总结

本文介绍了并行运输管理系统（PtMS）的背景、概念、基本方法、主要问题及应用现状。本文描述的发展和应用清楚地表明，PtMS 在网络化复杂交通系统中的应用是有效的，并且与云计算、社会计算和网络-物理-社会系统中的新兴技术密切相关。介绍和讨论了 PtMS 系统的体系结构、流程和组件。最后对实际应用中的实验和实例进行了说明和分析。

研究背景

在过去的三年里，智能交通系统 (ITS) 发展迅速。如今，交通研发不再是土木工程、机械等传统工程和管理学科主导的领域。相反，在计算机科学、控制、通信、互联网和人工智能 (AI)、计算智能、网络科学以及许多其他新兴信息科学和工程领域开发的方法已成为新 ITS 技术的核心。随着复杂系统和智能科学的最新研发进展，我们能够从新的角度，在系统级别，使用新工具和集成方法，研究实施智能交通控制和管理的新方法。

研究内容

ACP 系统：

集人工系统( , A)、计算实验( , C)和并行执行( , P)于一体的ACP并行智能方法系统主要用于复杂系统的建模、分析和控制。 ACP方法中的复杂系统有两个基本特征。

1） 不可分割。从本质上讲，在资源有限的情况下，复杂系统的全局行为无法通过对其组件的独立分析来确定或解释。

2） 不可预测性。从本质上讲，在资源有限的情况下，复杂系统的全局行为无法大规模地预先确定或解释。

符合 ACP 方法中考虑的两个特征的真实交通系统。为了解决当前运输运营管理系统缺乏及时性、灵活性和有效性的问题，我们使用 ACP。 ACP方法在交通场景中的应用将大大增强和提升现有ITS技术的可靠性和性能。图1显示了基于ACP的交通系统的并行控制和管理框架。

图 1：基于 ACP 的交通系统并行控制和管理框架

其中，人工交通系统（ATS）为交通系统中并行控制和管理机制的实现提供了基础。 ATS 在很多方面都不同于传统的交通模拟：

1） 目标。传统交通仿真的目标是表示或近似实际交通系统的真实状态，而ATS的主要目标是自下而上地模拟实时交通过程。

2） 范围。 ATS 必须处理范围广泛的信息和活动。目前的传统交通模拟大多只关注与交通直接相关的活动，而 ATS 则关注一些与交通间接相关的活动（如天气、法律和社会参与）。

PtMS 系统：

图2：PtMS的系统结构和操作流程

图 3 显示了基于 ACP 的系统架构 PtMS。通常，PtMS 由五个主要部分组成： 1） 实际交通系统； 2）ATS； 3）交通操作员和管理员培训系统（OTSt）； 4）决策评估和验证系统（）； 5）交通传感、控制和管理系统（）。 PtMS 的运行过程是基于实际系统和相应 ATS 的共同演化。 PtMS的操作过程可以分为三个步骤：

1）培训与学习：

OTSt运输操作员培训系统（OTSt）为运输操作员和管理人员提供学习和培训模式操作。

2）测试和评估：

基于复杂自适应系统 () 的动态网络分配，用于设计、执行、评估和验证计算交通实验，检测现有和新兴交通模式，并支持使用先进的旅行者信息系统、先进的交通管理系统和其他ITS 模块。

3）控制和管理：

基于代理的分布式自适应交通系统平台 ( ) 为设计、构建、管理和维护各种交通任务提供支持和操作环境。这些代理通过通信网络传送到交通控制中心、路边控制器、传感设备和信息系统，以做出正确的决策并在正确的时间收集正确的信息。

搭建平台

A. : 从模拟到实验

是由复杂自适应交通系统 (CAST) 实验室开发的支持 ATS 构建和验证的计算机程序。本文用于构建模型运输系统（MTS）。

B. iTOP综合交通运营平台

对交通设备和系统的实际控制和管理是通过软件平台iTOP和PtMS的操作系统来实现的。目前，iTOP的主要目的是支持实际交通系统、ATS、OTSt和..

之间的操作和交互。

C、PtMS实验站原型开发

PtMS实验站由五个主要部分组成：1）iTOP支持的实际交通系统交通运营中心；2）iTOP支持的人工交通系统交通运营中心；3） 基于代理的交叉口控制器、可变信息系统和基于视觉的交通流量传感器，用于硬件在环交通仿真； 4）红绿灯和显示装置； 5）用于云计算服务器和网络。

实验评估

A.计算实验：济南现场试验

我们专注于济南城市交通网络二环以内的区域。建立了一个有324个交通节点和646条道路连接线的ATS，并在济南ATS的基础上进行了各种交通计算实验。图 3 显示了当通过简单的时间 (TOD) 策略控制时，人口对选定区域交通网络内车辆平均速度的影响。正如预期的那样，随着人口从 50,000 增加到 230,000，网络中车辆的平均速度逐渐降低。

图 3：济南 ATS 网络中所有车辆的平均速度

B.并行控制与管理：太仓现场测试

在苏州太仓对 PtMS 的有效性进行了实地研究。实地考察在 S339 省道的太六路进行。在选定区域内，使用 建立 ATS。为了比较前后的交通表现，表1总结了应用PtMS V3.0前后太六路交通状况的总体差异。图 4 显示，在选定的研究区域内行驶时，平均车速显着提高；虽然在非高峰时段改善显着，但在高峰时段（上午 6:30 至上午 8:00 和下午 16:30 至晚上 18:00）明显更高。 00）提升不大。

表一：太六路整体交通性能提升

图4：PtMS应用前后太六路平均车速

为了研究未来人口和活动增长对交通的影响，使用太仓 ATS 和 .在本实验中智能交通系统，我们将该地区的人口规模从 3.10,000 增加到 4.10,000，并研究了它们对交通系统的影响。结果如图5所示。

图 5：3.10,000 到 4.10,000 人口水平的飞湖路平均车速比较

总结

本文总结了我们过去十年在建立复杂交通系统的并行控制和管理新机制方面所做的研究和开发工作。这种控制和管理机制是人工智能、智能控制、计算智能、智能系统、智能空间、复杂系统、复杂性理论、社会计算、CPSS、云计算等先进计算技术结合融合的结果。它开辟了智能交通系统的新领域，可以显着提高智能交通系统的效率和智能化，促进其未来的应用。

谢谢

本文由南京大学软件学院2019级硕士徐斌彤翻译讲述

本论文项目得到国家自然科学基金资助（项目编号：，）。