基于Petri網的城市交通網絡建模及最優(yōu)路徑算法研究.pdf

1、近年來，隨著全球經濟的快速增長，人們的生活水平逐漸提高，我國大中城市的機動車保有量持續(xù)增長。由此帶來的交通擁堵、交通事故、能源損耗、環(huán)境污染等一系列交通問題嚴重制約城市的發(fā)展、影響人們的生活質量。采用智能交通系統(tǒng)是解決城市交通問題的最有效方法。動態(tài)路徑規(guī)劃是智能交通系統(tǒng)中最核心的一部分。本文研究的目的是結合道路實時信息，進行動態(tài)路徑尋優(yōu)。
　　現(xiàn)有的關于城市交通系統(tǒng)建模的研究各自有其針對性，但均不適用于顧及轉向時間的動態(tài)路徑誘導問

2、題，故而有必要對城市交通網絡重新進行合理建模。對動態(tài)路網權值的標定是構建交通網絡模型過程中很關鍵的一步。目前關于路段權值的計算常用的方法存在弊端：模型正確性的驗證所需時間較長或所得結果不具備通用性。本文以符合我國城市交通特征的格林伯格v-k關系模型為基礎進行推導和曲線擬合得到動態(tài)路權新公式?，F(xiàn)有的最優(yōu)路徑算法研究大多針對有向網絡，而現(xiàn)實交通網絡中多數(shù)路段雙向通行。當網絡規(guī)模增大時，無向圖向有向圖的轉化以及轉換后網絡規(guī)模的增大會導致問題求

3、解的復雜度急劇增加?；赑etri網的方法較傳統(tǒng)直接計算路長而言，更為直觀和方便，且目前極少見到有利用Petri網來求解顧及轉向時間的最短路問題的研究。因此本文針對結構復雜的雙向通行城市交通網絡，提出了基于Petri網的顧及轉向時間的最優(yōu)路徑智能搜索算法。
　　對動態(tài)環(huán)境下路徑規(guī)劃問題的研究具有非常重要的理論意義和現(xiàn)實意義：能夠改善現(xiàn)有算法的不足，結合實時信息，動態(tài)尋優(yōu)，為先進的道路交通管理系統(tǒng)和道路交通信息系統(tǒng)提供理論基礎和理論

4、指導；有助于緩解城市局部交通擁擠狀況、降低出行成本、提高運作效率、減少資源浪費和環(huán)境污染、降低交通事故發(fā)生率等。在我國盡快開展動態(tài)車輛導航系統(tǒng)的研究具有極大的應用價值和極強的研究意義。
　　綜上所述，本文圍繞與路徑規(guī)劃相關的城市交通網絡建模、道路權重標定、最優(yōu)路徑算法三個問題進行研究：
　　(1)采用層次化的建模方法對城市交通網絡進行Petri網建模，首先建立整個交通網絡的大框架模型，然后將所建立的信號控制十字交叉口的兩個層

5、次模型組合得到十字交叉口的細化模型，在層次模型中體現(xiàn)了交通流中車輛在道路交叉口處的具體轉向行為，并在其中引入了表示車輛轉向時間的時延因素，能更加真實的模擬現(xiàn)實交通狀況。
　　(2)當確定以最短出行時間為最優(yōu)目標后，著重對在模型中表現(xiàn)為路網權重的交通阻抗進行了分析，路段阻抗部分通過一系列推導和曲線擬合最終得到了適用于我國城市動態(tài)交通網絡的路阻公式，節(jié)點阻抗部分根據(jù)車流的集散波理論計算了車輛位于交叉口處的轉向延誤時間。
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