随着城市化进程的加快和车辆的普及,交通拥堵问题显得越来越严重,这直接导致了人们在道路上浪费的时间增多,环境污染严重,经济损失巨大。而城市内可供扩建道路的空间非常有限,因此采用高效的交通预报和交通控制非常必要。城市交通系统是典型的混杂系统,其中交通信号灯动态是离散的,交通流动态是连续的,并且每个交文口的信号灯动态和交通流动态之间相互影响。本文尝试使用混杂Petri网(HPN)为交通系统建模,并结合实际,设计了模型的几种应用。混杂Petri网是一种图形化建模工具,这使得所建模型更加直观且容易理解,并且有严谨的数学分析理论。本文设计的混杂Petri网的离散部分用来表征信号灯动态,连续部分用来表征交通流动态。论文首先给出Petri网及混杂Petri网的理论基础；然后对城市交通系统中的交叉口和支路的物理模型进行了分析,并以十字交叉口的二、四两个相位为基础,用建模工具Visual Object Net++建立了二、四相位的HPN模型,而交通网络由多个交叉口和多条支路组成,每个交叉口的HPN模型包括了该交叉口和组成该交叉口的所有支路,所以整个交通网络的HPN模型可以由各个交叉口的HPN模型组成；最后,为了说明城市交叉口的HPN模型的实用价值,论文以最常见的十字交叉口为例,对HPN模型进行了检验,并在应用方面进行了三个方面的探索。第一点应用是短时交通流的预测,其中引入了马尔科夫过程,经过马尔科夫过程的完善,交叉口的混杂Petri网模型能够根据车流情况预测绿灯信号周期；第二点应用是对HPN模型外是否存在动态车流进行评估,根据模型得出的仿真车流量与实际车流量之间的相对误差是否为零,判断模型外是否存在动态车流；第三点应用为保障交通测量值的准确性,城市交通测量系统发生故障将导致在线控制无法正常进行,论文通过HPN模型对测量数据加以完善。利用混杂Petri网对城市交通系统建模的方法充分体现了交通系统的混杂本质,论文的研究成果,为城市交通的分析、预报、控制及城市拥堵状况的改善提供了一定的理论与技术支持。