基于CPN的交叉口信号控制避碰策略建模与分析

发布时间：2020-10-19 14:50

　　 随着城市居民汽车保有量的持续增加,城市交通拥堵问题越来越严重。在现有的交叉口信号控制系统中,车辆驾驶员通过观察信号灯的变化进入并通过交叉口,存在控制指令执行滞后的问题。此外,随着车流量的增加,交叉口区域内的车辆冲突也会大大增加,容易导致车辆碰撞、车流形成死锁。本文通过对车-车,车-人冲突的识别和消解来实现车辆的避碰,分别采用信号灯控制和指示灯控制两种策略来避免交叉口中冲突和死锁的发生,并利用赋色Petri网(Colored Petri Nets,CPN)对策略进行建模和分析,论文的主要研究内容如下:1.根据交叉口中车流及行人的移动轨迹,将交叉口划分为8×8的网格,以此为基础建立信号控制系统模型和交叉口网格模型,其中交叉口网格模型可以利用融合库所与二相位或四相位信号控制系统进行连接,为冲突和死锁避免策略的研究奠定模型基础。2.针对交叉口中的车辆位置冲突问题,首先提出了利用信号灯来解决不同情形冲突问题的策略,并使用CPN对信号控制系统下的直行与左转车辆、行人与左转车辆的冲突避免策略分别进行了描述。通过对模型的状态空间进行分析,验证了策略能够有效的实现冲突的避免。3.针对交叉口中死锁问题,进一步提出了利用虚拟指示灯的通用冲突避免算法和死锁避免算法,以此建立了单个冲突和两个关联冲突的冲突避免CPN模型及死锁避免CPN模型,并利用同步距离验证算法的正确性,利用状态空间和实验数据分析两种方式验证了算法的有效性。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP301.1;U491.54
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 交通信号控制研究现状
        1.2.2 车辆避碰问题研究现状
    1.3 论文主要研究内容
第二章 交叉口网格化分析
    2.1 交叉口的路线分布与相位
        2.1.1 交叉口的路线分布
        2.1.2 交叉口相位分类
    2.2 信号交叉口的网格化
    2.3 冲突及死锁的场景分析
        2.3.1 冲突场景的分析
        2.3.2 死锁场景的分析
    2.4 本章小结
第三章 基于分层赋色Petri网的信号控制交叉口模型
    3.1 赋色Petri网的基本理论
        3.1.1 CPN的基本概念
        3.1.2 CPN的层次化建模
        3.1.3 状态空间的基本理论
    3.2 基于CPN的交通信号控制交叉口模型
        3.2.1 模型的参数设置
        3.2.2 交通信号控制系统CPN模型
        3.2.3 信号控制交叉口CPN模型
    3.3 本章小结
第四章 基于CPN的交叉口避碰策略与建模
    4.1 直行与左转车辆避碰策略及CPN模型
        4.1.1 直行与左转车辆避碰策略
        4.1.2 直行与左转车辆避碰CPN模型
        4.1.3 直行与左转车辆避碰CPN模型状态空间分析
    4.2 行人与左转车辆避碰策略及CPN模型
        4.2.1 行人与左转车辆避碰策略
        4.2.2 行人与左转车辆避碰CPN模型
        4.2.3 行人与左转车辆避碰CPN模型状态空间分析
    4.3 本章小结
第五章 基于同步距离解决交叉口冲突和死锁问题
    5.1 同步距离基本理论
        5.1.1 同步距离的概念
        5.1.2 同步距离的性质
        5.1.3 同步距离的计算
    5.2 基于同步距离解决交叉冲突问题
        5.2.1 单个冲突的解决和同步距离的验证
        5.2.2 两个关联冲突的解决与同步距离的验证
    5.3 基于同步距离解决交叉口死锁问题
        5.3.1 死锁场景描述
        5.3.2 死锁的解决策略与同步距离的验证
    5.4 仿真与实现
        5.4.1 冲突与死锁避免CPN模型状态空间分析
        5.4.2 冲突与死锁避免算法实验分析
    5.5 本章小结
总结与展望
    论文总结
    工作展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢

【参考文献】

相关硕士学位论文 前1条

1 周洁;基于赋色Petri网的公交优先信号控制建模与分析[D];长安大学;2017年

本文编号：2847352