基于多智能体切换控制的城市主干线交通信号优化研究

• 作 者: 丁传东
• 出 处: 兰州交通大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 主干线协调控制 多智能体 切换系统 Q学习算法 模糊推理

随着我国经济发展进入新时代,人民的生活需求随着经济的发展、社会的变迁和生活水平的提高而不断变化,特别在交通出行方面需求提高明显。城市汽车保有数量仍呈高速增长态势,城市超高的汽车拥有量也带来了交通拥堵等问题。鉴于城市交通信号控制系统的复杂性和较强的动态性、随机性,常规的信号控制方法的局限性,通过制定科学合理的城市智能交通控制方法,提高城市道路的通行能力就显得尤其重要。因此本文针对现有城市交通信号控制方法存在的缺点与不足,结合智能控制理论,在城市交叉口信号控制和主干线协调控制等方面进行了探讨分析。本文深入的分析研究了以下几个方面的内容:首先,阐述了主干线协调控制的基本思想,介绍了城市主干线交通信号控制参数及评价指标。对智能体交通信号控制的基本工作原理进行了描述。并介绍了以切换系统模型为基础来对信号交叉口进行建模、分析和研究的必要性。其次,根据多智能体技术与切换系统理论并结合城市交叉口信号控制特点,构建了基于多智能体的城市交叉口信号闭环混合控制结构,并且以此作为基础,依照人对多相位城市交叉路口交通指挥控制策略的决策过程,分别设计基于Q学习算法的路口智能体和基于多相位模糊相序优化的切换控制智能体。再次,将切换系统理论应用于城市交通控制建模研究当中,建立了基于切换系统的单交叉口交通流动态数学模型。使用闭环混合控制方法对切换系统交通流进行控制,以车辆的平均排队长度为评价指标,并结合交叉口交通流情况进行仿真分析,对本文提出的多相位闭环混合控制方法的有效性进行验证。最后,在单交叉口多相位闭环混合控制的基础上,设计了主干线协调控制智能体,并将混沌扰动引入到Q学习方法中以实现智能体智能化。构建了基于多智能体的两级递阶体系结构,并应用到以切换系统为理论基础的主干线交通动态数学模型。将城市交通控制中的全局寻优问题转化为求取混杂切换系统的最佳的相位切换时刻和转换顺序,从而达到对城市干线交通优化控制的目标。