探討人工智能技術(shù)在城市智能交通方面的應(yīng)用

張博陽

摘 要：城市交通動態(tài)控制系統(tǒng)的開發(fā)，不僅為交通安全提供了保障，而且節(jié)約了時間、資金，提供了無污染的環(huán)境。目前道路交叉口的交通控制系統(tǒng)存在問題，這就要求設(shè)計和實施一個新的系統(tǒng)來解決交通擁堵問題。本文研究了人工智能在先進交通管理系統(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，通過使用自主智能代理，可以將高級自動化與更高的靈活性和更好的性能結(jié)合起來。

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、計算機等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，利用這些先進技術(shù)改造傳統(tǒng)城市公路，建立新一代城市公路運輸系統(tǒng)成為可能。城市公路智能運輸系統(tǒng)是我國城市公路系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，也是城市公路的研究熱點。城市級的人工智能大腦，實時掌握著城市道路上通行車輛的軌跡信息，合理調(diào)配資源、疏導(dǎo)交通，實現(xiàn)機場、火車站、汽車站、商圈的大規(guī)模交通聯(lián)動調(diào)度，提升整個城市的運行效率，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行的?，F(xiàn)有的道路網(wǎng)絡(luò)無法應(yīng)付日益增長的需求，已被確定為十年中最緊迫的基礎(chǔ)設(shè)施問題之一。近幾十年來，交通問題已成為一種社會和經(jīng)濟上的尷尬：交通擁堵、道路安全惡化、移動性倒退和交通對環(huán)境的影響被廣泛認為是重要的問題。過去的習慣是用更多更寬的道路來應(yīng)對日益增加的擁堵，目前正在讓位于更復(fù)雜的管理和控制系統(tǒng)以及道路定價政策。當出現(xiàn)不良情況時，交通管理或控制系統(tǒng)應(yīng)調(diào)用適當?shù)母深A(yù)行動。所需的系統(tǒng)應(yīng)該是智能的，并且能夠基于驅(qū)動動態(tài)數(shù)據(jù)進行動態(tài)操作，它將比現(xiàn)有的應(yīng)用程序相互連接。一個集成的動態(tài)交通管理和信息系統(tǒng)（IDTMIS）的目標是開發(fā)一個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)建一個多用戶、多學科的交通管理系統(tǒng)，將所有應(yīng)用程序和參與交通運輸?shù)娜思稍谝黄稹＿@個項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)在自動化方面的自主性是一個關(guān)鍵因素，其目的是減少對人類干預(yù)的需求;幫助人們參加其他更復(fù)雜的程序，并在決策過程中提供智能協(xié)助。這對交通控制特別有幫助，因為許多簡單的要求必須在連續(xù)的基礎(chǔ)上執(zhí)行。在自動化和智能化系統(tǒng)的幫助下，人類干預(yù)已經(jīng)成為現(xiàn)實。通過智能自治Agent或智能子系統(tǒng)，可以將進一步的自動化與更多的靈活性和更好的性能結(jié)合起來。一個完整的動態(tài)交通管理和控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r適應(yīng)和響應(yīng)交通狀況，并在整個系統(tǒng)內(nèi)保持其完整性和穩(wěn)定性。對綜合動態(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、環(huán)境和社會影響可能是重大的：更多的交通控制可能性、用戶之間的更多合作、較少的意外交通堵塞和更快的行程，因為更好的預(yù)測、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以及提供給公眾使用的旅行和交通信息。通過這種方式，為信息和交通管理和控制系統(tǒng)創(chuàng)造適當?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 信號控制系統(tǒng)

信息技術(shù)（IT）對交通工程師和交通參與者都有著巨大的影響。簡單的資料條文可改善提供交通的系統(tǒng)的效能：例如向司機提供路線建議，以及減少交通擠塞的潛力;司機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、他們對地點和運輸網(wǎng)絡(luò)的個人知識、道路標志及旅行資料傳遞的影響。在發(fā)生交通事故時，可以通過一條新的最優(yōu)路線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工具。IT的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對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▽τ贏gent技術(shù)的實現(xiàn)具有重要意義。在交通管制方面，我們正目睹向以開放的國際標準為基礎(chǔ)的數(shù)字通信過渡。在ITS中允許使用主流通信手段具有一定的好處，因為國際標準為更大的市場開辟了道路，增加了可互換子系統(tǒng)的競爭性供應(yīng)，降低了通信成本。由于數(shù)據(jù)傳輸不是本項目的主要問題，我們只提供了一些有關(guān)信號控制系統(tǒng)要求的細節(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)之間進行定期、快速和可靠的傳輸，具有很高的完整性。通信類型應(yīng)該是多播（對指定的代理組）或點對點（對單個代理）。對象模型的一個重要概念是嚴格定義對象的接口。有了這個嚴格的接口，就可以在不同的平臺上獲得運行時支持。數(shù)據(jù)訪問通過代理進行：客戶端向代理發(fā)送特定數(shù)據(jù)請求，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)器地址就變得過時了。該方法可以建立一個更開放、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)可以幫助自動調(diào)整交通信號時間以響應(yīng)交通情況，并能快速準確地檢測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)還沒有發(fā)展成無意義的商業(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，可以將幾個子系統(tǒng)統(tǒng)一在TSA中。專家系統(tǒng)，a代理的中心部分，充當控制器。這個裝置有幾個輸入。首先是車輛檢測系統(tǒng)，目前已實現(xiàn)為檢測器?？刂撇呗杂锌棺枞呗?、公交優(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（公交路線指導(dǎo)等）的其他幾個代理人進行了溝通。還有接線員?？刂破髟诓痪玫膶砉烙嫚顟B(tài)，計算信號計劃來支持這些狀態(tài)，與其他代理進行檢查，如果批準，則計劃信號操作。單節(jié)點控制器通常使用基于約束條件的數(shù)學規(guī)劃方法來評估和優(yōu)化周期。在動脈和網(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作和同步動作之間進行協(xié)調(diào)和選擇。此外，由于決策不是集中控制的，代理獨立從可用的選項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)觀察到的系統(tǒng)行為模式外推不太可能給出有效的預(yù)測，因為某些代理狀態(tài)的變化可能會改變實際行為。[5]當自治系統(tǒng)表現(xiàn)出復(fù)雜的行為時，特別是當代理人能夠適應(yīng)新的情況時。換句話說，它必須能夠根據(jù)外部變化調(diào)整其內(nèi)部變量。在這個過程中，甚至可以學習到新的規(guī)則。自適應(yīng)系統(tǒng)用來控制自身行為并對更高層次的控制器應(yīng)該是透明的，它可以而且應(yīng)該被認為是其自身動力學的一部分。

3.3 人工智能交通監(jiān)控系統(tǒng)

交通進行監(jiān)控的常見方式便是道路上的攝像頭，智能交通監(jiān)控系統(tǒng)則可以通過計算機與攝像頭實現(xiàn)融合，以攝像頭為媒介通過圖像檢測和圖像識別技術(shù)來分析各個路段的交通狀況和車流量。智能交通系統(tǒng)可以放置在城市中的重大路段樞紐，對城市的重大出入口進行檢測和實時監(jiān)控，防止意外交通事故的產(chǎn)生，另外通過攝像頭對各個路段的車流量、車輛飽和度進行數(shù)據(jù)采集，及時對交通信號燈做出智能化的調(diào)整，控制車輛的運行和停留時間為緩解交通擁堵做出貢獻。除此之外，交通監(jiān)控系統(tǒng)還可以運用在停車場，對停車場的空余車位進行時刻記錄并對一些不合法的車輛做出相應(yīng)的處理。交通監(jiān)控系統(tǒng)可以更好的配合交通管理，達到綠色交通的目的。[6]

4 結(jié)束語

人工智能不斷發(fā)展和擴大其影響范圍，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間、加快了社會經(jīng)濟的發(fā)展。但是人工智能還需要不斷的發(fā)展和完善，爭取改善智能交通領(lǐng)域內(nèi)交通規(guī)劃不足、公交系統(tǒng)應(yīng)變能力不夠、停車設(shè)施供需不對應(yīng)等問題。

參考文獻：

[1]朱冬青.人工智能技術(shù)在城市智能交通方面的應(yīng)用研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2019，（32）：1583.DOI：10.12159/j.issn.2095-6630.2019.32.1531.

[2]羅征宇.人工智能技術(shù)在城市智能交通方面的應(yīng)用研究[J].通訊世界，2019，26（5）：244-245. DOI：10.3969/j.issn.1006-4222.2019.05.157.

[3]劉克松，程廣明，李堯.人工智能技術(shù)在城市智能交通方面的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018，15（12）：167-168.DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2018.12.167.

[4]張娜，劉康.人工智能技術(shù)在城市智能交通方面的應(yīng)用[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2019，（5）：6. DOI：10.3969/j.issn.1002-8536.2019.05.006.

[5]徐建明.三維實景建模技術(shù)在智慧交通領(lǐng)域的新發(fā)展與深入應(yīng)用[J].中國安防，2019，（10）：58-63.

[6]盛強1，周晨1，凱萬·卡里米1，等.基于空間句法模型的數(shù)據(jù)化城市設(shè)計——以吉林市朝陽廣場設(shè)計為例[J].景觀設(shè)計學，2018，000（002）：P.102-113.