基于混合Petri網(wǎng)的城市道路交通網(wǎng)絡(luò)建模與仿真.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)城市道路交通問(wèn)題日益嚴(yán)重，迫切需要相關(guān)部門(mén)加強(qiáng)交通管理與控制。交通信號(hào)燈是交通控制的主要手段之一，為了得到最優(yōu)或比較理想的交通信號(hào)配時(shí)方案，有必要對(duì)城市道路交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模、模型分析和仿真運(yùn)行。
　　本文提出了一種基于混合Petri網(wǎng)的面向控制的模塊化城市交通網(wǎng)絡(luò)仿真模型。文中采用層次化的建模方法：首先建立交通網(wǎng)絡(luò)的輪廓模型，然后對(duì)輪廓模型中描述交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵要素（如交叉口、信號(hào)燈等）部位給出加細(xì)模型。這種建模

2、方法清晰地描述了各個(gè)行駛方向的交通流在交叉口處的轉(zhuǎn)向以及可能出現(xiàn)的沖突情況。此外，將時(shí)間因素加入系統(tǒng)模型中，使模型不僅能夠反映交通流之間的邏輯關(guān)系，而且對(duì)車(chē)輛的位置、速度、通過(guò)時(shí)間等物理因素進(jìn)行描述。
　　模型的仿真運(yùn)行是本文的另一個(gè)重要內(nèi)容。我們?yōu)榉抡婺Ｐ驮O(shè)計(jì)了合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中包括連續(xù)部分和離散部分。仿真程序?qū)⑺璧臄?shù)據(jù)讀入后，聲明各種數(shù)據(jù)類(lèi)型的變量，并對(duì)這些變量賦予相應(yīng)數(shù)值。仿真運(yùn)行開(kāi)始，首先是交通網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)燈模型的仿真運(yùn)

3、行，其次是在信號(hào)燈的控制之下整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)的仿真運(yùn)行。整個(gè)仿真過(guò)程分為若干個(gè)仿真時(shí)段，在每一個(gè)仿真時(shí)段內(nèi)，仿真程序按照一個(gè)合適的次序依次查看系統(tǒng)模型中的每一個(gè)變遷，發(fā)生使能的變遷，修改這個(gè)變遷前集和后集庫(kù)所中的標(biāo)記數(shù)值。
　　模型仿真運(yùn)行過(guò)程中同時(shí)計(jì)算交通信號(hào)配時(shí)方案的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，在本文中我們選擇用來(lái)計(jì)算的指標(biāo)是平均排隊(duì)長(zhǎng)度(AQL)和平均延誤時(shí)間(ATD)。這樣，就可以對(duì)各種具體的信號(hào)配時(shí)方案的性能指標(biāo)進(jìn)行比較和評(píng)估，以便找出最

4、優(yōu)或比較理想的交通控制方案。最后，文中通過(guò)一個(gè)仿真實(shí)例對(duì)系統(tǒng)模型的運(yùn)行進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真。
　　我們所提出的建模、模型分析與仿真的方法針對(duì)的是真正意義上的城市道路交通網(wǎng)絡(luò)。這種方法具有模塊化分層特點(diǎn)，整個(gè)建模過(guò)程依次得出的是輪廓模型和加細(xì)模型，連接不同精度系統(tǒng)模型的是Petri網(wǎng)替換運(yùn)算。并且，交通網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵要素部位都有其各自的子模塊模型。由于建模的分層加細(xì)操作是連貫的、連接無(wú)縫的，因此一旦輸入相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)模型的仿真和對(duì)性能指標(biāo)的計(jì)算