一種基于有色Petri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于有色Petri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法及系統(tǒng)。其中，所述基于有色Petri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法包括：建立交叉口路段的Petri網(wǎng)交通流模型，所述交叉口路段的Petri網(wǎng)交通流模型中采用不同顏色的變遷代表車輛進(jìn)入不同的區(qū)域，采用不同顏色的令牌代表不同行使方向的車輛；建立交叉口信號(hào)控制模型，所述交叉口信號(hào)控制模型的交通信號(hào)控制中加入了相位損失時(shí)間。所述相位損失時(shí)間包括綠初損失時(shí)間和黃末損失時(shí)間。本發(fā)明的方案加入了相位損失時(shí)間，使得所建模型更具實(shí)際意義，同時(shí)所建模型可以方便的對(duì)各種信號(hào)控制方案策略進(jìn)行評(píng)價(jià)。
【專利說(shuō)明】
-種基于有色Petr i網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種交通控制信號(hào)分析領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種基于有色Petri網(wǎng)的城 市交通系統(tǒng)建模方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，汽車保有量持續(xù)上升，交通 需求不斷增加，交通問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重。交叉口的信號(hào)控制是城市交通管理與控制的重要手段 之一，為了得到理想的交通信號(hào)控制方案，有必要對(duì)城市交通道路進(jìn)行建模、模型分析和仿 真分析。
[0003] Petri網(wǎng)作為一種建模與分析的工具，既可W描述系統(tǒng)中并發(fā)、同步等現(xiàn)象，又可 W加入許多數(shù)學(xué)方法對(duì)其進(jìn)行分析，因此適用于建立城市交通系統(tǒng)模型。To化a等采用VCPN 建立了城市交通網(wǎng)絡(luò)的宏觀模型，將交通時(shí)間考慮為離散時(shí)間動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，分析了交通流參 數(shù)與化化i網(wǎng)參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并分析了Pe化i網(wǎng)在交通控制中的應(yīng)用。但是該模型不能適 應(yīng)交通流的隨機(jī)變化，只能模擬固定信號(hào)控制策略，可能導(dǎo)致綠燈相位沒(méi)有車輛通行，而紅 燈相位車道卻有車輛排隊(duì)等不合理現(xiàn)象出現(xiàn)。
[0004] 鑒于此，如何找到一種更有利于獲取理想交通信號(hào)控制的交通系統(tǒng)建模方案就成 了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于W上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于有色Pe化i網(wǎng)的 城市交通系統(tǒng)建模方法及系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的交通系統(tǒng)建模方法不利于獲取理想 的交通信號(hào)控制方案的問(wèn)題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于有色Pe化i網(wǎng)的城市交通 系統(tǒng)建模方法，所述基于有色Petri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法包括:建立交叉口路段的 Petri網(wǎng)交通流模型，所述交叉口路段的化tri網(wǎng)交通流模型中采用不同顏色的變遷代表車 輛進(jìn)入不同的區(qū)域，采用不同顏色的令牌代表不同行使方向的車輛;建立交叉口信號(hào)控制 模型，所述交叉口信號(hào)控制模型的交通信號(hào)控制中加入了相位損失時(shí)間。
[0007] 可選地，所述交叉口路段的化化i網(wǎng)交通流模型分為離開(kāi)交叉口路段的化化i網(wǎng)交 通流模型與進(jìn)入交叉口路段的化tri網(wǎng)交通流模型。
[000引可選地，采用不同顏色的變遷代表車輛進(jìn)入不同的區(qū)域的具體實(shí)現(xiàn)方式包括:采 用=種顏色的變遷分別對(duì)庫(kù)所的車輛進(jìn)行觸發(fā)，所述=種顏色的變遷被觸發(fā)分別代表車輛 進(jìn)入左轉(zhuǎn)車道檢測(cè)區(qū)、車輛進(jìn)入直行車道檢測(cè)區(qū)和車輛進(jìn)入右轉(zhuǎn)車道檢測(cè)區(qū)。
[0009] 可選地，采用不同顏色的令牌代表不同行駛方向的車輛的具體實(shí)現(xiàn)方式包括:采 用=種顏色的令牌分別代表左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)的車輛。
[0010] 可選地，所述相位損失時(shí)間包括綠初損失時(shí)間和黃末損失時(shí)間。
[0011] 可選地，所述交叉口信號(hào)控制模型的交通信號(hào)控制中加入了相位損失時(shí)間的具體 實(shí)現(xiàn)包括:綠燈信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)綠初損失時(shí)間后觸發(fā)第一變遷，W允許車輛通行;經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)綠 燈有效時(shí)間后觸發(fā)第二變遷轉(zhuǎn)變成黃燈信號(hào);黃燈信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)黃燈有效時(shí)間后觸發(fā)第= 變遷，W禁止車輛通行;經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)黃末損失時(shí)間后觸發(fā)第四變遷轉(zhuǎn)變成紅燈信號(hào);紅燈信號(hào) 經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)紅燈時(shí)間后觸發(fā)第五變遷轉(zhuǎn)變成綠燈信號(hào)。
[0012] 可選地，所述基于有色Pe化i網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法還包括:在建立的化化i 網(wǎng)交通流模型W及交叉口信號(hào)控制模型根據(jù)預(yù)設(shè)策略分析獲取交通信號(hào)控制方案。
[0013] 本發(fā)明提供一種基于有色化tri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模系統(tǒng)，所述基于有色化化i 網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模系統(tǒng)包括:交通流模型建立模塊，用于建立交叉口路段的化tri網(wǎng)交 通流模型，所述交叉口路段的Pe化i網(wǎng)交通流模型中采用不同顏色的變遷代表車輛進(jìn)入不 同的區(qū)域，采用不同顏色的令牌代表不同行使方向的車輛;信號(hào)控制模型建立模塊，用于建 立交叉口信號(hào)控制模型，所述交叉口信號(hào)控制模型的交通信號(hào)控制中加入了相位損失時(shí) 間。
[0014] 可選地，所述交叉口路段的化化i網(wǎng)交通流模型分為離開(kāi)交叉口路段的化化i網(wǎng)交 通流模型與進(jìn)入交叉口路段的化tri網(wǎng)交通流模型。
[0015] 可選地，采用不同顏色的變遷代表車輛進(jìn)入不同的區(qū)域的具體實(shí)現(xiàn)方式包括:采 用=種顏色的變遷觸發(fā)庫(kù)所的車輛，所述=種顏色的變遷被觸發(fā)分別代表車輛進(jìn)入左轉(zhuǎn)車 道檢測(cè)區(qū)、車輛進(jìn)入直行車道檢測(cè)區(qū)和車輛進(jìn)入右轉(zhuǎn)車道檢測(cè)區(qū)。
[0016] 可選地，采用不同顏色的令牌代表不同行駛方向的車輛的具體實(shí)現(xiàn)方式包括:采 用=種顏色的令牌分別代表左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)的車輛。
[0017] 可選地，所述相位損失時(shí)間包括綠初損失時(shí)間和黃末損失時(shí)間。
[0018] 可選地，所述交叉口信號(hào)控制模型的交通信號(hào)控制中加入了相位損失時(shí)間的具體 實(shí)現(xiàn)包括:綠燈信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)綠初損失時(shí)間后，觸發(fā)第一變遷允許車輛通行;經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)綠燈 有效時(shí)間后，觸發(fā)第二變遷轉(zhuǎn)變成黃燈信號(hào);黃燈信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)黃燈有效時(shí)間后，觸發(fā)第= 變遷禁止車輛通行;經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)黃末損失時(shí)間后，觸發(fā)第四變遷轉(zhuǎn)變成紅燈信號(hào);紅燈信號(hào)經(jīng) 過(guò)預(yù)設(shè)紅燈時(shí)間后，觸發(fā)第五變遷轉(zhuǎn)變成綠燈信號(hào)。
[0019] 如上所述，本發(fā)明的一種基于有色化tri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法及系統(tǒng)，具有 W下有益效果:建立了一種城市交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的混雜顏色化tri網(wǎng)模型，設(shè)計(jì)了專口的信號(hào) 控制模型來(lái)控制相位的轉(zhuǎn)換，并充分考慮了相位損失時(shí)間對(duì)車流的影響。經(jīng)論證，該方法可 W完整清晰實(shí)時(shí)地表達(dá)復(fù)雜交通網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程，明確了交叉口的通行能力，可W有 效地對(duì)城市交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模分析。本發(fā)明設(shè)計(jì)了?？诘腜e化i網(wǎng)模型控制相位之間的轉(zhuǎn) 換。加入了相位損失時(shí)間，使得所建模型更具實(shí)際意義，同時(shí)所建模型可W方便的對(duì)各種信 號(hào)控制方案策略進(jìn)行評(píng)價(jià)。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1顯示為本發(fā)明的基于有色Pe化i網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法的一實(shí)施例的流 程示意圖。
[0021] 圖2顯示為本發(fā)明的基于有色Pe化i網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法的一實(shí)施例的交 叉路口結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖3顯示為本發(fā)明的基于有色Pe化i網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法的一實(shí)施例的交 叉口相位示意圖。
[0023] 圖4顯示為本發(fā)明的基于有色Pe化i網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法的一實(shí)施例的交 叉口路段化tri網(wǎng)模型示意圖。
[0024] 圖5顯示為本發(fā)明的基于有色Pe化i網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法的一實(shí)施例的交 叉口檢測(cè)區(qū)化tri網(wǎng)模型示意圖。
[0025] 圖6顯示為本發(fā)明的基于有色Pe化i網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法的一實(shí)施例的相 位損失時(shí)間的示意圖。
[0026] 圖7顯示為本發(fā)明的基于有色Pe化i網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法的一實(shí)施例的相 位轉(zhuǎn)換與信號(hào)顯示的示意圖。
[0027] 圖8顯示為本發(fā)明的基于有色Pe化i網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模系統(tǒng)的一實(shí)施例的模 塊不意圖。
[00%]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[00巧]1 基于有色化tri網(wǎng)的城市交
[0030] 通系統(tǒng)建模系統(tǒng)
[0031] 11 交通流模型建立模塊
[0032] 12 信號(hào)控制模型建立模塊
[0033] Sl ~S2 步驟
【具體實(shí)施方式】
[0034] W下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū) 所掲露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可W通過(guò)另外不同的具體實(shí) 施方式加 W實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可W基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0035] 需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅W示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想， 遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪 審IJ，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可 能更為復(fù)雜。
[0036] 經(jīng)典的化tri網(wǎng)是簡(jiǎn)單的過(guò)程模型，由兩種節(jié)點(diǎn)：庫(kù)所和變遷，有向弧，W及令牌等 元素組成的。Petri網(wǎng)的元素：1，庫(kù)所(place)圓形節(jié)點(diǎn)；2,變遷(transit ion)方形節(jié)點(diǎn)；3， 有向弧(Connection)是庫(kù)所和變遷之間的有向弧;4,令牌(token,或稱為托肯)是庫(kù)所中的 動(dòng)態(tài)對(duì)象，可W從一個(gè)庫(kù)所移動(dòng)到另一個(gè)庫(kù)所。一個(gè)流程的狀態(tài)是由在場(chǎng)所中的令牌建模 的，狀態(tài)的變遷是由變遷建模的。令牌表示事物（人、貨物、機(jī)器），信息，條件，或?qū)ο蟮臓?態(tài);庫(kù)所代表庫(kù)所，通道或地理位置;變遷代表事件，轉(zhuǎn)化或傳輸。一個(gè)令牌通常代表具有各 種屬性的對(duì)象，因此令牌擁有值(顏色)代表由令牌建模的對(duì)象的具體特征。城市交通系統(tǒng) 為一個(gè)時(shí)變的、具有不確定因素的復(fù)雜系統(tǒng)，交通規(guī)劃人員往往需要在同一交通網(wǎng)絡(luò)模型 上仿真不同的信號(hào)控制策略W比較不同的信號(hào)控制策略的優(yōu)劣，而傳統(tǒng)的化tri網(wǎng)信號(hào)控 制模型只是簡(jiǎn)單的模擬固定信號(hào)配時(shí)控制方案，或是固定的某一種信號(hào)控制策略，并不能 評(píng)價(jià)其它信號(hào)控制方案的性能指標(biāo)。
[0037] 本發(fā)明提供一種基于有色化化i網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法。在一個(gè)實(shí)施例中，如 圖I所示，所述基于有色化tri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法包括：
[0038] 步驟SI,建立交叉口路段的化化i網(wǎng)交通流模型，所述交叉口路段的Pe化i網(wǎng)交通 流模型中采用不同顏色的變遷代表車輛進(jìn)入不同的區(qū)域，采用不同顏色的令牌代表不同行 使方向的車輛。在一個(gè)實(shí)施例中，所述交叉口路段的化tri網(wǎng)交通流模型分為離開(kāi)交叉口路 段的化tri網(wǎng)交通流模型與進(jìn)入交叉口路段的化tri網(wǎng)交通流模型。采用不同顏色的變遷代 表車輛進(jìn)入不同的區(qū)域的具體實(shí)現(xiàn)方式包括:采用=種顏色的變遷分別對(duì)庫(kù)所的車輛進(jìn)行 觸發(fā)，所述=種顏色的變遷被觸發(fā)分別代表車輛進(jìn)入左轉(zhuǎn)車道檢測(cè)區(qū)、車輛進(jìn)入直行車道 檢測(cè)區(qū)和車輛進(jìn)入右轉(zhuǎn)車道檢測(cè)區(qū)。采用不同顏色的令牌代表不同行駛方向的車輛的具體 實(shí)現(xiàn)方式包括:采用=種顏色的令牌分別代表左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)的車輛。
[0039] 步驟S2,建立交叉口信號(hào)控制模型，所述交叉口信號(hào)控制模型的交通信號(hào)控制中 加入了相位損失時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，所述相位損失時(shí)間包括綠初損失時(shí)間和黃末損失 時(shí)間。所述交叉口信號(hào)控制模型的交通信號(hào)控制中加入了相位損失時(shí)間的具體實(shí)現(xiàn)包括： 綠燈信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)綠初損失時(shí)間后觸發(fā)第一變遷，W允許車輛通行;經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)綠燈有效時(shí) 間后觸發(fā)第二變遷轉(zhuǎn)變成黃燈信號(hào);黃燈信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)黃燈有效時(shí)間后觸發(fā)第=變遷，W 禁止車輛通行;經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)黃末損失時(shí)間后觸發(fā)第四變遷轉(zhuǎn)變成紅燈信號(hào);紅燈信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù) 設(shè)紅燈時(shí)間后觸發(fā)第五變遷轉(zhuǎn)變成綠燈信號(hào)。
[0040] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述基于有色化化i網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法還包括:在建立 的Pe化i網(wǎng)交通流模型W及交叉口信號(hào)控制模型根據(jù)預(yù)設(shè)策略分析獲取交通信號(hào)控制方 案。
[0041] 在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的方法W圖2所示的雙向六車道十字路口為例進(jìn)行分析。 其中，方向1、2、3、4分別代表西、南、東、北四個(gè)入口方向。qi0、qil、qi2，i = l，2,3,4分別表 示方向i左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)的車輛。假設(shè)在交叉口的每條進(jìn)口道上埋設(shè)2個(gè)磁感應(yīng)線圈，分別 位于停車線前100米處和停車線處，中間區(qū)域如圖2所示的車輛檢測(cè)區(qū)，用來(lái)檢測(cè)車輛的到 達(dá)信息和檢測(cè)車輛離去的信息。通常右轉(zhuǎn)車輛與其它相位車輛不沖突，因此在本方法中右 轉(zhuǎn)車輛不受信號(hào)燈控制。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，交叉口采用四相位信號(hào)對(duì)車輛進(jìn)行 控制，具體相位配時(shí)方案如下：東西直行為第一相位;東西左轉(zhuǎn)為第二相位;南北直行為第 =相位;南北左轉(zhuǎn)為第四相位。
[0042] 在一個(gè)實(shí)施例中，為了建立具有模塊化層次特點(diǎn)的模型，本方法采用空間離散化 方法，將交通流模型分為兩個(gè)部分，即離開(kāi)交叉口之后的路段模型和進(jìn)入交叉口的檢測(cè)區(qū) 模型。本方法根據(jù)路段的長(zhǎng)度將路段劃分為多個(gè)平均的子區(qū)段，劃分的子區(qū)段越多，則精度 越精確，本方法W200米為例對(duì)路段進(jìn)行劃分，在保證極快的仿真速度的同時(shí)也有較高的精 度。由于本例中各入口車道路段結(jié)構(gòu)相同，所WW方向1上進(jìn)入路段的交通流為例，劃分為 =個(gè)平均的子區(qū)段，得到路段上的交通流模型如圖4所示。該實(shí)例中顏色集C= kl0，cll, cl2} ,Cl j顏色的托肯代表qlj方向的車輛，無(wú)顏色標(biāo)志的弧表示一般弧。在圖4中，所有的庫(kù) 所都是連續(xù)庫(kù)所;庫(kù)所Pls表示方向1的上游交叉口即將進(jìn)入方向1的車輛;變遷tls、tlx、 tly、tlz的觸發(fā)對(duì)應(yīng)于車輛進(jìn)入子區(qū)段1、進(jìn)入子區(qū)段2、進(jìn)入子區(qū)段3和離開(kāi)子區(qū)段3。庫(kù)所 口"13、護(hù)1義、護(hù)17、護(hù)^中的標(biāo)識(shí)數(shù)曰13、曰1義、曰17、曰^分別表示變遷1：13、1：1義、1：17、1：^同 時(shí)觸發(fā)的車輛數(shù)上限；庫(kù)所P lx、p ly、p Iz分別表示方向1路段的=個(gè)子區(qū)段，標(biāo)識(shí)數(shù)則代 表子區(qū)段上的實(shí)時(shí)車輛數(shù);模型中考慮到路段上各個(gè)自區(qū)段上的容量限制，其中P'lx、p' ly、P'lz的標(biāo)識(shí)數(shù)blx、bly、blz分別表示方向l路段的子區(qū)段即庫(kù)所plx、ply、plz所 能容納的剩余車輛數(shù)。
[0043] 繼續(xù)W方向1為例，建立方向1的檢測(cè)區(qū)模型如圖5所示。其中，連續(xù)變遷tlz和庫(kù)所 Pla用來(lái)連接圖5的交叉口路段模型。根據(jù)庫(kù)所Pla中標(biāo)識(shí)的顏色選擇變遷Ub、tlc、tld進(jìn)行 觸發(fā)，變遷Ub、tlc、tld被觸發(fā)代表車輛進(jìn)入左轉(zhuǎn)車道檢測(cè)區(qū)、直行車道檢測(cè)區(qū)和右轉(zhuǎn)車道 檢測(cè)區(qū)。庫(kù)所P1 b、P1C、P1 d的標(biāo)識(shí)分別表示進(jìn)入左轉(zhuǎn)車道檢測(cè)區(qū)內(nèi)的車流、直行車道檢測(cè)區(qū) 的車輛和右轉(zhuǎn)車道檢測(cè)區(qū)的車流;本方法中右轉(zhuǎn)不受信號(hào)控制，故僅考慮交叉口處左轉(zhuǎn)和 直行車道排隊(duì)車輛的容量限制，庫(kù)所P'lb、p'Ic的標(biāo)識(shí)分別表示左轉(zhuǎn)車道檢測(cè)區(qū)剩余位置 數(shù)、直行車道檢測(cè)區(qū)剩余車輛位置數(shù);變遷tle、tlf、tlg-旦被觸發(fā)則代表車輛通過(guò)交叉 口，變遷的使能受到庫(kù)所陽(yáng)2和PF2、陽(yáng)1和PFl的約束。
[0044] 庫(kù)所PN、PE、PS、PW中的托肯表示路口中向北、東、南、西行駛的車輛，通過(guò)統(tǒng)計(jì)庫(kù)所 PN、PE、PS、PW的標(biāo)識(shí)數(shù)W統(tǒng)計(jì)各個(gè)方向的總的車輛通過(guò)數(shù)。如圖5所示，方向1中托肯進(jìn)入庫(kù) 所PN、PE、PS時(shí)，立即觸發(fā)瞬時(shí)變遷tN、tE、tS，。即在進(jìn)入下一路段之前，已經(jīng)通過(guò)變遷tN、 tE、tS計(jì)算出下一交叉口的轉(zhuǎn)向，且瞬時(shí)變遷tN、tE、tS用來(lái)連接下一路段的路段模型。
[0045] 對(duì)于單個(gè)交叉口，只需要分別連接4個(gè)路段模型和交叉口檢測(cè)區(qū)模型即可構(gòu)成整 個(gè)交叉口的交通流模型。此外，基于化化i網(wǎng)替換運(yùn)算的建模方法，對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的城市網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)，可W只構(gòu)建該系統(tǒng)的輪廓模型，對(duì)輪廓模型中的子系統(tǒng)再構(gòu)建子網(wǎng)系統(tǒng)的模型，再 用上述的路段模型W及交叉口檢測(cè)區(qū)模型替換子網(wǎng)系統(tǒng)中的基本元素，就可W得到整個(gè)城 市網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的交通流詳細(xì)模型。
[0046] 在一個(gè)實(shí)施例中，如圖6所示，一個(gè)相位的綠燈時(shí)間不可能全部用在車輛通行上， 綠燈初期和黃燈末期都會(huì)損失一段時(shí)間，而相位的損失時(shí)間往往是決定信號(hào)控制方案與仿 真的關(guān)鍵，因此必須在信號(hào)控制模型中加入相位損失時(shí)間。
[0047] 在一個(gè)實(shí)施例中，如圖7中所示，其中，模型中顏色集〔=山1，〇2〇3,〇4}，部分庫(kù)所 含義見(jiàn)下表1(信號(hào)控制模型關(guān)鍵庫(kù)所含義表)所示：
[0050] 部分變遷含義見(jiàn)下表2(信號(hào)控制模型關(guān)鍵變遷含義表)所示：
[004引
[0049]
[0化1 ]
[0052] 為說(shuō)明相位轉(zhuǎn)換過(guò)程，當(dāng)前庫(kù)所PG中含有一個(gè)顏色為Cl的標(biāo)識(shí)，此時(shí)第一相位開(kāi) 始。經(jīng)過(guò)綠初損失時(shí)間，賦時(shí)變遷txl (第一變遷)被觸發(fā)，庫(kù)所PE1得到托肯，變遷11 f使能， 此時(shí)進(jìn)入有效綠燈時(shí)間，允許方向1和方向3中直行車輛通行。然后通過(guò)賦時(shí)變遷tyl(第二 變遷)來(lái)控制相位1的執(zhí)行(變遷tyl和tlf的觸發(fā)時(shí)間為相位1信號(hào)燈的綠燈持續(xù)時(shí)間）。變 遷tyl觸發(fā)，標(biāo)識(shí)進(jìn)入PY，相位1的信號(hào)燈則由綠燈轉(zhuǎn)為黃燈。變遷tzl立即觸發(fā)，標(biāo)識(shí)進(jìn)入 PFl，此時(shí)仍然允許相位1車輛通行。有效綠燈時(shí)間結(jié)束后變遷tul(第S變遷)觸發(fā)，標(biāo)識(shí)從 PFl進(jìn)入PT,交叉口不再允許車輛通行。經(jīng)過(guò)黃末損失時(shí)間后變遷tv(第四變遷)觸發(fā)，標(biāo)識(shí) 進(jìn)入PR,相位1信號(hào)燈轉(zhuǎn)為紅燈。等待全紅時(shí)間后變遷tw(第五變遷)觸發(fā)，變遷tw的顏色映 射函數(shù)對(duì)應(yīng)相位的信號(hào)控制策略，并W此來(lái)確定應(yīng)該執(zhí)行的后續(xù)相位f(i)，開(kāi)始新的循環(huán)。 根據(jù)化tri網(wǎng)的模塊化表示方法，將信號(hào)控制模型和交通流模型結(jié)合起來(lái)就可W得到城市 交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的化tri網(wǎng)模型，輸入交通流狀況，就可W檢驗(yàn)信號(hào)控制策略的執(zhí)行并對(duì)該控 制策略的性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0053] 本發(fā)明提供一種基于有色化tri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模系統(tǒng)，所述基于有色化化i 網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模系統(tǒng)可W采用如上所述的基于有色化tri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方 法。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖8所示，所述基于有色化tri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模系統(tǒng)包括交通 流模型建立模塊11W及信號(hào)控制模型建立模塊12，其中：
[0054] 交通流模型建立模塊11用于建立交叉口路段的化化i網(wǎng)交通流模型，所述交叉口 路段的化tri網(wǎng)交通流模型中采用不同顏色的變遷代表車輛進(jìn)入不同的區(qū)域，采用不同顏 色的令牌代表不同行使方向的車輛。在一個(gè)實(shí)施例中，所述交叉口路段的化tri網(wǎng)交通流模 型分為離開(kāi)交叉口路段的化tri網(wǎng)交通流模型與進(jìn)入交叉口路段的化tri網(wǎng)交通流模型。采 用不同顏色的變遷代表車輛進(jìn)入不同的區(qū)域的具體實(shí)現(xiàn)方式包括:采用=種顏色的變遷觸 發(fā)庫(kù)所的車輛，所述=種顏色的變遷被觸發(fā)分別代表車輛進(jìn)入左轉(zhuǎn)車道檢測(cè)區(qū)、車輛進(jìn)入 直行車道檢測(cè)區(qū)和車輛進(jìn)入右轉(zhuǎn)車道檢測(cè)區(qū)。采用不同顏色的令牌代表不同行駛方向的車 輛的具體實(shí)現(xiàn)方式包括:采用=種顏色的令牌分別代表左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)的車輛。
[0055] 信號(hào)控制模型建立模塊12與交通流模型建立模塊11相連，用于建立交叉口信號(hào)控 制模型，所述交叉口信號(hào)控制模型的交通信號(hào)控制中加入了相位損失時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例 中，所述交叉口信號(hào)控制模型的交通信號(hào)控制中加入了相位損失時(shí)間的具體實(shí)現(xiàn)包括:綠 燈信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)綠初損失時(shí)間后，觸發(fā)第一變遷允許車輛通行;經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)綠燈有效時(shí)間后， 觸發(fā)第二變遷轉(zhuǎn)變成黃燈信號(hào);黃燈信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)黃燈有效時(shí)間后，觸發(fā)第=變遷禁止車 輛通行;經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)黃末損失時(shí)間后，觸發(fā)第四變遷轉(zhuǎn)變成紅燈信號(hào);紅燈信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)紅燈 時(shí)間后，觸發(fā)第五變遷轉(zhuǎn)變成綠燈信號(hào)。
[0056] 綜上所述，本發(fā)明的一種基于有色化tri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法及系統(tǒng)，具有 W下有益效果:建立了一種城市交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的混雜顏色化tri網(wǎng)模型，設(shè)計(jì)了?？诘男盘?hào) 控制模型來(lái)控制相位的轉(zhuǎn)換，并充分考慮了相位損失時(shí)間對(duì)車流的影響。經(jīng)論證，該方法可 W完整清晰實(shí)時(shí)地表達(dá)復(fù)雜交通網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程，明確了交叉口的通行能力，可W有 效地對(duì)城市交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模分析。本發(fā)明設(shè)計(jì)了?？诘腜e化i網(wǎng)模型控制相位之間的轉(zhuǎn) 換。加入了相位損失時(shí)間，使得所建模型更具實(shí)際意義，同時(shí)所建模型可W方便的對(duì)各種信 號(hào)控制方案策略進(jìn)行評(píng)價(jià)。所W，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè) 利用價(jià)值。
[0057] 上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟 悉此技術(shù)的人±皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因 此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所掲示的精神與技術(shù)思想下所完 成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于有色Petri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法，其特征在于，所述基于有色Petri 網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法包括： 建立交叉口路段的Petri網(wǎng)交通流模型，所述交叉口路段的Petri網(wǎng)交通流模型中采用 不同顏色的變迀代表車輛進(jìn)入不同的區(qū)域，采用不同顏色的令牌代表不同行使方向的車 輛； 建立交叉口信號(hào)控制模型，所述交叉口信號(hào)控制模型的交通信號(hào)控制中加入了相位損 失時(shí)間。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有色Petri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法，其特征在于:所 述相位損失時(shí)間包括綠初損失時(shí)間和黃末損失時(shí)間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有色Petri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法，其特征在于:采 用不同顏色的變迀代表車輛進(jìn)入不同的區(qū)域的具體實(shí)現(xiàn)方式包括:采用三種顏色的變迀分 別對(duì)庫(kù)所的車輛進(jìn)行觸發(fā)，所述三種顏色的變迀被觸發(fā)分別代表車輛進(jìn)入左轉(zhuǎn)車道檢測(cè) 區(qū)、車輛進(jìn)入直行車道檢測(cè)區(qū)和車輛進(jìn)入右轉(zhuǎn)車道檢測(cè)區(qū)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有色Petri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法，其特征在于:采 用不同顏色的令牌代表不同行駛方向的車輛的具體實(shí)現(xiàn)方式包括:采用三種顏色的令牌分 別代表左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)的車輛。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有色Petri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模方法，其特征在于:所 述交叉口信號(hào)控制模型的交通信號(hào)控制中加入了相位損失時(shí)間的具體實(shí)現(xiàn)包括:綠燈信號(hào) 經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)綠初損失時(shí)間后觸發(fā)第一變迀，以允許車輛通行;經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)綠燈有效時(shí)間后觸發(fā) 第二變迀轉(zhuǎn)變成黃燈信號(hào);黃燈信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)黃燈有效時(shí)間后觸發(fā)第三變迀，以禁止車輛 通行;經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)黃末損失時(shí)間后觸發(fā)第四變迀轉(zhuǎn)變成紅燈信號(hào)；紅燈信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)紅燈時(shí) 間后觸發(fā)第五變迀轉(zhuǎn)變成綠燈信號(hào)。6. -種基于有色Petri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模系統(tǒng)，其特征在于:所述基于有色Petri 網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模系統(tǒng)包括:交通流模型建立模塊，用于建立交叉口路段的Petri網(wǎng)交 通流模型，所述交叉口路段的Petri網(wǎng)交通流模型中采用不同顏色的變迀代表車輛進(jìn)入不 同的區(qū)域，采用不同顏色的令牌代表不同行使方向的車輛;信號(hào)控制模型建立模塊，用于建 立交叉口信號(hào)控制模型，所述交叉口信號(hào)控制模型的交通信號(hào)控制中加入了相位損失時(shí) 間。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于有色Petri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模系統(tǒng)，其特征在于:所 述相位損失時(shí)間包括綠初損失時(shí)間和黃末損失時(shí)間。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于有色Petri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模系統(tǒng)，其特征在于:采 用不同顏色的變迀代表車輛進(jìn)入不同的區(qū)域的具體實(shí)現(xiàn)方式包括:采用三種顏色的變迀觸 發(fā)庫(kù)所的車輛，所述三種顏色的變迀被觸發(fā)分別代表車輛進(jìn)入左轉(zhuǎn)車道檢測(cè)區(qū)、車輛進(jìn)入 直行車道檢測(cè)區(qū)和車輛進(jìn)入右轉(zhuǎn)車道檢測(cè)區(qū)。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于有色Petri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模系統(tǒng)，其特征在于:采 用不同顏色的令牌代表不同行駛方向的車輛的具體實(shí)現(xiàn)方式包括:采用三種顏色的令牌分 別代表左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)的車輛。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于有色Petri網(wǎng)的城市交通系統(tǒng)建模系統(tǒng)，其特征在于:所 述交叉口信號(hào)控制模型的交通信號(hào)控制中加入了相位損失時(shí)間的具體實(shí)現(xiàn)包括:綠燈信號(hào) 經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)綠初損失時(shí)間后，觸發(fā)第一變迀允許車輛通行;經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)綠燈有效時(shí)間后，觸發(fā)第 二變迀轉(zhuǎn)變成黃燈信號(hào);黃燈信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)黃燈有效時(shí)間后，觸發(fā)第三變迀禁止車輛通行； 經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)黃末損失時(shí)間后，觸發(fā)第四變迀轉(zhuǎn)變成紅燈信號(hào);紅燈信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)紅燈時(shí)間后， 觸發(fā)第五變迀轉(zhuǎn)變成綠燈信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G08G1/01GK105957343SQ201610399183
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】蔣昌俊, 閆春鋼, 陳閎中, 張亞英, 喻劍, 葉晨, 強(qiáng)偉
【申請(qǐng)人】同濟(jì)大學(xué)