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基于多智能体城市交通仿真研究
摘要：多智能体模型是一个研究社会、经济、生态等复杂系统动态研究方法，交通系统是一个具备随机性、动态性和自适应性等特征开放复杂系统。所以以多agent技术为伎俩结合交通系统组成和复杂性特征，利用基于agent计算机仿真经过模拟交通系统中个体行为，能够让一群这么个体在计算机所营造虚拟环境下进行相互作用并演化，自下而上“涌现”出整体系统复杂性行为。借助netlogo软件平台，利用traffic grid模型仿真研究了有些人参加交通仿真试验，获取了伴随时间改变车辆平均速度、平均等候时间等数据，依照其改变曲线为建设低碳交通和智能交通系统（its）提供决议。
关键词：多agent;交通仿真;traffic grid模型;netlogo
1 引言
交通仿真是20世纪60年代以来,伴随计算机技术进步而发展起来采取计算机数字模型来反应复杂道路交通现象交通分析技术和方法。从试验角度看,道路交通仿真是再现交通流时间和空间改变模拟技术，交通仿真是智能交通运输系统一个主要组成部分，是计算机技术在交通工程领域一个主要应用。利用基于agent计算机仿真经过模拟交通系统中个体行为，让一群这么个体在计算机所营造虚拟环境下进行相互作用并演化，自下而上“涌现”出整体系统复杂性行为。多主体模型基本思绪是：因为人类社会是由大量个体组成复杂系统，因而在计算机中建立每个经济实体个体模型，这么计算机中模型被称为agent；然后让这些agent遵照一定简单规则相互作用；然后经过观察这群agent整体作用涌现性找到人工社会规律，并用这些规律解释和了解人类社会中宏观现象［1］。
文中以traffic grid模型为基础，仿真研究了交通系统从而得出停着车辆数量，平均等候时间等曲线，为城市规划和决议者提供了数据。
2多主体建模
主体（agent，也有些人译为智能体、代理）和多主体系统（multi-agent system,mas）是伴随分布式人工智能研究而兴起。“主体（agent）”一词通惯用来描述自包含（self-contained）、能感知环境并能在一定程度上控制本身行为计算实体［2］。人工智能学者minsky在1986年出版著作《思维社会》（the society of mind）［3］中提出了agent，认为社会中一些个体经过协商之后能够求得问题解，这些个体就是agent。agent最少应具备以下几方面关键属性：①自主性：agent具备属于其本身计算资源和局部于本身行为控制机制，能在无外界直接操纵情况下，依照其内部状态和感知到（外部）环境信息，决定和控制本身行为。②交互性：能与其余agent进行多个形式交互，能有效地与其余agent协同工作。③反应性：能感知所处环境，并对相关事件做出适时反应。④主动性：能遵照承诺采取主动行动，表现出面向目标行为。⑤推理和规划能力：agent具备学习知识和经验及进行相关推理和智能计算能力。
多agent系统（mas）由多个自主或半自主智能体组成，每个agent或者推行自己职责，或者与其余agent通信获取信息相互协作完成整个问题求解。与单agent相比，mas有以下特点：①社会性：agent处于由多个agent组成社会环境中，经过某种agent语言与其余agent实施灵活多样交互和通讯，实现与其余agent合作、协同、协商、竞争等。②自制性：在多agent系统中一个agent发出请求后，其余agent只有同时具备提供此服务能力与兴趣时才能接收动作委托，即一个agent不能强制另一个agent提供某种服务。③协作性：在多agent系统中，具备不一样目标各个agent必须相互协作、协同、协商对未完成问题求解。
3仿真模型
3.1 总体结构
道路交通系统包含很多相互关联实体，主要有道路（分为路段和交叉口）、信号控制设施、车辆、驾驶员、行人等。这些实体有具备一定程度自制性和智能性，如驾驶员、行人等，有是被动受其余实体影响，如路段等。多主体技术能够对交通系统中各要素进行建模［4］，如交叉口、信号灯、交通控制中心等，对这些要素进行简化，建立多主体概念模型。主要agent有交通路网agent、车辆agent、信号灯agent，其中交通路网agent参考1979年herman等［5］提出二流模型（two-fluid model）,该模型认为交通流有运行车辆与停顿车辆组成。
路网描述：交通路网是道路交通系统基础设施，承载着车辆运行。交通路网具备复杂拓扑结构和集合特征，假如过于复杂则计算负载过重，故分为路段、路网、交叉口三次层管理，路网agent负责存放维护整个交通路网拓扑关系，为交通实体提供路网信息。路段agent负责本路段描述，交叉口agent包含信号灯对象实现各入口车道交通流时间分离，一个路段一个车道。
信号灯结构：信号灯是主要交通控制设施，它实现对交叉口不一样流向车辆进行时间分离，降低车辆之间可能冲突，改进交通安全，提升交叉口流通效率。信号灯控制从本质上看，是一个经典复杂适应系统，国内外相关学者对信号灯控制已做出大量研究，也产生许多控制方案，但都有对应不足，也普遍存在着鲁棒性差、不易扩展、计算复杂等缺点［5］，本模型从计算简单出发统一管理信号灯，一次初始化好时间间隔。
3.3初始化环境
环境是由37×37网格组成，经过设置sliders ：grid-size-x=3，grid-size-y=4初始化一个4行3列道路，其中两条道路交叉处有红色和绿色瓦片分别代表红灯和绿灯，其中汽车数目经过设置slider：num-cars=54，点击setup按钮即形成道路图。
3.4相关规则
3.4.1环境规则
初始时车辆数目（ num-cars ）一定要小于路（如图2中白色表示道路）数量，假如超出则提醒警告信息。
假如无人参加此系统则设置 current-auto? 为 off ，有则设置 on ，而且经过 current-phase 选择一个交通灯为控制交通灯。
此系统假如没有交通灯参加则设置 power? 为 off ，反之则设置为 on 。
3.4.2运行规则
每一个时间步，车子按照当前速度向前行驶，假如当前速度小于限制速度（ speed-limit ）而且它们前方没有车子，那么它们加速（ speed-up ）行驶，假如前面车辆速度小于自己车速，那么当前车子要调整自己车速和前面车速一致（ slow-down ），碰到红灯或者停着车辆，当前车辆要停顿。
4案例分析及结果
4.1 案例一
现在，以城市交通为背景，研究诸如拥堵形式、传输、消散、交通流在路网中优化分布、车辆动态路径选择、特殊车辆控制等问题时，无信号灯交叉口车辆通行情况准确性表征都是不可缺乏主要一环［6］。按照上述模型运行，当在没有信号灯也没有些人参加情况下（power?设置为off），道路为4行3列，车辆数目为140时运行结果。
当在有信号灯没有些人参加情况下（power?设置为on），道路为4行3列，车辆数目为140时运行结果。

4.2 案例二
按照上述模型运行，当在道路为4行3列，车辆数目为54时我们得出停着车辆数量柱状图如图5，车辆平均速度柱状图.
4.3 分析及结果
由案例一可知，在有信号灯参加交通管理下交通却快速瓦解了，造成这种结果有多个原因，如信号灯控制不合理、车辆数目过大超出了道路承载能力等。
有案例二可知，车辆平均速度与停着车辆数量有一定关系，正如二流模型中认为路网宏观层面平均行驶速度与路网上车辆比重幂运算成线性关系［7］.
限于篇幅，文中只给了两个案例，有参数设置能够看出要得到高效交通模拟数据需要大量试验和多个组合，我们还能够得出有些人参加交通管理情况下交叉口流通效率会提升，当有流动车辆进入交通道路或者离开交通道路会对上述结论产生何种影响等许多对实践有指导意义结论。
结论
文中从基于多agent建模角度出发，借助netlogo软件平台，利用了“traffic grid模型”，模拟了不一样组合参数对交通系统产生不一样影响，获取了车辆平均等候时间、停顿车辆等随时间改变曲线，不过因为此模型比较简单，模拟范围小、没有采取实际路网等原因，有待愈加好改进。
多主体模型以并行方式模拟非线性因果社会系统，使人们愈加好地了解社会现象，发觉现象背后机制，从而做出预测和辅助决议。多主体建模现在还未形成成熟体系，因而也没有一套完整而成形理论，但能够预言，伴随多主体思想普及理论方法完善，基于多主体建模和仿真会越来越多地应用于社会生活研究中。
参考文件：
［1］ 张江，李学伟.人工社会——基于agent社会学仿真［j］．系统工程，(1)：23-26.
［2］ 宜慧玉，张发.复杂系统仿真及应用［m］.北京：清华大学出版社，.4.
［3］ minsky m the society of mind ［m］.new york:simon and schuster company,inc.1986.
［4］ cetin n,nagel k,raney b et al.large-scale multi-agent transportation simulations［j］.computer physice communications,,147:559-564.
［5］ 方良松，余春艳.基于数字荷尔蒙模型信号灯控制算法［d］.福州大学（数学与计算机学院）硕士论文，.11.05.
［6］ 袁绍欣，赵祥模，安疑生.无信号交叉口车流通行情况混杂petri网模型［d］.长安大学，陕西，西安，710064.
［7］ herman r,prigogine i .a. two-fluid approach to town traffic［j］.science,1979,204(4389):148151.
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输入编辑，选择线文件中组成区边界线文件；
（2）选择下拉菜单其它→自动剪断线；然后再选择下拉菜单其它→拓扑错误检验→线拓扑错误检验，假如有错误会弹出对话框，提醒线拓扑有错线段，依照提醒修改错误，然后选取下拉菜单“其它” →线转换弧段并保留，形成一个区文件；
（3）在已打开线文件中，选择下拉菜单“工作区”→添加文件→添加区文件（选择建立区文件）；然后再选择下拉菜单“其它” →拓扑重建，拓扑重建后图形如图5所表示；
4点文件、线文件、区文件叠加
mapgis生成三类文件分别保留在三个文件中，而cad是保留在同一个文件中，所以mapgis中，要查看一幅完整地图，需要文件叠加，如先经过“图形处理” →“输入编辑”打开已经建立线文件，然后在下拉菜单“工作区” →“添加文件”，选择要添加点文件和区文件，当然也能够打开区文件添加点文件和线文件。这么就能够看到一幅完整图形。
5结束语
伴随“数字国土”工程在全国范围内全方面铺开及对已经建成数据库更新与维护，原有cad格式地形图文件作为“数字国土”主要数据起源，研究cad格式文件转换成mapgis格式文件具备十分主要使用价值和经济价值，本文经过对此研究，总结出cad格式文件玩换成mapgis格式文件通常步骤和方法，希望对加紧“数字中国”进程起到一点帮助。
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参考文件：
［1］ 朱恩利.地理信息系统基础及应用教程【m】.北京:机械工业出版社,.
［2］ 吴信才.mapgis地理信息系统【m】.北京:电子工业出版,.
［3］ 王有刚.基于mapgis下拓扑关系自动建立【j】.测绘标准化,.
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就越难分解。使用基于服务名字会有所帮助，不过必须整个企业都使用标准化、统一、一直如一名字。
2.2 充分冗余。
充分冗余是指有一个或一系列复制好服务器， 能在发生故障时候接管主要故障设备。冗余系统应该能够作为备份服务器连续运行，当主服务器发生故障时能自动连上线，或者只要少许人工干预， 就能接管提供服务故障系统。
你选择这类冗余是依赖于服务。有些服务如网页服务器和计算区域，能够让自己很好在克隆好机器上运行。别服务比如大数据库就不行，它们要求连接更牢靠瓦解恢复系统。你正在使用用来提供服务软件或许会告诉你，冗余是以一个有效、被动、从服务器形式存在，只有在主服务器发生故障并发出请求时，冗余系统才会响应。不论什么情况，冗余机制必须要确保数据同时并保持数据完整。
假如冗余服务器连续和主服务器同时运行，那么冗余服务器就能够用来分担正在正常运行负荷并能提升性能。假如你使用这种方法，一定要注意不要让负荷超出性能不能接收临界点，以预防某个服务器出现故障。在抵达临界点之前要为现存系统增加更多并行服务器。
冗余另一个好处就是轻易升级。能够进行滚动升级。每次有一台主机被断开、升级、测试然后重新开始服务。单一主机故障不会停顿整个服务，即使可能会影响性能。假如你真搞杂了一个升级那就关掉电源等你冷静下来再去修它。
参考文件：
［1］ 莫卫东。计算机网络技术及应用［m］.北京：机械工业出版社，,4.
［2］ 吴怡。计算机网络配置、管理与应用［m］.北京：高等教育出版社，,1