摘 要： 多智能體技術通過各自治智能體間的通訊、協調、合作來表達實際的復雜系統，特別適用于城市交通系統的建模。在分析了多智能體技術和城市交通系統特性的基礎上，對多智能體在城市交通管理系統、出行信息系統和公交系統中的應用現狀進行了綜合論述，對各個領域最具代表性的應用進行了介紹和分析。研究認為，多智能體技術為城市交通問題提供了良好的解決方案，在具體應用中需要對交通環境和實體進行準確的建模，緩解通信需求、降低運算量及低協調復雜度、增強應用系統的穩定性和安全性。最后指出了多智能體技術在城市交通系統應用中的發展趨勢。

　　1 引言

　　Agent 是運行于動態環境中的具有較高自制能力的實體，具有自主性、分布性、協調性和一定學習、推理能力。多智能體系統通過Agent 間的通訊、合作、協調和控制表達系統功能及行為特性。城市交通系統是自然的、分布的、復雜的、動態的、規模龐大的系統，采用多Agent 技術建模城市交通系統可為交通決策者和使用者提供良好的解決方案。從二十世紀80 年代末，就有學者將多Agent 技術引入到城市交通系統的建模中，利用其協作、存儲、智能性和自治性為使用者提供在線決策支持、實時交通控制，或利用其對客觀世界的準確描述進行交通系統運行仿真，發現交通系統中的問題、規律或驗證新的理論和算法。本文從ITS 框架中的先進的交通管理系統（ATMS）、先進的出行者信息系統（ATIS）、先進的公交系統（APTS）三個方面對Agent 技術在城市交通系統中的應用現狀展開論述，最后指出多Agent 技術在城市交通系統的應用中需解決的問題以及發展趨勢。

　　2 多Agent在ATMS中的應用

　　在ATMS 中，多Agent 技術主要用于提供實時的決策支持并進行適當的管理控制。根據Agent 慎思型和反應型兩種模型結構，建構基于Agent 的城市交通管理系統也有兩種思路：分層遞階式和完全分布式。

　　2.1 分層遞階式結構

　　分層遞階式結構的每一級都由功能、結構類似的Agent 組成，同級Agent 間可相互協調，上級Agent可作為對應下級Agent 的協調單元，下級Agent 向所屬上級Agent 傳輸局部系統環境和系統控制的反饋信息，為上級Agent 提供決策依據。最早的分層遞階式系統就是KITS 和TRYS.

　　KITS 產生于在1992-1994 年間，將交通領域知識分解成與路網拓撲結構相匹配的單元集合，提供專門的推理機制進行交通決策和管理。如圖1 所示，底層的Agent 通過協作完成交通監控和管理任務，Actor 是直接和問題區域對應的交通評價和管理單元，Supervisor 負責全局路況分析、解釋以及合成全局行動方案。KITS 的成功表明：基于知識的模型可以和多Agent 技術相集合來提高城市交通系統的監控和管理能力。

　　圖 1 KITS 架構圖

　　TRYS 是在1991-1994 年間建立的實時自適應的交通管理決策系統。如圖2 所示，TRYS 的結構與KITS 相似，通過Agent 訪問實時采集的路況數據，并由Agent 內部的知識庫和推理引擎對數據進行分析處理，coordinator 負責協調各Agent的工作以形成全局解決方案。與KITS 不同的是，TRYS 中的問題區域由獨立的、功能強大的Agent負責監督。

　　圖 2 TRYS 架構圖。

　　翟高壽和Choy根據遞階控制結構理論及城市交通系統的結構特征，提出了四層的分層遞階式結構，分別是：決策層（城市交通控制決策系統）、戰略控制層（若干區域協調控制系統）、戰術控制層（若干路口控制系統）、執行層（檢測器、信號控制器和信號燈等）。

　　該結構的協調控制策略在TRYS 基礎上進一步下放到了路口級，建立了路口Agent，每個路口成了一個智能的知識系統，可及時根據路口交通狀況進行控制策略的實時部署與調整，更好地適應了交通系統動態性、實時性強的特點，對突發性交通流的變化有很好的適應和調節能力。

　　2.2 完全分布式結構

　　在完全分布式結構的系統中，Agent 憑借自身的知識和智能與相鄰區域Agent 協調共同完成路口的管制。最初的應用就是西班牙的TRYSA2 系統，如圖3 所示。TRYSA2 Agent 有一個控制計劃集，每個計劃都被賦予了能夠減輕交通壓力的效用值。系統可通過評估相關Agent 的計劃效用值合成系統最優的解決方案。Oliveira 、承向軍、楊兆升等學者也先后提出了以路口Agent 為基本控制單元的完全分布式控制結構，系統中的Agent 都具備了一定的存儲、匹配和智能計算功能，可依靠良好的協調算法實現多Agent 之間的協調與合作以達到整體優化和控制的目的。

　　圖 3 TRYSA2 架構圖。