基于Petri网的并行汽车检测系统建模与车辆调度.pdf

摘要

随着汽车保有量的快速增长，交通安全隐患问题日益突出。为此，我国实行车辆年

检制度，由交管部门对在用车辆定期检测和维修。传统汽车检测线由于检测容量有限，

不能满足汽车安全性能检测需求量的大幅增长，多数汽车检测站引入了并行汽车检测系

统（ParallelVehicleInspectionSystem，PVIS）。现有并行汽车检测系统车辆调度多依靠

人工来完成，待检车辆的检测周转时间较长，检测设备资源分配不均，PVIS运行效率低

下。

针对上述问题，本文以给定数量待检车辆的检测周转时间最短为优化目标，采用赋

色Petri网（ColoredPetriNet,CPN）对并行汽车检测系统进行建模，提出了基于此模型

仿真的并行汽车检测线车辆调度策略，具体的研究内容如下：

1、通过分析并行汽车检测系统车辆调度的时空约束，建立了并行汽车检测系统

（TimedColoredPetriNet,TCPN）模型，包括车辆分派过程模型和车辆检测过程模型两

个层次，通过对模型的仿真运行，验证了模型的可用性和有效性。

2、针对并行汽车检测系统车辆调度的分派难题，提出车辆队列拆分算法（Vehicle

QueueSplitting,VQS），该算法将待检车队按照PVIS高效率运作的原则合理拆分为两个

子队列，分派至各车辆检测子系统（VehicleInspectionSub-System,VISS），并从子队列长

度均衡性和VISS工位负载均衡性两个指标对所提VQS算法的性能进行分析；

3、为了减少VQS算法拆分后的各子队列的检测周转时间，进而实现给定数量待检

车辆的检测周转时间最短的目标，提出基于PSO的检测线车辆调度算法，该方法属于求

解调度问题的近似方法，对VQS算法拆分后的子队列进行调度得到近似最优的车辆序

列，该车辆序列在上述TCPN模型中仿真运行得到检测用时。实验结果表明所提策略在

并行汽车检测系统车辆调度优化问题中具有良好的性能。

关键词：并行汽车检测系统，汽车检测子系统，Petri网，粒子群优化，车辆调度

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Abstract

Withtherapidgrowthofvehicles,trafficsafetyproblemshavebecomeincreasingly

prominent.Tothisend,mycountryimplementsanannualvehicleinspectionsystem,andthe

trafficcontroldepartmentregularlyinspectsandmaintainsvehiclesinuse.Duetothelimited

testingcapacityoftraditionalautomobileinspectionsystem,itcannotmeetthesubstantial

increaseinthedemandforautomobilesafetyperformanceinspection.Mostautomobile

inspectionstationshaveintroducedParallelVehicleInspectionSystem(PVIS).Atpresent,

PVISvehicleschedulingismostlydonemanually,theinspectionturnaroundtimeofthe

vehiclestobeinspectedislong,thedistributionofinspectionequipmentresourcesisuneven,

andthePVISoperationefficiencyislow.

Inviewoftheaboveproblems,thispapertakestheshortesttestingt