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随着社会经济的蓬勃发展,汽车保有量持续增长,随之而来出现城市交通基础设施的建设速度赶不上交通需求增长速度的情况,由此造成的交通拥堵问题日益严峻。交通溢流问题就是城市路网中常见的一种拥堵状况,其对交通安全产生的恶劣影响以及产生的社会经济效益损失是不可忽视的,因此十分有必要解决交通溢流问题,提高出行效率及交通安全。元胞传输模型(Cell Transmission Model,CTM)是一种宏观的交通流仿真模型,因其灵活的交通系统建模方法、高效的计算效率,已被应用于动态交通分配、交通系统仿真、动态交通诱导等诸多领域。Petri网(Petri Nets,PN)作为建模分布式系统并发、冲突、随机、离散等特征的有力工具,非常适合用来分析城市交通系统。本文基于CTM以及Petri网在城市交通系统中的应用,针对城市干道交通溢流问题,提出了一种新的解决方法。具体地,本文研究内容如下:1.建立城市干道两交叉口交通流的CTM模型。具体是基于两相位及四相位信号控制,首先对城市干道作不同的元胞结构划分,其次介绍了两种信号控制下城市干道的交通流CTM构建方法,最后分别作算例分析,对城市干道交通流传播过程进行模拟,同时分析在不同输入、不同相位差情况下交通流密度流量的变化规律,以及受信号控制的元胞特性,分析结果符合CTM三角基本图,证明了模拟方法的正确性,较好的再现了交通流的运行过程。2.建立城市干道交通溢流控制系统的赋时赋色Petri网(Timed Colored Petri Nets,TCPN)模型。具体是分别建立系统中交叉口、信号灯、控制器、交通流等不同实体的TCPN子模型,通过模型之间的分层与连接,准确描述了各子模块之间的逻辑关系。3.城市干道交通溢流控制系统TCPN模型的仿真与分析。具体是基于前面所建立的CTM模型来进行交通流估计,为描述交通流的TCPN子模型提供初始值;然后通过在TCPN模型中模拟三种不同情况导致的交通溢流现象发生的临界条件,提出了相应的控制策略,并进行仿真和分析,验证了所提出的控制策略及交通溢流控制系统对于解决溢流问题的有效性。