博弈框架下的交通信號燈控制算法研究.pdf

1、城市交通控制起源于19世紀(jì)，最初的目的是借助改變路口信號燈的燈態(tài)來控制經(jīng)過的車輛，從而避免來自各個沖突方向車輛的碰撞。后來交通控制的目的除了考慮安全因素之外，逐步添加了減少車輛通過路口的延誤時間、提高道路通行能力等效率因素。充分且合理地利用有限的道路資源才是城市交通控制之本，因此需要找到一種雙贏或多贏的理論，實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)：另一方面，現(xiàn)有的智能交通系統(tǒng)的可擴(kuò)展空間小，不能將許多成熟的智能算法及時嵌入到控制系統(tǒng)中去，因此需要開發(fā)出一種具有較

2、強(qiáng)擴(kuò)展功能的閉環(huán)交通控制系統(tǒng)。 本文針對上述兩個方面展開相關(guān)研究，主要工作涉及以下幾個方面： (1)為了實(shí)現(xiàn)雙贏的控制目標(biāo)，我們把研究重點(diǎn)放在二人合作博弈理論上，它作為博弈論中較為先進(jìn)的理論，可以通過兩博弈參與人之間的合作使贏得區(qū)域變大，是一個很好的最大化整體利益的方法。本文首先從理論角度研究博弈論的發(fā)展、分類及各類博弈的均衡，力求深刻理解博弈，尤其是二人合作博弈的理論知識。 (2)在對二人合作博弈的概念及求解方

3、法有了深刻地理解之后，本文將其應(yīng)用于單交叉口和兩相鄰交叉口信號控制問題中，力求解決交叉口信號的協(xié)調(diào)控制問題。從搭建模型的角度，我們把兩相位的單交叉口的每一相位看成一個合作博弈的參與人，把相鄰兩交叉口的每一個交叉口看成一個合作博弈參與人；從構(gòu)造贏得矩陣的角度，我們把參與人的策略集定義為{保持，切換}，把－(排隊長度)作為博弈贏得值，排隊長度越長，參與人得到的利益就越小。從二人合作博弈的求解角度，我們應(yīng)用經(jīng)典的納什公理方法，按照納什談判解的

4、求解過程對二人合作博弈進(jìn)行求解，最后得到最佳策略組合。從算法控制效果角度，我們使用微觀仿真軟件Paramics進(jìn)行算法的有效性評價。 (3)以Paramics仿真軟件為基礎(chǔ)，以懷柔公路局路口為研究背景，借助平行仿真理念，構(gòu)建具有很強(qiáng)擴(kuò)展功能的交通信號控制系統(tǒng)。本文對系統(tǒng)的子模塊(數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、算法選擇評價及信號機(jī)模塊)的工作原理及流程一一進(jìn)行了剖析。 本文最后對研究工作進(jìn)行了總結(jié)，指出了今后需進(jìn)一步深入研究的問題。