基于petri网的交通信号控制系统的建模与分析

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1、基于Petri网的交通信号控制系统的建模与分析摘要：随着物联网的发展，智能交通的应用前景广阔。文章提出一种基于Petri网建模的智能交通信号控制系统，其特点是局部控制、共同负责。交通信号控制系统基于安装在车道上的车辆检测器反馈信息，改变信号相位顺序来提高路门的道路使用率。经过仿真模拟，该模型在安全前提下能够有效减少车辆排队等候时间。本文采集自网络，本站发布的论文均是优质论文，供学习和研究使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除己转载的信息，如果需要分享，请保留本

2、段说明。关键词：交通物联网；Petri；智能交通；信号控制1互联网发展研宄概述互联网发展至今，经历了文件互联(InternetofDocument,IoD)、人联网(InternetofHuman,IoH)到如今的物联网(InternetofThings,IoT)3个阶段。国际电信联盟(ITU)对于物联网的定义为[1]：将各种传感设备和互联网结合起来而形成一个巨火的网络，让所存物品都连接在一起，方便识别和管理。由以上定义可知物联网的核心还是互联网，其通过传感器、射频识别装置(RadioFrequencyIdent

3、ificationDevice,RFID）、执行器等设备与物理世界发生联系。自从2009年温家宝主席提出“感知中国”至今，物联网在中国迅猛发展，与各传统行业紧密结合，催生了各种基于物联网的智能系统应用。包括基于物联网的智能交通监控系统，丼通过采集、分析数据，对驾驶员进行引导和管理来反馈交通状况。交通监控系统可分为交通信息采集子系统、交通信息提供子系统、监控中心。本文旨在提出一种基于Petri网结合前端分布式的物联网体系结构的交通信号控制建模方式，以提供服务为0标，实现“高度自治下的共同负责制”。2路口模型在单路U

4、的交通调度中，主要需要考虑的设计是信号灯的相位顺序和相位延时，图1为某单十字路口信号调度示意。在图1中，车道5表示设计为行人通过，此车道与其他所有车道互斥，如此便可实现人、车完全分离，避免行人与右转车和左转车发生冲突的可能性，且NS与WE两个方向的行人可以同时放行，车道0为4个方向的右转车道，右转车道只和车道5冲突，故车道根据空间关系可按以下情况分组，车道0,1为一组，车道0,2为二组，车道0，3为三组，车道0，4为4组，车道5单独为丑组，共计5个相位。其中N，S，W，E表示北、南、西、东4个方向，P表示行人通过

5、，NS表示方向由北往南，其他以此类推。需要说明的是，由于右转车除了和行人冲突外，和其他所右方向的通行车不冲突，故SE，EN，NW，WS4个方向的右转车在前4组相位中全部允许通过。控制系统主要控制的是相位顺序和相位延时。相位顺序在控制上，除非某个相位无车辆，否则不应改变相位顺序，依旧按照每组顺序不变。相位延时在控制上，则可根据各个车道排队等候车辆的数量，依据策略，由路门交通信号调度控制器上下浮动，力求增加路门利用率，降低车辆等待时问，同时兼顾公平。3信号控制模型分析目前应用最多的信号控制基本场景是一个开环控制结构，

6、5个相位的控制延时按照既定程序执行。开环结构的优点在于实施简单，缺点在于缺乏反馈，无法根据交通状况进行调整。图2为某一相位变迁图，用C_serv(i)表示对某一相位提供服务。一个相位的动作包括变绿灯、变黄灯和变红灯3个动作，变绿灯动作包含在C_serv(i)当中，变黄灯和变红灯两个动作分别用g2y(i)和y2r(i)表示。用C_ask(i)表示询问相位i是否需要服务，next(i)表示转向相位i的下一个相位，当detector(i)没有托肯，即当前相位i没有服务请求，且后面相位有服务请求，即C_req(i+1)有

7、托肯吋，应跳过相位i的服务，所以有detector(i)到next(i)的约束弧。如果后面相位没有服务请求，则不能跳过当前相位服务，所以有C_req(i+1)到(3_3(?1^(i)的约束弧。对车道的服务按照车道相位顺序来进行，当所有的路门都没有服务请求时，则按顺序动作。当相位1为绿灯时，假如此时相位4有车也要通过路U，则需在相位1对相位4进行分解，称为C_readd(l，4)。有detector(4)=Creq(2)+Creq(3)+Creq(4)+Cserv(4)。则系统在相位1周期完成后，由于detecto

8、r(2)和detector(3)没有托肯，将跳过相位2和3,直接转向相位4提供服务。如图3所示，在相位j分解detector(i)的变迁称为c_readd(j，i)。用C_req(n，m)表示从C_req(n)到C_req(m)这几个库所。4结语交通信号控制系统是交通物联网的一个组成部分，本文基于Petri网理论提出了幵环结构的交通信号控制系统，通过安装在车道上的车辆检测