張博陽(yáng)

摘 要：城市交通動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，不僅為交通安全提供了保障，而且節(jié)約了時(shí)間、資金，提供了無(wú)污染的環(huán)境。目前道路交叉口的交通控制系統(tǒng)存在問(wèn)題，這就要求設(shè)計(jì)和實(shí)施一個(gè)新的系統(tǒng)來(lái)解決交通擁堵問(wèn)題。本文研究了人工智能在先進(jìn)交通管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。適用于智能交通系統(tǒng)（ITS）的自主智能體、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和分布式人工智能系統(tǒng)的能力。人工智能技術(shù)在城市智能交通方面的應(yīng)用，通過(guò)使用自主智能代理，可以將高級(jí)自動(dòng)化與更高的靈活性和更好的性能結(jié)合起來(lái)。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù) 城市智能交通 應(yīng)用

Exploration of the Application of Artificial Intelligence Technology in Urban Intelligent Transportation

Zhang Boyang

Abstract：The development of urban traffic dynamic control system not only provides a guarantee for traffic safety， but also saves time and money， and provides a pollution-free environment. The current traffic control system at road intersections has problems， which requires the design and implementation of a new system to solve the traffic congestion problem. This paper studies the application of artificial intelligence in advanced traffic management systems， which is featured with the capabilities of autonomous agents， neural networks and distributed artificial intelligence systems suitable for intelligent transportation systems （ITS）. The application of artificial intelligence technology in urban intelligent transportation， through the use of autonomous intelligent agents， can combine advanced automation with higher flexibility and better performance.

Key words：artificial intelligence technology， urban intelligent transportation， application

1 引言

隨著人工智能、通信、計(jì)算機(jī)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，利用這些先進(jìn)技術(shù)改造傳統(tǒng)城市公路，建立新一代城市公路運(yùn)輸系統(tǒng)成為可能。城市公路智能運(yùn)輸系統(tǒng)是我國(guó)城市公路系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，也是城市公路的研究熱點(diǎn)。城市級(jí)的人工智能大腦，實(shí)時(shí)掌握著城市道路上通行車(chē)輛的軌跡信息，合理調(diào)配資源、疏導(dǎo)交通，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站、汽車(chē)站、商圈的大規(guī)模交通聯(lián)動(dòng)調(diào)度，提升整個(gè)城市的運(yùn)行效率，為居民的出行暢通提供保障。

2 人工智能技術(shù)在城市智能交通方面的應(yīng)用重要性

目前65%的高峰時(shí)間在公路和城市道路上旅行，10%的每日城市旅行是在擁擠的條件下進(jìn)行的。現(xiàn)有的道路網(wǎng)絡(luò)無(wú)法應(yīng)付日益增長(zhǎng)的需求，已被確定為十年中最緊迫的基礎(chǔ)設(shè)施問(wèn)題之一。近幾十年來(lái)，交通問(wèn)題已成為一種社會(huì)和經(jīng)濟(jì)上的尷尬：交通擁堵、道路安全惡化、移動(dòng)性倒退和交通對(duì)環(huán)境的影響被廣泛認(rèn)為是重要的問(wèn)題。過(guò)去的習(xí)慣是用更多更寬的道路來(lái)應(yīng)對(duì)日益增加的擁堵，目前正在讓位于更復(fù)雜的管理和控制系統(tǒng)以及道路定價(jià)政策。當(dāng)出現(xiàn)不良情況時(shí)，交通管理或控制系統(tǒng)應(yīng)調(diào)用適當(dāng)?shù)母深A(yù)行動(dòng)。所需的系統(tǒng)應(yīng)該是智能的，并且能夠基于驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)操作，它將比現(xiàn)有的應(yīng)用程序相互連接。一個(gè)集成的動(dòng)態(tài)交通管理和信息系統(tǒng)（IDTMIS）的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一個(gè)包含所有與交通管理和交通控制相關(guān)的系統(tǒng)的框架，從而創(chuàng)建一個(gè)多用戶(hù)、多學(xué)科的交通管理系統(tǒng)，將所有應(yīng)用程序和參與交通運(yùn)輸?shù)娜思稍谝黄稹＿@個(gè)項(xiàng)目的目的是了解自治和分布式的適用性。交通工程領(lǐng)域中的人工智能系統(tǒng)。提高智能系統(tǒng)在自動(dòng)化方面的自主性是一個(gè)關(guān)鍵因素，其目的是減少對(duì)人類(lèi)干預(yù)的需求;幫助人們參加其他更復(fù)雜的程序，并在決策過(guò)程中提供智能協(xié)助。這對(duì)交通控制特別有幫助，因?yàn)樵S多簡(jiǎn)單的要求必須在連續(xù)的基礎(chǔ)上執(zhí)行。在自動(dòng)化和智能化系統(tǒng)的幫助下，人類(lèi)干預(yù)已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。通過(guò)智能自治Agent或智能子系統(tǒng)，可以將進(jìn)一步的自動(dòng)化與更多的靈活性和更好的性能結(jié)合起來(lái)。一個(gè)完整的動(dòng)態(tài)交通管理和控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)適應(yīng)和響應(yīng)交通狀況，并在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)保持其完整性和穩(wěn)定性。對(duì)綜合動(dòng)態(tài)交通管理和信息系統(tǒng)IDTMIS的初步調(diào)查，綜合系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)影響可能是重大的：更多的交通控制可能性、用戶(hù)之間的更多合作、較少的意外交通堵塞和更快的行程，因?yàn)楦玫念A(yù)測(cè)、更好的道路安全和所有交通（包括公共交通）的一體化。需要正確和綜合的數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理和交通管制行動(dòng)以及提供給公眾使用的旅行和交通信息。通過(guò)這種方式，為信息和交通管理和控制系統(tǒng)創(chuàng)造適當(dāng)?shù)沫h(huán)境。[1]

3 人工智能技術(shù)在城市智能交通方面的應(yīng)用

3.1 信號(hào)控制系統(tǒng)

信息技術(shù)（IT）對(duì)交通工程師和交通參與者都有著巨大的影響。簡(jiǎn)單的資料條文可改善提供交通的系統(tǒng)的效能：例如向司機(jī)提供路線(xiàn)建議，以及減少交通擠塞的潛力;司機(jī)在旅途中決定使用哪條道路及避免使用哪條道路，受他們的旅程目的、他們對(duì)地點(diǎn)和運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的個(gè)人知識(shí)、道路標(biāo)志及旅行資料傳遞的影響。在發(fā)生交通事故時(shí)，可以通過(guò)一條新的最優(yōu)路線(xiàn)將交通改道以避免擁堵。IT給出了技術(shù)框架，并可以提供這些操作所需的適當(dāng)工具。IT的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對(duì)于連接所有參與者和子系統(tǒng)具有重要意義。面向?qū)ο蠓椒▽?duì)于A(yíng)gent技術(shù)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。在交通管制方面，我們正目睹向以開(kāi)放的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的數(shù)字通信過(guò)渡。在ITS中允許使用主流通信手段具有一定的好處，因?yàn)閲?guó)際標(biāo)準(zhǔn)為更大的市場(chǎng)開(kāi)辟了道路，增加了可互換子系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)性供應(yīng)，降低了通信成本。由于數(shù)據(jù)傳輸不是本項(xiàng)目的主要問(wèn)題，我們只提供了一些有關(guān)信號(hào)控制系統(tǒng)要求的細(xì)節(jié)。這些系統(tǒng)需要在不同的代理和小而頻繁的消息子系統(tǒng)之間進(jìn)行定期、快速和可靠的傳輸，具有很高的完整性。通信類(lèi)型應(yīng)該是多播（對(duì)指定的代理組）或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（對(duì)單個(gè)代理）。對(duì)象模型的一個(gè)重要概念是嚴(yán)格定義對(duì)象的接口。有了這個(gè)嚴(yán)格的接口，就可以在不同的平臺(tái)上獲得運(yùn)行時(shí)支持。數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)通過(guò)代理進(jìn)行：客戶(hù)端向代理發(fā)送特定數(shù)據(jù)請(qǐng)求，代理找到包含數(shù)據(jù)端的服務(wù)器，然后交換數(shù)據(jù)。在這種實(shí)踐中，知道所有可能的數(shù)據(jù)服務(wù)器的所有服務(wù)器地址就變得過(guò)時(shí)了。該方法可以建立一個(gè)更開(kāi)放、更健壯的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)。[2]

人工智能將在完善交通控制系統(tǒng)和智能交通系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。人工智能技術(shù)可以幫助自動(dòng)調(diào)整交通信號(hào)時(shí)間以響應(yīng)交通情況，并能快速準(zhǔn)確地檢測(cè)交通狀況和事件的變化。目前最常用的人工智能技術(shù)有專(zhuān)家系統(tǒng)（E）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NN）、遺傳算法（GA）和模糊邏輯（FL）。Agent技術(shù)還沒(méi)有發(fā)展成無(wú)意義的商業(yè)技術(shù)，但似乎非?；祀s，其他人工智能技術(shù)也可以融入到代理中。

3.2 自適應(yīng)系統(tǒng)

在交集系統(tǒng)中，可以將幾個(gè)子系統(tǒng)統(tǒng)一在TSA中。專(zhuān)家系統(tǒng)，a代理的中心部分，充當(dāng)控制器。這個(gè)裝置有幾個(gè)輸入。首先是車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)，目前已實(shí)現(xiàn)為檢測(cè)器?？刂撇呗杂锌棺枞呗浴⒐粌?yōu)先策略和其他自適應(yīng)策略.最后，還與附近交叉口、城市交通管制中心、其他控制中心（公交路線(xiàn)指導(dǎo)等）的其他幾個(gè)代理人進(jìn)行了溝通。還有接線(xiàn)員?？刂破髟诓痪玫膶?lái)估計(jì)狀態(tài)，計(jì)算信號(hào)計(jì)劃來(lái)支持這些狀態(tài)，與其他代理進(jìn)行檢查，如果批準(zhǔn)，則計(jì)劃信號(hào)操作。單節(jié)點(diǎn)控制器通常使用基于約束條件的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法來(lái)評(píng)估和優(yōu)化周期。在動(dòng)脈和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，由于協(xié)調(diào)和同步，這一主題變得更加復(fù)雜。[3]代理在相互矛盾的動(dòng)作和同步動(dòng)作之間進(jìn)行協(xié)調(diào)和選擇。此外，由于決策不是集中控制的，代理獨(dú)立從可用的選項(xiàng)中選擇效率最高的決策。[4]在輸入和輸出中始終存在不確定性或模糊性。在大型UTCC系統(tǒng)中，根據(jù)觀(guān)察到的系統(tǒng)行為模式外推不太可能給出有效的預(yù)測(cè)，因?yàn)槟承┐頎顟B(tài)的變化可能會(huì)改變實(shí)際行為。[5]當(dāng)自治系統(tǒng)表現(xiàn)出復(fù)雜的行為時(shí)，特別是當(dāng)代理人能夠適應(yīng)新的情況時(shí)。換句話(huà)說(shuō)，它必須能夠根據(jù)外部變化調(diào)整其內(nèi)部變量。在這個(gè)過(guò)程中，甚至可以學(xué)習(xí)到新的規(guī)則。自適應(yīng)系統(tǒng)用來(lái)控制自身行為并對(duì)更高層次的控制器應(yīng)該是透明的，它可以而且應(yīng)該被認(rèn)為是其自身動(dòng)力學(xué)的一部分。

3.3 人工智能交通監(jiān)控系統(tǒng)

交通進(jìn)行監(jiān)控的常見(jiàn)方式便是道路上的攝像頭，智能交通監(jiān)控系統(tǒng)則可以通過(guò)計(jì)算機(jī)與攝像頭實(shí)現(xiàn)融合，以攝像頭為媒介通過(guò)圖像檢測(cè)和圖像識(shí)別技術(shù)來(lái)分析各個(gè)路段的交通狀況和車(chē)流量。智能交通系統(tǒng)可以放置在城市中的重大路段樞紐，對(duì)城市的重大出入口進(jìn)行檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止意外交通事故的產(chǎn)生，另外通過(guò)攝像頭對(duì)各個(gè)路段的車(chē)流量、車(chē)輛飽和度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，及時(shí)對(duì)交通信號(hào)燈做出智能化的調(diào)整，控制車(chē)輛的運(yùn)行和停留時(shí)間為緩解交通擁堵做出貢獻(xiàn)。除此之外，交通監(jiān)控系統(tǒng)還可以運(yùn)用在停車(chē)場(chǎng)，對(duì)停車(chē)場(chǎng)的空余車(chē)位進(jìn)行時(shí)刻記錄并對(duì)一些不合法的車(chē)輛做出相應(yīng)的處理。交通監(jiān)控系統(tǒng)可以更好的配合交通管理，達(dá)到綠色交通的目的。[6]

4 結(jié)束語(yǔ)

人工智能不斷發(fā)展和擴(kuò)大其影響范圍，智能交通在人工智能的幫組下已經(jīng)在領(lǐng)域內(nèi)取得了一定的成果，緩解了交通道路的壓力、縮短了市民出行的時(shí)間、加快了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是人工智能還需要不斷的發(fā)展和完善，爭(zhēng)取改善智能交通領(lǐng)域內(nèi)交通規(guī)劃不足、公交系統(tǒng)應(yīng)變能力不夠、停車(chē)設(shè)施供需不對(duì)應(yīng)等問(wèn)題。

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