本發(fā)明涉及交通信號控制，具體涉及著色petri網下含待行區(qū)信號交叉口模型及控制方法。

背景技術：

1、很多交通事故發(fā)生在交叉口附近，這些交通事故的發(fā)生，或由于司機對信號燈變化的反應不夠及時，或由于車輛在進入交叉口后信號燈狀態(tài)改變，其沖突路徑的車輛駛入交叉口從而發(fā)生相撞，或由于處于待行區(qū)的車輛對進入交叉口的車輛的阻擋等。為了盡可能減少甚至避免此類交通事故的發(fā)生，需要一種更為優(yōu)化的控制算法對交叉口信號燈進行優(yōu)化，使設有待行區(qū)的交叉口的信號燈得到更好的協(xié)調和更靈活的切換，以適用于各種類型的交叉口。本發(fā)明建立一種模型及控制方法，使之能夠靈活地控制待行區(qū)的信號燈，用來解決交叉口的信號控制問題與含待行區(qū)交叉口的信號沖突問題。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術中難以針對所有類型一一的建立信號控制的技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種著色petri網下含待行區(qū)信號交叉口模型及控制方法，所采用的技術方案具體如下：

2、第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種著色petri網下含待行區(qū)信號交叉口模型，該模型包括以下模塊：

3、初始定義模塊，用于定義交叉口；

4、車輛表示模塊，用于根據(jù)對所述交叉口的定義，確定車輛計數(shù)器位置；采用不同顏色的令牌表示不同的車型；

5、第一模塊化模型構建模塊，用于根據(jù)對所述交叉口的定義，構建交叉口路徑的模塊化模型；

6、第二模塊化模型構建模塊，用于根據(jù)對所述交叉口的定義，構建交叉口路徑信號控制的模塊化模型，包括未設待行區(qū)的路徑信號控制模型和設有待行區(qū)的路徑信號控制模型；

7、控制模型構建模塊，用于通過組合交叉口路徑和交叉口路徑信號控制的模塊化模型，構建交叉口的petri網模型，建立交叉口的控制模型。

8、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述定義交叉口，包括：

9、區(qū)分入口道路：

10、首先按照路徑區(qū)分，當不同入口的車道有相同的路徑時，將不同入口的車道歸屬于同一入口道路；

11、然后按照車道區(qū)分，當不同路徑共用入口道路時，不同路徑共用的入口道路歸屬于同一入口道路；

12、無待行區(qū)的路徑劃分為進入交叉口的入口道路、緊接著入口道路的不可變車道、緊接著不可變車道穿過交叉口的路徑，分別用、和描述中進入前的部分、進入但沒進入的部分和進入的部分；

13、有待行區(qū)的路徑劃分為進入交叉口的入口道路、緊接著入口道路的不可變車道、緊接著不可變車道的待行區(qū)，緊接著待行區(qū)將要離開交叉口的路徑，分別用、、和描述中進入前的部分、進入但沒進入的部分、進入但沒進入的部分和進入的部分。

14、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)對所述交叉口的定義，確定車輛計數(shù)器位置，包括：

15、放置在交叉口的入口道路的第一車輛計數(shù)器，所述車輛計數(shù)器與交叉口的距離不小于車輛在自由速度行駛的狀況下一個綠燈時長內通過的距離，不大于兩個綠燈時長內通過的距離；

16、每個靠近交叉口的不可變車道的入口設置第二車輛計數(shù)器；

17、每條路徑進入交叉口的出口分別設置第三車輛計數(shù)器；其中，交叉口的出口為待行區(qū)的入口；

18、每條路徑離開交叉口的出口分別設置第四車輛計數(shù)器；

19、每條路徑離開待行區(qū)的出口處分別設置第五車輛計數(shù)器。

20、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述采用不同顏色的令牌表示不同的車型，包括：

21、每個入口道路的最上游計數(shù)器單獨對應一個變遷，所述變遷設有一個獨用的庫所表示車型，通過一個雙向有向弧相連；表示車型的庫所內有與車型數(shù)目相同數(shù)量的令牌且該庫所內令牌的數(shù)目和顏色始終不變，每種令牌的顏色代表一種車型。

22、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述交叉口路徑的模塊化模型，包括：

23、對所述交叉口所有的路徑分別構建petri網模型，并且構建每一條路徑的模塊化模型；對于設有待行區(qū)的路徑，其進入交叉口出口的部分所對應的模塊化模型包括待行區(qū)部分的模型和假設待行區(qū)不存在的模塊化模型。

24、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述構建交叉口路徑信號控制的模塊化模型，包括：

25、第一種信號控制模型，車輛通過交叉口受一組信號控制，用兩個庫所分別表示紅燈狀態(tài)和綠燈狀態(tài)，用兩個變遷分別表示紅燈切換綠燈和綠燈切換紅燈的信號切換；

26、第二種信號控制模型，在第一種信號控制模型的基礎上，另外添加兩個庫所分別表示進待行區(qū)信號燈的綠燈狀態(tài)和出待行區(qū)信號燈的狀態(tài)，進待行區(qū)信號的紅燈狀態(tài)與第一種信號控制模型中表示紅燈狀態(tài)的庫所共用，添加兩個變遷分別表示進待行區(qū)信號燈紅燈切換綠燈和綠燈切換紅燈的信號切換；

27、兩種信號控制模型在同一個相位中選擇其中一種，添加由一個庫所和兩個變遷組成的表示為或的petri網結構，并通過有向弧將兩個變遷分別連接到第一種信號控制模型中表示綠燈的庫所和第二種信號控制模型中表示出待行區(qū)信號燈的庫所上；同時另外添加一個庫所來確保相位可以選擇其中一種信號控制模型而不選擇另一種信號控制模型。

28、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述通過組合交叉口路徑和交叉口路徑信號控制的模塊化模型，構建交叉口的petri網模型，建立交叉口的控制模型，包括：

29、對交叉口的每條路徑，按照當前路徑上的車輛行駛方向，通過有向弧自上而下地連接所有屬于該路徑的模塊化模型。

30、在一種可能的實現(xiàn)方式中，還包括：

31、基于所述交叉口的petri網模型，依據(jù)路徑沖突構建能夠消除沖突的信號控制模型；

32、所述路徑沖突包括：一、當前相位中處于綠燈狀態(tài)的路徑與其他路徑之間的沖突；

33、二、下一相位中處于綠燈狀態(tài)的路徑若設有待行區(qū)，其待行區(qū)與當前相位處于綠燈狀態(tài)的路徑之間的沖突；

34、三、下一相位中若存在多條設有待行區(qū)的路徑，這些路徑待行區(qū)之間的沖突。

35、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述構建能夠消除沖突的信號控制模型，包括：

36、將路徑的紅燈狀態(tài)的庫所通過有向弧連接到其沖突路徑切換至綠燈的變遷上，以確保與當前路徑相沖突的路徑不能同時打開綠燈，來消除第一種沖突；

37、若當前路徑存在設有待行區(qū)的沖突路徑，將當前路徑表示紅燈狀態(tài)的庫所通過有向弧連接到其沖突路徑將進入待行區(qū)的信號切換至綠燈的變遷上，以確保在當前路徑處于綠燈狀態(tài)時，其沖突路徑的待行區(qū)若阻礙當前路徑的車輛通過交叉口，則不能同時打開控制車輛進入待行區(qū)的綠燈，來消除第二種沖突；

38、若當前設有待行區(qū)的路徑與其他設有待行區(qū)的路徑存在沖突，則分別連接兩條路徑中將路徑當做未設待行區(qū)處理的紅燈與另一條路徑控制進待行區(qū)綠燈打開的變遷，來消除第三種沖突。

39、第二方面，提供了一種著色petri網下含待行區(qū)信號交叉口控制方法，所述方法包括以下步驟：

40、定義交叉口；

41、根據(jù)對所述交叉口的定義，確定車輛計數(shù)器位置；采用不同顏色的令牌表示不同的車型；

42、根據(jù)對所述交叉口的定義，構建交叉口路徑的模塊化模型；

43、根據(jù)對所述交叉口的定義，構建交叉口路徑信號控制的模塊化模型，包括未設待行區(qū)的路徑信號控制模型和設有待行區(qū)的路徑信號控制模型；

44、通過組合交叉口路徑和交叉口路徑信號控制的模塊化模型，構建交叉口的petri網模型，建立交叉口的控制模型。

45、在一種可能的實現(xiàn)方式中，所述路徑信號控制模型要始終滿足：

46、一、每條路徑表示紅綠燈狀態(tài)的庫所中，其中一個里面有令牌而另一個內沒有令牌；

47、二、路徑表示同一組信號的紅綠燈狀態(tài)的庫所中，其中一個有令牌，且對于每個處于綠燈狀態(tài)的路徑，該路徑的所有沖突路徑對應的表示紅燈狀態(tài)的庫所內有令牌；

48、三、當前路徑的信號燈由紅變綠時，與當前路徑相沖突的所有路徑所對應的表示紅燈狀態(tài)的庫所內有令牌；當前路徑的信號燈變?yōu)榫G燈后，這些令牌將被鎖定在上述表示紅燈狀態(tài)的庫所中，直到所有與之沖突的路徑的信號燈切換成紅色；

49、四、在相位n開始時，要求相位n+1已知，在打開相位n的綠燈時，若相位n+1中設有待行區(qū)的路徑與相位n的路徑存在沖突，則這些路徑當做未設待行區(qū)的路徑控制；若相位n+1中設有待行區(qū)的路徑與相位n的路徑無沖突，則在相位n綠燈時打開進待行區(qū)的綠燈，且這些路徑出待行區(qū)的信號在相位n為紅燈，在相位n+1為綠燈，同時這些路徑的待行區(qū)不能與其中任何一條路徑有沖突，否則按照未設待行區(qū)的路徑控制。

50、本發(fā)明實施例至少具有如下有益效果：

51、對交叉口入口道路進行細化，可以較完整的表現(xiàn)交通需求細節(jié)，同時使交通模型具有模塊化的優(yōu)點。

52、利用著色petri網建立基本框架，可以很好的區(qū)分不同車型，以便針對不同車型提供優(yōu)化方案。

53、對交叉口進行模塊化的建模，并通過組合模塊化模型構建完整交叉口模型，具有極強的普適性，適用于各種設有待行區(qū)和未設待行區(qū)的交叉口類型。

54、模型包含對待行區(qū)與非待行區(qū)信號燈的模擬，可以靈活的切換待行區(qū)與非待行區(qū)的信號燈。

55、模型包含對交叉口各方向和待行區(qū)、非待行區(qū)的各種路徑沖突的模擬，可以減少甚至避免司機因信號燈切換而不能夠及時做出反應而產生的交通事故。

56、對滿足本發(fā)明要求的道路交叉口信號模型，除了對相沖突的路徑的信號組合的限制外，不存在其它限制，配時方案具有最大的可調整空間，從而提高交叉口的通行能力。