(shí)可犧牲長(zhǎng)連線上信號(hào)間的協(xié)調(diào)（可容納較多的排隊(duì)車輛），以保證短連線上不出現(xiàn)排隊(duì)堵塞上游交叉口的現(xiàn)象。SCOOT主要環(huán)節(jié)——優(yōu)化（續(xù)）4）周期長(zhǎng)優(yōu)化（1）優(yōu)化周期長(zhǎng)以子區(qū)為單位；（2）每隔2.5-5min對(duì)其子區(qū)每個(gè)交叉口的周期長(zhǎng)作一次運(yùn)算，以關(guān)鍵交叉口的周期長(zhǎng)作為子區(qū)內(nèi)的公用周期長(zhǎng)；（3）以子區(qū)內(nèi)關(guān)鍵交叉口的飽和度限于90%為目標(biāo)，飽和度小則遞減周期長(zhǎng)，減小通行能力可使飽和度上升，接近90%時(shí)停止降低周期長(zhǎng)；飽和度大則遞增周期長(zhǎng)，提高通行能力，可使飽和度下降；（4）周期長(zhǎng)的調(diào)整量為4-8s（5）在調(diào)整周期長(zhǎng)時(shí)，同時(shí)考慮選擇周期信號(hào)，如因配雙周期信號(hào)而能使整體PI最優(yōu)時(shí)，對(duì)選定的周期長(zhǎng)可另作調(diào)整；（6）還考慮最短周期長(zhǎng)與最大周期長(zhǎng)的限制；（7）在周期長(zhǎng)優(yōu)化中，不考慮交通擁擠系數(shù)，SCOOT只在綠信比和相位差優(yōu)化中考慮擁擠系數(shù)。信號(hào)控制系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)1）旅行時(shí)間2）通過(guò)交叉口所需停止、起動(dòng)次數(shù)以及等待信號(hào)次數(shù)3）延誤時(shí)間；4）擁擠時(shí)間（車輛排隊(duì)長(zhǎng)度）1）旅行時(shí)間通過(guò)某個(gè)區(qū)間所需要的總時(shí)間，包括停車等引起的延誤時(shí)間，但不包括車道以外的延誤時(shí)間和在車道上的停車時(shí)間。旅行時(shí)間的計(jì)測(cè)是為了把握路線全體或路線中比較長(zhǎng)的一段區(qū)間的交通狀況。根據(jù)旅行時(shí)間指標(biāo)，可以判定被測(cè)線路上的瓶頸地點(diǎn)和信號(hào)的系統(tǒng)時(shí)間排列是否合適測(cè)量方法有：實(shí)驗(yàn)車行走法、車牌號(hào)識(shí)別等方法。2）通過(guò)交叉口所需停止、起動(dòng)次數(shù)以及等待信號(hào)次數(shù)起停次數(shù)：指被測(cè)區(qū)間行走過(guò)程中，由于信號(hào)而停止，之后再起動(dòng)的次數(shù)；等待信號(hào)次數(shù)：指到通過(guò)信號(hào)時(shí)為止通行方向上相位的紅燈次數(shù)；兩者相互關(guān)聯(lián)。3）延誤時(shí)間指車輛在沒(méi)有信號(hào)和等待行列（包括加減速）的阻礙下行走所需時(shí)間和實(shí)際的旅行時(shí)間之差。（1）平均延誤：是作為在交叉口進(jìn)口道每臺(tái)車的平均延誤所定義的狀態(tài)量。（2）總延誤：是交叉口進(jìn)口道全部車輛延誤的合計(jì)，可作為飽和程度的指標(biāo)和控制效率的指標(biāo)。（3）交叉口的延誤模型平均延誤s-飽和交通流量q-流入交通流量

-飽和度R-該交通流所面臨的紅燈時(shí)間（包括損失時(shí)間）C-周期長(zhǎng)G-綠燈時(shí)間比（g=G/C=(C-R)/C)假設(shè)交通流的到達(dá)分布為泊松分布時(shí)，每臺(tái)流入車輛的平均延誤為4）擁擠時(shí)間（車輛排隊(duì)長(zhǎng)度）擁擠長(zhǎng)度是滯留在作為瓶頸口的交叉口（或某個(gè)地點(diǎn)）進(jìn)口道的車隊(duì)長(zhǎng)度。通常根據(jù)每5分鐘的車輛檢測(cè)器的數(shù)據(jù)來(lái)推算。擁擠時(shí)間是某個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)擁擠長(zhǎng)度的時(shí)間積分值，采用下式計(jì)算：LT——擁擠時(shí)間lt——t時(shí)刻擁擠長(zhǎng)度（km）

——量測(cè)時(shí)間間隔（通常5分鐘）這作為表示擁擠總量的指標(biāo)，用于擁擠對(duì)策的事前、事后評(píng)價(jià)。調(diào)查地點(diǎn)可選瓶頸交叉口、路段、區(qū)段等。6.1概述6.2城市交通控制的基本理論和方法6.3定時(shí)式脫機(jī)控制系統(tǒng)6.4感應(yīng)式聯(lián)機(jī)控制系統(tǒng)6.5基于多智能體的區(qū)域交通控制系統(tǒng)傳統(tǒng)交通控制系統(tǒng)的局限1）傳統(tǒng)的交通控制方法是通過(guò)對(duì)整個(gè)區(qū)域的路網(wǎng)及交通流進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象，在此基礎(chǔ)上通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)方法以及最優(yōu)控制理論求取最優(yōu)控制變量，以期對(duì)交通系統(tǒng)的整體控制達(dá)到最優(yōu)。但由于城市交通系統(tǒng)是一個(gè)典型的非線性、動(dòng)態(tài)時(shí)變的、不確定性的復(fù)雜大系統(tǒng)，要對(duì)它建立精確的數(shù)學(xué)模型是非常困難的，所采用的最優(yōu)算法在實(shí)際應(yīng)用中未必能達(dá)到最優(yōu)。另外，出于簡(jiǎn)化問(wèn)題和方便處理的目的，在建立交通模型和優(yōu)化算法時(shí)，往往采用了一些簡(jiǎn)單的確定性方法或人為設(shè)定一些理想化的假設(shè)條件，從而使系統(tǒng)本身具有難以克服的內(nèi)在缺陷。2）傳統(tǒng)的交通控制系統(tǒng)中信號(hào)配時(shí)方案主要是針對(duì)平緩交通流狀態(tài)，且大多數(shù)實(shí)時(shí)自適應(yīng)控制系統(tǒng)一般僅可對(duì)較小的交通流變化進(jìn)行限制性的適應(yīng)調(diào)整，而對(duì)由事故、施工等引起的交通流突然的、大幅度變化缺乏良好的應(yīng)對(duì)能力。分布式人工智能在20世紀(jì)70年代的后期出現(xiàn)了分布式人工智能（DAI：DistributedArtificialIntelligence）。分布式人工智能產(chǎn)生的原因主要在于：（1）單個(gè)智能系統(tǒng)的資源是有限的；（2）人類智能不僅表現(xiàn)在單個(gè)人的智能行為中，更表現(xiàn)在人類社會(huì)中各種組織及整個(gè)社會(huì)的智能行為中，DAI結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的AI更能符合人類智能的特點(diǎn)；（3）Internet網(wǎng)的出現(xiàn)，為DAI系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了必要的支持。智能體（Agent）的基本概念分布式人工智能主要研究在邏輯上或物理上分散的智能動(dòng)作者如何協(xié)調(diào)其智能行為，即協(xié)調(diào)它們的知識(shí)、技能和規(guī)劃，求解單目標(biāo)或多目標(biāo)問(wèn)題，為設(shè)計(jì)和建立大型復(fù)雜的智能系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作提供有效途徑。Agent的概念在國(guó)內(nèi)的文獻(xiàn)中有幾種翻譯方式：智能體、主體、代理等，但是最常見(jiàn)的是仍采用英文“Agent”。HyacinthS.Nwawa對(duì)于Agent的定義是這樣描述的：Agent是一種可以根據(jù)用戶的利益完成某些任務(wù)的軟件和/或硬件實(shí)體。MIT軟件研究小組認(rèn)為：Agent是一類嵌入復(fù)雜、動(dòng)態(tài)環(huán)境中的計(jì)算系統(tǒng)，它可以感知、作用于環(huán)境，并且希望通過(guò)動(dòng)作的執(zhí)行實(shí)現(xiàn)一定的目標(biāo)或任務(wù)。

在人工智能領(lǐng)域中，對(duì)于Agent的最初理解是“實(shí)時(shí)地與變化著的環(huán)境交互的規(guī)劃系統(tǒng)”，隨著研究的深入，對(duì)Agent增加了許多人類才具有的特征，如精神狀態(tài)、感情等，典型的有Shoham提出的BDI模型，即Agent具有信念（Belief）、愿望（Decision）、意向（Intention）等特點(diǎn)。信念是指Agent當(dāng)前的狀態(tài)，是關(guān)于自身、周圍環(huán)境和其他Agent的信息模型；愿望（或目標(biāo)）是系統(tǒng)期望的行為；意向是系統(tǒng)當(dāng)前或?qū)?lái)某個(gè)時(shí)刻將要執(zhí)行的任務(wù)。

可以清楚地看到，有許多相互聯(lián)系很少的研究領(lǐng)域在同時(shí)使用“Agent”這個(gè)術(shù)語(yǔ)。在信息技術(shù)領(lǐng)域中，Agent就可以指代許多不同的軟件概念：移動(dòng)代碼、分布式組件、智能路由器、網(wǎng)絡(luò)搜索工具、電子商務(wù)、機(jī)器人、界面動(dòng)畫顯示等。Agent的概念A(yù)gent的體系結(jié)構(gòu)所謂Agent的體系結(jié)構(gòu)是指如何用軟件或硬件的方式實(shí)現(xiàn)Agent。1）認(rèn)知型Agent

認(rèn)知型Agent是一個(gè)基于知識(shí)的系統(tǒng)，是從符號(hào)人工智能領(lǐng)域中直接沿襲而來(lái)的。這種Agent中包含顯式表示的符號(hào)模型，并且其決策過(guò)程是通過(guò)邏輯推理、模式匹配和符號(hào)操作實(shí)現(xiàn)的。采用這種結(jié)構(gòu)的Agent主要解決兩個(gè)基本問(wèn)題：（1）轉(zhuǎn)換問(wèn)題：如何在一定的時(shí)間內(nèi)將現(xiàn)實(shí)世界翻譯成一個(gè)準(zhǔn)確的、合適的符號(hào)描述；（2）表示/推理問(wèn)題：如何用符號(hào)表示復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體和過(guò)程，以及如何讓Agent在一定的時(shí)間內(nèi)根據(jù)這些信息進(jìn)行推理做出決策。Agent的概念內(nèi)部狀態(tài)信息融合知識(shí)庫(kù)規(guī)劃目標(biāo)動(dòng)作傳感器效應(yīng)器認(rèn)知型Agent環(huán)境認(rèn)知型Agent的結(jié)構(gòu)圖Agent的概念2）反應(yīng)型Agent這種類型的Agent中沒(méi)有實(shí)際的模型和規(guī)劃，僅有一些簡(jiǎn)單的行為模式，這些行為模式以刺激——反應(yīng)的方式對(duì)環(huán)境的改變做出反應(yīng)。當(dāng)前世界動(dòng)作傳感器效應(yīng)器反應(yīng)型Agent環(huán)境條件-動(dòng)作規(guī)則Agent的概念2）混和型Agent在Agent系統(tǒng)中包含兩個(gè)子系統(tǒng)：一個(gè)是認(rèn)知型子系統(tǒng)，含有用符號(hào)表示的世界模型，并用傳統(tǒng)人工智能中提出的方法生成規(guī)則并進(jìn)行相應(yīng)的決策；另一個(gè)子系統(tǒng)為反應(yīng)型，直接對(duì)環(huán)境中出現(xiàn)的一些緊急事件作出反應(yīng)。通常，反應(yīng)型子系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)比認(rèn)知型子系統(tǒng)高。建模決策生成反射規(guī)劃通訊感知行為預(yù)測(cè)一般情況緊急或簡(jiǎn)單情況協(xié)作與協(xié)商Agent外部世界其他AgentAgent的概念

多智能體系統(tǒng)是一個(gè)有組織、有序的智能體群體，共同工作在特定的環(huán)境中，每個(gè)智能體根據(jù)環(huán)境信息完成各自承擔(dān)的工作，也可以分工協(xié)作，合作完成特定的任務(wù)?；贛AS的控制系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)意義上的分散控制，它是把控制器當(dāng)作具有自治性和協(xié)作性的主動(dòng)行為能力的智能體，通過(guò)相關(guān)智能體的通信和任務(wù)分享進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)。Agent的概念基于多智能體的區(qū)域控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架多級(jí)遞階的層次結(jié)構(gòu)，每一級(jí)都由功能、結(jié)構(gòu)類似的智能體（Agent）組成，主要包括3類Agent:中心控制級(jí)Agent(CTA)，區(qū)域控制級(jí)Agent(ARA)和路口執(zhí)行級(jí)Agent(ISA)。各級(jí)Agent的功能1)中心控制級(jí)Agent整個(gè)系統(tǒng)的最高層,負(fù)責(zé)系統(tǒng)的整體管理、各區(qū)域控制級(jí)Agent之間的協(xié)調(diào)等,具有最高的決策權(quán)力。中心控制級(jí)Agent可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的交通運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估,根據(jù)各方面的匯總信息,進(jìn)行推理、規(guī)劃和決策,實(shí)現(xiàn)所有子區(qū)域控制系統(tǒng)間的協(xié)作。2)