本发明涉及交通信号控制，具体涉及一种基于着色petri网的信号交叉口模型及控制方法。
背景技术：
1、目前，汽车保有量持续增加，出行需求增加，道路拥堵和交通冲突问题也更加严重。而大部分城市的路网已经趋于成熟，扩展空间有限，通过道路建设思路解决拥堵问题，已经不能很好的适应城市的发展节奏。利用现有路网对某些道路进行布置，尤其是信号控制来解决上述交通问题极为重要。
2、现有路网结构复杂，完全掌握所有类型的路网比较困难，无法针对所有类型一一的建立信号控制算法。因此需要一种能够适用于绝大多数类型的交叉口的交通模型，并且要求模型能够灵活的调整信号灯配时方案。本发明利用着色petri网建立基本框架来建立一种模型，用来解决信号交叉口的信号控制问题。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中难以针对所有类型一一的建立信号控制的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于着色petri网的信号交叉口模型及控制方法，所采用的技术方案具体如下：
2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于着色petri网的信号交叉口模型，该模型包括以下模块：
3、初始定义模块，用于定义交叉口；
4、车辆表示模块，用于根据对所述交叉口的定义，确定车辆计数器位置；采用不同颜色的令牌表示不同的车型；
5、模块化模型构建模块，用于根据对所述交叉口的定义，分别构建交叉口路径的模块化模型和交叉口路径信号控制的模块化模型；
6、控制模型构建模块，用于根据车辆行驶方向，用有向弧连接交叉口的模块化模型，构建交叉口的petri网模型；基于交叉口的petri网模型，依据路径冲突构建能够消除冲突的信号控制模型；基于交叉口的信号控制模型，根据实际需求连接相关信号控制优化模型。
7、进一步地，构建交叉口路径信号控制的模块化模型，包括：
8、对于所述交叉口的每一条路径，建立一个信号控制的模块化模型，该模块化模型用两个库所和库所分别描述绿灯状态和红灯状态，内有一个令牌对应于路径的信号是绿色，而内有一个令牌对应于路径的信号是红色；
9、定义两个变迁和表示信号灯的切换；
10、定义有向弧：、、及。
11、进一步地，根据车辆行驶方向，用有向弧连接交叉口的模块化模型，构建交叉口的petri网模型，包括：
12、对交叉口的每条路径，按照当前路径上的车辆行驶方向，自上而下是通过单向弧连接所有属于该路径的模块化模型、、；
13、对每条路径模型的通过双向弧与其信号控制的模块化模型连接；
14、在交叉口的petri网模型上使用有向弧连接信号控制优化模型。
15、进一步地，所述信号控制模型要满足的性质为：
16、一、每条路径表示红绿灯状态的库所和中，令牌总数始终为1；
17、二、每条路径的绿灯库所有令牌时，所有与相冲突的路径的绿灯库所都没有令牌。
18、三、当路径的信号灯由红变绿时，与该路径相冲突的所有路径所对应的表示红灯状态的库所内有令牌；路径的信号灯变为绿灯后，这些令牌将被锁定在上述表示红灯状态的库所中，直到所有与之冲突的路径（包括）的信号灯切换成红色。
19、进一步地，所述定义交叉口，包括：
20、区分入口道路：
21、首先按照路径区分，当不同入口的车道有相同的路径时，将不同入口的车道归属于同一入口道路；
22、然后按照车道区分，当不同路径共用入口道路时，不同路径共用的入口道路归属于同一入口道路；
23、按照交叉口布局，划分为进入交叉口的入口道路、紧接着入口道路的不可变车道、紧接着不可变车道穿过交叉口的路径，分别用、和描述中进入前的部分、进入但没进入的部分和进入的部分。
24、进一步地，所述根据对所述交叉口的定义，确定车辆计数器位置，包括：
25、放置在交叉口的入口道路的第一车辆计数器，所述车辆计数器与交叉口的距离不小于车辆在自由速度行驶的状况下一个绿灯时长内通过的距离，不大于两个绿灯时长内通过的距离；
26、每个靠近交叉口的不可变车道的入口设置第二车辆计数器；
27、每条路径进入交叉口的出口分别设置第三车辆计数器。
28、每条路径离开交叉口的出口分别设置第四车辆计数器。
29、进一步地，所述采用不同颜色的令牌表示不同的车型，包括：
30、每个入口道路的最上游计数器单独对应一个变迁，所述变迁设有一个独用的库所通过一个双向有向弧相连；每个库所内有与车型数目相同数量的令牌，每种令牌的颜色代表一种车型。
31、进一步地，所述交叉口路径的模块化模型，包括：
32、每条路径的模块化模型、、都包含一个由库所和变迁以及连接两者的有向弧组成的结构，其中；
33、中变迁都通过一个双向有向弧连接库所；
34、中库所连接到一个单独的变迁上；
35、进一步地，所述交叉口路径的模块化模型，还包括：
36、每条路径中每个第一、第二和第三计数器都包含一个通过有向弧连接库所的变迁，其中分别对应于该路径的模块化模型、、；
37、每条路径中每个第四计数器都连接到一个单独的变迁。
38、第二方面，提供了一种基于着色petri网的信号交叉口控制方法，所述方法包括以下步骤：
39、s1，定义交叉口；
40、s2，根据对所述交叉口的定义，确定车辆计数器位置；采用不同颜色的令牌表示不同的车型；
41、s3，根据对所述交叉口的定义，分别构建交叉口路径的模块化模型和交叉口路径信号控制的模块化模型；
42、s4，根据车辆行驶方向，用有向弧连接交叉口路径的模块化模型，构建交叉口的petri网模型；基于交叉口的petri网模型，依据路径冲突构建能够消除冲突的信号控制模型；基于交叉口的信号控制模型，根据实际需求连接相关信号控制优化模型。
43、本发明实施例至少具有如下有益效果：
44、本发明对交叉口入口道路进行细化，可以从细节上的表现车流通过交叉口的整个过程，同时使交通模型具有模块化的优点；利用着色petri网建立基本框架，可以很好的区分不同车型，以便针对不同车型提供优化方案；建立了有关道路、车辆、信号灯及冲突路径的着色petri网模型，可以较完整的表现交通需求细节；对交叉口进行模块化的建模，并通过组合模块化模型构建完整交叉口模型，具有极强的普适性，适用于不同的交叉口类型；本发明要求的两个性质保证了相冲突的路径不会同时处于绿灯状态，从而影响车辆正常通过交叉口，保证了驾驶安全；对满足本发明要求的道路交叉口信号模型，除了对相冲突的路径的信号组合的限制外，不存在其它限制，配时方案具有最大的可调整空间，从而提高交叉口的通行能力。
1.一种基于着色petri网的信号交叉口模型，其特征在于，该模型包括以下模块：
2.根据权利要求1所述的基于着色petri网的信号交叉口模型，其特征在于，构建交叉口路径信号控制的模块化模型，包括：
3.根据权利要求1所述的基于着色petri网的信号交叉口模型，其特征在于，根据车辆行驶方向，用有向弧连接交叉口的模块化模型，构建交叉口的petri网模型，包括：
4.根据权利要求1所述的基于着色petri网的信号交叉口模型，其特征在于，所述信号控制模型始终满足的性质为：
5.根据权利要求1所述的基于着色petri网的信号交叉口模型，其特征在于，所述定义交叉口，包括：
6.根据权利要求1所述的基于着色petri网的信号交叉口模型，其特征在于，所述根据对所述交叉口的定义，确定车辆计数器位置，包括：
7.根据权利要求1所述的基于着色petri网的信号交叉口模型，其特征在于，所述采用不同颜色的令牌表示不同的车型，包括：
8.根据权利要求1所述的基于着色petri网的信号交叉口模型，其特征在于，所述交叉口路径的模块化模型，包括：
9.根据权利要求1所述的基于着色petri网的信号交叉口模型，其特征在于，所述交叉口路径的模块化模型，还包括：
10.一种基于着色petri网的信号交叉口控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
