基于瞬时记忆特性的强制减速车道标志设置

文章结合驾驶员视野特性对交通标志的视认距离与消失距离进行分析,通过记忆衰减特性对辅助减速车道、避险车道的设置前置距离与重复距离进行研究,降低因为驾驶人对辅助减速车道标志信息的遗忘造成的潜在交通事故的可能性。     

城市快速路减速车道驾驶行为分析及其安全性研究

为了研究驾驶人在城市快速路匝道减速车道的驾驶行为及其风险特征,基于43名不同经验驾驶人的道路实验数据,提取了典型快速路出口减速车道共260 m的驾驶行为数据;采用统计方法分析了不同经验驾驶人的行车轨迹、进入减速车道的纵向位置、进入匝道时的车速、进入匝道时的横向位置,以及在典型断面上平均车速.通过分析数据发现,熟练驾驶人提前变道意识强于非熟练驾驶人,而这种提前变道行为对于尽早进入减速车道有正面作用;熟练驾驶人能更好地保持进入匝道时的横向位置,非熟练驾驶人则偏右;减速车道对熟练驾驶人和非熟练驾驶人的减速效果均不理想,非熟练驾驶人在减速车道上车速显著低于熟练驾驶人,但是所有驾驶人在出口匝道车速比限速值要高.研究结论可为城市快速路减速车道参数设计和交通安全管理提供理论基础.      

城市地下道路分合流区变速车道长度研究

为了研究城市地下道路分合流区的变速车道长度,利用先进的8自由度驾驶模拟平台构建三维驾驶模拟仿真环境并开展了驾驶模拟试验,采集了4种主线设计速度条件下、驾驶人在地下道路分合流区内的驾驶模拟试验数据。基于速度、加速度、方向盘转角和行车轨迹构建了一种驾驶行为分析方法,通过该方法分析了驾驶人在地下道路分合流区内的速度调整行为和车道变换行为,并总结其在速度调整区间和车道变换区间的分布规律,基于该分布规律得出地下道路变速车道长度的推荐值。结果表明:在分流区内,驾驶人调整速度和变换车道通常交叉进行,减速区间和换道区间往往部分重合甚至相互包含;而在合流区内,驾驶人通常在结束加速操作前开始变换车道。与熟练驾驶人相比,新手驾驶人在分流区内采取了更为激烈的减速措施,而在合流区内新手驾驶人通常需要更长的加速距离以寻找合适的汇入间隙。与公路及城市道路出入口变速车道规范长度相比,减速车道推荐长度满足公路相关标准规范的规定值,略高于城市地下道路的标准规定值,加速车道推荐长度高于公路及城市道路出入口标准规范的规定值,研究结果可为地下道路规划和设计工作提供参考。     

基于驾驶员视错觉特性的新型控速标线研究

基于驾驶人动视觉特性以及视觉错觉特性,综合现有驾驶员视觉的相关特性以及目前的减速标线研究现状和有关规程、规范,在此基础上设计了一种改进优化的视错觉控速标线,通过UC-win/Road软件和模拟驾驶对驾驶人开展了室内仿真驾驶,对减速效果进行评价。新型视错觉标线可以对驾驶人造成车速增加和车道变窄的错觉,控速效果较好。     

长大下坡路段辅助减速车道设计

文章针对重型汽车在长大下坡路段的行驶安全问题,对辅助减速车道的设计进行研究。根据排气制动和液力缓速器联合制动的行驶模型,对重型车辆在长大下坡路段的下坡能力进行研究。根据下坡时制动器的温升模型,研究长大下坡路段的辅助减速车道位置设计问题。     

基于人机共驾的车道保持辅助控制系统研究

车道保持控制系统是汽车安全辅助驾驶的重要组成部分,可有效提高汽车主动安全性、避免车辆无意识地偏离本车道。目前,大部分车道保持控制系统在工作时将驾驶人的操作视为外界干扰,没有考虑人机共驾阶段下驾驶人与控制系统的控制权分配问题,易造成人机冲突、影响驾驶人的驾驶感受。论文兼顾驾驶人与辅助控制系统各自优势,基于人机共驾技术对车道保持控制系统进行研究。构建基于安全行驶区域与最晚预警边界相结合的车道偏离决策模型,在保证其预警精度的同时降低计算复杂性,根据车辆行驶状态和路面附着系数动态调整预警阈值;研究串级MPC-PID控制策略实现对车辆横向位置的控制,将最优问题转化为二次规划求得目标前轮转角,利用PID算法完成对目标前轮转角的跟踪;引入共驾系数对车辆的控制权进行分配,研究共驾系数分配模型,以车辆状态误差和驾驶人转向力矩作为模糊控制的输入变量、共驾系数作为输出变量,降低辅助控制系统与驾驶人之间的冲突;最后,利用CarSim与Simulink联合仿真对所研究的控制策略进行仿真验证,结果表明共驾系数能够根据驾驶人的操作和车辆运行状态的变化实现动态调整,辅助控制力矩与驾驶人输入力矩变化趋势相同,在保留驾驶人一定操作的基础下可避免车辆偏离车道、降低人机冲突。     

商用车电液复合转向系统的车道保持策略

为了提高商用车的行驶安全性,避免因驾驶人的分心驾驶出现车辆偏离车道的问题,提出一种基于电液复合转向系统的商用车车道保持策略;在建立电液复合转向系统模型、二自由度车辆模型、预瞄驾驶人模型的基础上,设计基于驾驶人在环的MPC和ADRC串级的车道保持控制策略。首先,采用MPC算法将车辆横向位置控制的最优问题转化为二次规划求得目标前轮转角;然后,考虑电液复合转向系统的不确定和干扰问题,利用ADRC算法对目标转向盘转角和实际驾驶人的转向盘转角差值以转矩信号的形式进行补偿。同时研究车道保持系统对驾驶人的干预问题,引入干预系数的概念,采用模糊控制的方法,将驾驶人手力和车辆的运动状态作为输入变量,干预系数作为输出变量,保证整车行驶安全性的前提下减小车道保持辅助系统对驾驶人的干预。最后,通过MATLAB/Simulink仿真和硬件在环试验对所设计的控制策略进行验证。研究结果表明：所设计的基于商用车电液复合转向系统的车道保持策略能够及时地纠正因驾驶人的分心驾驶而导致车辆偏离所在行驶车道的行为,特别是在弯道处出现驾驶人转向不足或过度转向的情况时,能够将车辆维持在车道线之内,保证车辆的行驶安全性,同时由于干预系数的设计,使得驾驶人也有良好的人机交互体验感。     

基于人机共驾的车道保持辅助控制系统研究（双语出版）

车道保持控制系统是汽车安全辅助驾驶的重要组成部分，可有效提高汽车主动安全性、避免车辆无意识地偏离本车道。目前，大部分车道保持控制系统在工作时将驾驶人的操作视为外界干扰，没有考虑人机共驾阶段下驾驶人与控制系统的控制权分配问题，易造成人机冲突、影响驾驶人的驾驶感受。论文兼顾驾驶人与辅助控制系统各自优势，基于人机共驾技术对车道保持控制系统进行研究。构建基于安全行驶区域与最晚预警边界相结合的车道偏离决策模型，在保证其预警精度的同时降低计算复杂性，根据车辆行驶状态和路面附着系数动态调整预警阈值；研究串级MPC-PID控制策略实现对车辆横向位置的控制，将最优问题转化为二次规划求得目标前轮转角，利用PID算法完成对目标前轮转角的跟踪；引入共驾系数对车辆的控制权进行分配，研究共驾系数分配模型，以车辆状态误差和驾驶人转向力矩作为模糊控制的输入变量、共驾系数作为输出变量，降低辅助控制系统与驾驶人之间的冲突；最后，利用CarSim与Simulink联合仿真对所研究的控制策略进行仿真验证，结果表明共驾系数能够根据驾驶人的操作和车辆运行状态的变化实现动态调整，辅助控制力矩与驾驶人输入力矩变化趋势相同，在保留驾驶人一定操作的基础下可避免车辆偏离车道、降低人机冲突。     

考虑驾驶心理的封闭式道路车辆出匝换道模型

针对现有分流区车辆换道出匝模型对驾驶人心理因素考虑不足的问题,以换道紧迫感的概念来反映驾驶人心理对驾驶行为的影响,应用微分法建立了车辆出匝的换道模型。该模型揭示了车道数、减速车道长度、交通标志牌的设置、交通流量、行驶车速等对驾驶人出匝换道行为的影响。结果表明:考虑驾驶人心理的出匝换道模型在分流区上游端内更符合实际;驾驶人会依据交通环境对换道地点位置进行自动调节,但指路标志牌位置设置过近时,仍会使出匝车辆无法及时变更车道;交通流量的增大,会使出匝车辆的换道区间变得分散,换道行为更加激进。     

基于二次减速理论的客货分线式单车道客车减速车道模型研究

本文以客货分线式高速公路为研究对象,具体针对互通式立交的单车道客车减速车道长度计算模型展开研究。运用UMRR链式开普勒测速雷达采集了8个立交仅客车运行状况的20万个有效数据,与二次减速理论计算模型相结合,并从驾驶人行为选择和运行速度特征方面进行了模型验证,确立了模型的适用性和准确性。根据运行速度累计频率分布曲线对计算模型进行参数标定,给出减速车道和渐变段长度的建议值。     

基于驾驶人不满度的高速公路自动驾驶换道决策

为了实现高速公路的自由换道行为决策，并满足行车安全高效性、决策结果平稳无震荡、与运动规划模块结合引导车辆行驶等要求，提出了一种基于驾驶人不满度的换道行为决策方法。首先，根据驾驶人的速度期望建立了驾驶人不满度累积模型，并基于驾驶人速度不满累积度产生换道意图。其次，依据不同车道障碍车的运动状态，设计了2种目标车道选择策略，通过预测引擎对各个待选车道进行预测和评估，选取其中行车效率较高的车道作为目标车道，同时建立换道最小安全距离模型，用以在换道全过程中判断换道的可行性。然后，将换道行为决策的结果以目标车道的形式传递给基于改进人工势场的运动规划模块，用于运动规划模块目标的选取，以引导车辆横纵向运动。最后，在CarSim/PreScan/Simulink的联合仿真平台和硬件在环平台上建立多种测试场景，验证换道行为决策算法。试验结果表明：换道行为决策算法能够依据驾驶人速度不满累积度产生稳定的换道意图，进而根据所设计的换道策略选取具有更高行车效率的目标车道，并在换道过程中持续判断换道的可行性，以应对障碍车辆突然加减速等突发状况，保证换道过程的高效性和安全性；换道行为决策算法通过目标车道的转换，引导运动规划模块调整车辆的运动，实现跟车、换道等行为。     

基于发动机制动与电涡流缓速器联合特性的山区公路连续长大下坡路段辅助减速车道研究

目前重型货车在下长大坡路段持续制动极易引起行车安全问题。本文提出在长大下坡路段增设辅助减速车道,在一定程度上可缓解下坡压力。因此,引入温升模型,计算车辆下坡失速模型,确定下坡安全距离,以此为缓速车道设计提供依据。首先对发动机制动和电涡流缓速器联合作用下对重型汽车下坡进行研究。其次根据车辆系统动力学,进行汽车下坡能力分析。结合对汽车在制动鼓安全温度阈值内的汽车安全下坡距离的研究,得到下坡安全距离最长坡长为10 km左右,行驶坡度平均范围为3%～7%。基于此确定辅助减速车道的设定位置。     

减速车道平面线形设计探讨

文章根据车辆在减速过程中的行驶特征,分析了国内互通立交减速车道平面线形设计所存在的问题,提出主线减速段和匝道减速段的概念,明确了减速车道的界定,给出了减速车道长度的计算方法和取值表,并阐明了减速车道平面线形设计要点。     

多车道复杂环境下汽车驾驶倾向性特征动态提取

对多车道复杂环境下汽车驾驶倾向性特征动态提取进行研究,有利于准确推演驾驶人意图,对汽车辅助(自动)驾驶系统、特别是其主动安全预警子系统构建也具有十分重要的意义.以3车道场景为例,分析目标车位于不同车道时周边的交通态势(主要指车辆集群编组关系,重点以目标车位于中间车道为例),设计实验采集人、车、环境等相关动态信息,运用粗糙集理论,进行基于最小信息熵的连续属性离散化和基于启发式贪心算法的属性约简,提取不同态势下驾驶倾向性类型特征向量.实验验证表明,文中提取的多车道复杂车辆编组关系下汽车驾驶倾向性动态特征向量是科学合理的,能够准确反映驾驶人倾向性.研究结果可为建立多车道复杂环境下驾驶倾向性动态辨识模型提供理论依据.     

发动机制动与电涡流缓速器联合制动下长大下坡路段辅助减速车道位置设置研究

目前重型货车在下长大坡路段持续制动极易引起行车安全问题,在长大下坡路段增设辅助减速车道,在一定程度上可缓解下坡安全问题。通过理论研究行车制动器自动过程中温度变化模型,以制动器热衰退临街温度为阈值确定下坡安全距离,以此分析确定辅助减速车道的位置设置合理区间。首先对发动机制动和电涡流缓速器联合作用下对重型汽车进行下坡能力分析,通过对行车制动器安全温度阈值内的汽车安全下坡距离的研究,确定不同坡度下车辆下坡行驶安全距离,得到下坡安全距离最长坡长为10km左右,基于此确定辅助减速车道的设定位置。     

基于CatMull-Rom曲线的道路透视车道线控制点规律分析

驾驶人直观地从道路透视图中获取线形信息,采用CatMull-Rom样条曲线表征驾驶人通过视觉获得的车道线形,确定控制点位,从中提取特征点表征车道控制点分布。通过对两侧车道线特征点位置分析,分别得到不同平曲率和纵坡条件下,车道线特征点横、纵向分布规律。研究成果可川于道路平纵线形与透视车道线之间的定量关系分析,进而也可为从驾驶人视觉角度评价线形设计质量提供参考。     

多车道复杂环境下驾驶倾向性状态辨识

驾驶倾向性是汽车行驶过程中操控者情感偏好等特征的动态测度,是车辆安全驾驶辅助系统,特别是其碰撞预警系统中汽车驾驶人意图等心理、意识计算必须考虑的核心参数.以3车道场景为例,分析目标车位于不同车道时周边的交通态势(主要指车辆集群编组关系,重点以目标车位于中间车道为例),设计实验采集人、车、环境等相关动态信息,获取不同态势下驾驶倾向性特征数据,利用动态贝叶斯网络建立时变环境下驾驶倾向性动态辨识模型.实验验证表明,所建模型对驾驶人倾向性类型的辨识准确率可达到91％以上,能够适应多车道情况下驾驶人倾向性类型的动态识别,为以人为中心的个性化汽车主动安全系统的实现提供理论基础.     

高速公路互通式立交单车道减速车道长度研究

针对我国《公路路线设计规范》(JTGD20-2006)中互通式立交减速车道最小长度取值不合理的问题,通过国内外资料调查和互通式立交分流区车辆运行数据调查,研究主线设计速度为120 km/h的高速公路互通式立交分流区驶出车辆的分流位置和减速特性.基于二次减速理论并考虑三角渐变段长度建立互通式立交减速车道长度计算模型,通过调查数据统计和国内外研究分析确定模型中分流点初速度、分流鼻速度和两次减速度等关键参数取值.利用上述模型对减速车道长度取值的合理性进行了分析,并给出了对应不同匝道设计速度的减速车道长度建议值.其研究方法和计算模型可用于不同设计速度的高速公路减速车道长度的确定,而进一步的调查和计算结果可以作为现行《规范》的补充.     

多车道高速公路不同车道驾驶人视点位置研究

受路侧环境与障碍物的影响,在不同车道上的行车位置分布差异会导致驾驶人视点位置不同。驾驶人视点位置与平曲线横净距密切相关,平曲线横净距是停车视距的重要参数,其大小直接影响平曲线路段圆曲线半径的设置和交通安全措施的选择。在分析多车道高速公路管理方式因素对驾驶人视点横向位置影响和国内外驾驶人视点位置相关研究的基础上,采用无人机调查多车道高速公路不同车道、不同车型的车辆横向位置分布数据,通过数据采集处理和数据检验,得出了相应结论。结果表明:多车道高速公路不同车道、不同车型的车身横向位置为正态分布;现有视点位置统一取1.2 m或1.5 m或行车道中心线存在不合理之处,应分车型、分车道考虑;第1车道小客车驾驶人视点位置为1.2 m,第4车道大型车驾驶人的视点位置取1.5 m,中间车道驾驶人的视点位置宜取1.2 m。     

基于制动减速度的高速公路停车视距研究

为了研究《路线规范》中确定停车视距指标时采用设计速度的85%或90%与实际情况不符的问题,采用高速公路的实测各车道速度数据,分析了各车道的车辆运行速度分布特征。从运动学原理出发对汽车制动过程进行分析,将车辆制动过程分为驾驶人反应时间、制动系统协调时间及全制动时间3个时间段,建立了基于制动减速度的车辆制动模型,并对模型中驾驶人反应时间、制动减速度和运行速度等关键参数进行深入试验调查和分析研究。分别提出了平坡段小客车与货车在相对舒适和紧急制动两种情况下的停车视距建议值,并提出了不同纵坡条件下的货车停车视距修正值。结果表明:在平坡路段相对舒适情况下的停车视距与AASHTO中的规定值基本一致;紧急制动情况下的停车视距与我国规范值基本一致,比目前《路线规范》条文中采用折减后的设计速度计算停车视距的解释更加合理。纵坡对货车停车视距影响较大,因此纵坡段以货车停车视距为研究对象,并从安全角度考虑选择采用相对舒适的制动减速度得到的停车视距作为建议值,为《路线规范》规定的停车视距值的应用和解释提供了更好的依据。