基于Petri网和启发式算法的无信号交叉口车辆调度方法

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随着交通的日益繁忙,交叉口行车安全和通行效率已经成为人们普遍关注的问题。因此,一个先进交叉口车辆调度策略就显得尤为重要。交叉口监督控制系统起着监督和调度到达交叉口车辆的作用,它不仅可以保证到达交叉路口的车可以无碰撞通过,而且可以避免拥堵,提高交叉口车辆通行效率。但现有的交叉口的监督控制系统是基于交通信号控制系统实现的,是一种被动的调度策略,这种调度策略不能适应实时交通流。针对上述问题,本文提出了交叉口车辆调度策略。首先使用Petri网监督控制理论,避免交叉口车辆碰撞及死锁的发生,为提高通行效率,提出无信号单交叉口车辆调度策略和多交叉口车辆调度策略。具体的研究内容如下:1.离散化交叉路口,构建双向两车道Petri网模型和双向四车道Petri网模型。2.使用Petri网监督控制理论最小变迁覆盖方法,设置交叉口监控器,解决交叉口冲突和死锁问题。最后对模型进行仿真,验证监控器的有效性。3.在监控器的控制下,车辆可安全通过交叉路口,但仅起到安全监控的作用,效率较低,容易造成车辆拥堵现象。针对此问题,本文提出基于优先级的遗传算法,求解出最优车辆调度序列。车辆调度序列与Petri网模型中的变迁存在一一对应的关系,最后使用Petri网模型验证车辆调度序列是否存在死锁问题。4.将交叉口车辆最优调度方面的工作从单个交叉口拓展至多个交叉口。本文提出基于优先级的多交叉口车辆调度策略,解决了当交叉口有主路、支路区别时,主路直行车辆在多个交叉口之间不停车通过的车辆调度问题。
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