应急情况下城市交叉口交通信号控制研究

摘要

城市交通信号控制是一个长期以来倍受关注的问题,大到城市规划,小到市民出行。特别需要指出的是应急情况下的交通控制,城市的突发性事件在近几年数量不断地增多,例如―5·12汶川地震‖的类似特殊情况发生时,在紧急疏散的同时还要进行紧急救援,以便尽可能快的将处于危险中的人员转移到安全或有医疗设施的地点,减少因得不到及时救助而受到深度伤害甚至死亡的机会。我们将疏散车辆和救援车辆统称为应急车辆,由于应急车辆运行的紧急性,通常希望它们尽可能快的到达救援地点或医疗场所。然而,现在普遍存在的交通拥堵使得应急车辆很难迅速、安全的到达目的地,而且应急车辆的运行可能会进一步加剧交通拥堵,甚至造成新的事故。为保证应急车辆的平稳运行可以从两个层次入手考虑:第一个是网络层次,其任务是确定起终点之间的最快路线,使应急车辆可以沿着该路线尽快到达目的地;第二个是交叉口层次,其要求是保证车辆安全迅速的通过交叉口。尽管网络层次是要寻找车辆运行的最短路线,相对比较容易,但是目前的研究集中在交叉口信号控制方面。所以本文针对应急情况下的城市信号交叉口控制方式做具体分析。
　　首先,分析国内外研究现状。分析交叉口控制的模型和方法,借鉴已有经验找出解决本课题的方法模型,结合当前应急情况下的交通现状,找出合理的交通模型;并通过结合分析传统的信号控制和现代控制技术给出混合 Petri网模型控制的概念。其次,本文对应急情况、应急车辆、应急车流做了理论研究,给出不考虑应急情况的交叉口延误分析。理论界定使问题的分析更加具有针对性,同时明确应急车辆有限通过信号交叉口的条件,并且对一般情况下城市交通系统中通过信号交叉口的车辆做延误分析。再次,建立应急情况下城市信号交叉口的混合Petri网模型。分析Petri网模型,建立城市信号交叉口混合Petri网模型,并对应急情况下交叉口信号控制Petri模型做进一部分析。最后,采用遗传算对模型进行演算,并计算机软件Matlab(R2009a)仿真。提出优先控制策略,并将应急情况下的交叉口信号 Petri网模型同不考虑应急情况的信号控制延误做对比分析。

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1绪论

1.1国内外研究动态

1.2 本文研究方向及意义

1.3 本论文准备解决的问题

2交通信号控制技术

2.1 传统信号控制

2.2 智能交通控制

2.3 基于Petri网模型信号控制

2.4 平面交叉路口信号控制时序模型

2.5本章小结

3 城市混合Petri网模型交通信号控制

3.1 Petri网原理

3.2 城市交通网的物理分析

3.3 城市交叉口的HPN模型

3.4本章小结

4应急情况下的交叉口信号控制

4.1 应急情况与应急车辆界定

4.2 应急情况下的城市交通状态

4.3 应急情况下城市信号交叉口状态

4.4 应急车辆通过信号交叉口时的交通条件

4.5 应急情况下的交通Petri网信号控制

4.6 实例分析

4.7 本章小结

5 模型算法描述及控制策略仿真

5.1 Petri网模型的遗传算法

5.2 MATLAB仿真软件

5.3混合Petri网模型算法仿真

5.4 模糊Petri网模型控制策略仿真

5.5本章小结

结论

致谢

参考文献

附录 Petri网模型遗传算法MATLAB程序代码

攻读学位期间的研究成果