České vysoké učení technické v Praze Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská

Výzkumný úkol

Teorie a aplikace multiagentního řízení dopravy

Vypracoval: Jakub Novotný
Vedoucí práce: Dr. Ing. Jan Přikryl, Ph.D.
Konzultant: Ing. Václav Šmídl, Ph.D.

Praha, 2012

Prohlašuji, že jsem předloženou práci vypracoval samostatně, a že jsem uvedl veškerou použitou literaturu.

Praha, 8. července 2010 Jakub Novotný

Rád bych poděkoval vedoucímu práce Ing. Janu Přikrylovi, Ph.D. a odbornému konzultantovi Ing. Václavu Šmídlovi, Ph.D. za odborné vedení a úsilí vynaložené při tvorbě této práce.

Název práce: Teorie a aplikace multiagentního řízení dopravy

Autor:  Jakub Novotný
Obor:  Inženýrská informatika
Zaměření:  Tvorba softwaru
Druh práce:  Výzkumný ůkol
Vedoucí práce: Dr. Ing. Jan Přikryl, Ph.D.

Abstrakt: V této práci je ...

Klíčová slova: multiagentní systémy, decentralizované řízení, řízení dopravy

Title: Theory of multiagent traffic control

Author:  Jakub Novotný

Abstract: This work represents ...

Key words: multiagent systems, decentralized control, control of traffic lights Zadání práce s podpisem děkana Vypracujte přehled literatury zabývající se použitím multi-agentních systémů v řízení

dopravy. Zvláštní pozornost věnujte řízení v městském provozu s množstvím křižovatek. Z použitých přístupů sestavte přehled používaných metod autonomního řízení a komunikovaných informací mezi agenty. Z dostupných metod zvolte takovou, která je v vhodná pro použití v oblasti Zličína a implementujte ji v prostředí řízení mikrosimulátoru AIMSUN. Výsledné řízení zvolenou metodou srovnejte se současným řídícím algoritmem navrženým dopravními experty.

Obsah

v

Kapitola 1

Úvod

Účelem této práce je prozkoumat možné způsoby decentralizovaného řízení dopravy, či metody s ústředním řídícim prvkem a jejich možnost decentralizace, vybrat jednu vhodnou metodu pro řízení dvou křižovate v oplasti Praha - Zličín, tuto metodu naimplementovat a otrestovat na simulátoru AIMSUN.

K decentralizovanému řízení bude použit tzv. multiagentní systém. Multiagentní systémy jsou dnes rychle se rozvijející formou decentralizované umělé inteligence a s úspěchem se aplikují na celou řadu problémů, kde není možné použít centrální řízení a je zapotřebí komunikace, koordinace a spolupráce.

V této práci si nejdříve definujeme základní pojmy, a poté se hlouběji podíváme na problém interakce agentů. Popíšeme zde různé způsoby výběru vhodných strategií. Prozkoumáme některé způsoby učení agentů, které pomáhají zlepšovat jejich reakce na neustále se měníci prostředí a na chování ostatních.

Po výběru nejvhodnější metody ji modifikujeme do vhodné formy pro naše účely, kde agent představuje řídící jednotku jedné signální skupiny a ovládá nastavení délky cyklu, tedy periodu, za kterou se vystřídají všechny fáze nastavení senaforů. Implementace bude provedena v jazyce C++ a s pomocí knihoven BDM, VGS API a IT++.

Metoda bude testována pomocí mikrosimulátoru dopravy AIMSUN a porovnávána se dvěma konstantními scénáři a se záznamem skutečné dopravní situace modelované oblasti. Výsledky simulace, tedy výstupní data ze simulátoru, budou zpracovány v prostředí MATLAB a pomocí jeho nadstavby VGS Toolbox, kde porovnáme několik zkoumaných