基于轨迹数据的交叉口进口道车辆换道行为特性分析

为探索城市信号交叉口进口道范围内机动车换道行为特性，利用无人机拍摄视频提取车辆换道轨迹数据，分析了进口道车辆换道行为的宏观和微观特性。研究结果表明：强制换道行为多发生在距离停车线60 m～90 m处，自由换道行为在90 m～120 m处；换道时间集中分布在4.5 s～5.5 s之间，其中强制换道的平均时间为4.58 s，自由换道时长为3.81 s；强制换道行为主要受目标车道的可插入间隙及前后车辆的速度差影响，但整体来看分布较为分散；自由换道行为追求行车效率，目标车道的交通运行状况往往要优于原车道，换道行为主要受到原车道前车的相对距离和速度影响。本研究成果可以为城市交叉口的理论研究提供方法参考，为进口道的管理与控制提供理论基础。     

高速公路养护工程安全变道控制距离研究

为探究高速公路养护工程安全变道概率条件下车辆行驶的控制距离,对变道过程中车辆跟驰行驶安全约束条件进行分析,并运用概率论与交通流理论研究车辆变道概率组合特性,推导出安全变道控制距离与成功变道概率之间的关系。结合实例计算,对推导模型与规范中的建议值和计算值进行吻合性验证。     

基于实测数据的出口车道左转交叉口饱和流率修正

为了准确计算出口车道左转交叉口的通行效率,基于实测数据,对该类型交叉口饱和流率进行了研究。研究调查了邯郸市的3个设置有出口道左转的交叉口和1个具有相似规模的常规交叉口,并根据左转车道位置,将调查数据分为5组,包括出口车道左转交叉口的进口左转车道、2条出口左转车道、预信号处左转车道以及常规交叉口进口左转车道。通过将各组出口车道左转交叉口饱和流率与常规交叉口进行对比,证实了出口车道左转这种控制方法对交叉口主停车线和预停车线饱和流率均存在显著影响。在此基础上,考虑车辆滞留、驾驶员非正常驾驶行为、车道利用率、多左转车道和有效绿灯时间等因素,运用概率论及数理统计,分别对主、预停车线建立了出口车道左转控制对车道饱和流率的修正模型。并将模型计算结果与实际调查结果进行比较,对模型进行了检验,主、预停车线处饱和流率估算平均误差分别为1.6%和1.5%。研究表明,出口车道左转控制方法虽然能提高交叉口整体通行能力,但对饱和流率会造成一定负面影响,降低预停车线处和主停车线处车道饱和流率分别为19.4%和23.1%。预停车线处主要影响因素是驾驶员非正常驾驶,主停车线处主要影响因素是车道利用和多左转相互干扰。     

基于框痕技术的新型安全变道后视镜研究

针对现有汽车变道安全问题,以机动车后视镜为研究对象,运用框痕技术,将实际安全变道距离拟合到后视镜上,设计一种科学分辨变道的新型后视镜,通过观测后视镜框痕来辅助驾驶员进行变道,为车辆的安全变道提供科学依据,减少车辆误变道和缓解驾驶者变道焦虑心理。     

城市快速路隧道与立交超短连接段变道概率分析

为了给城市快速路隧道与互通立交超短连接段交通组织安全管理提供技术支撑,提出一种车辆变道概率计算方法.依据变道模型中车辆的受力状态,通过抗侧滑、抗侧翻的极限状态界定车辆变道的临界安全状态,通过理论分析与数学计算提出车辆安全变道所需最小车头时距计算公式和最小变道距离计算公式.将变道行为分为单次变道、先后2次变道2种:提出了基于最小车头时距的单次安全变道成功概率计算方法;将先后2次变道视为相互独立,提出考虑必要调整时间的先后2次变道的成功概率计算方法.以深圳某快速路隧道与互通立交超短连接段为实例进行计算分析,结果表明,变道次数对变道成功概率影响最大、交通量次之、天气影响最小,其敏感系数分别为1.25,0.45,0.17;以95% 的成功概率反算连接段所需长度的计算结果表明,2次变道所需长度约为同等情况下单次变道的1.9倍,且该长度增长率约为交通量增长率的2.4倍.      

信控交叉口进口道服务水平与安全的关系研究

信控交叉口的服务水平和安全相关,然而服务水平与不同事故碰撞类型的关系需要深入研究.采集了美国中佛罗里达164个4肢交叉口3年的事故,并重点分析追尾与左转事故.由于信控交叉口服务水平与事故在早高峰、平峰、晚高峰差异较大,且服务水平与事故碰撞类型在同一交叉口不同进口道的分布差异较大,因而在交叉口进口道层面建立随机参数负二项模型研究不同时段服务水平与追尾、左转事故的关系.结果表明,信控交叉口的服务水平与追尾事故显著相关,服务水平由D提高到A,追尾事故减少,并根据追尾事故与服务水平的关系,将服务水平划分为3个等级,A-B最安全,C较安全,D-F最不安全;不同时间段同一服务水平对追尾事故的影响规律不同;服务水平与左转事故不相关.      

拓宽的左转车道长度对延误影响的仿真分析

以提高拓宽进口道车辆的运行效率,减少进口道延误为目标,分析了交叉口进口道拓宽段车辆的运行特性,并运用Vissim仿真软件对不同长度的拓宽段进行仿真分析。交叉口进口道左转拓宽段的长度不仅与左转车量的排队长度有关,而且与其相邻车道的排队长度有关;根据仿真结果得出了拓宽左转车道长度与进口道延误之间的关系。     

交叉口左转与直行车辆动态碰撞风险估计模型

为改善交叉口安全状况,提高整个交叉口的交通安全水平,对交叉口碰撞类型之一的左转与直行车辆动态碰撞风险估计模型及警告阈值进行了研究。分析了交叉口左转与直行车辆的运行过程并基于风险内涵,提出了左转与直行车辆的动态碰撞风险估计模型;运用Vissim微观交通仿真软件仿真输出的车辆运行数据计算碰撞风险估计值。仿真结果表明,根据碰撞风险估计值变化规律可以确定出左转与直行车辆的碰撞预警阈值。     

一种改进的移位左转车道信号控制方法及其效用分析

针对交叉口传统移位左转交通组织存在的交通冲突与通行效率问题，提出了一种改进的移位左转车道设置方法，并分析改进前、后的交通冲突状况。综合考虑行人与非机动车的过街需求，分析路段左转信号与交叉口主信号之间的协调控制关系，设计改进的移位左转交叉口相位方案，建立移位左转交叉口设计要点计算模型，包括移位左转车道长度、路段左转变道段长度、路段左转车储存段长度。假设车辆到达服从泊松分布，推导并建立改进的移位左转交叉口各相位的延误计算模型。以车均延误最小为目标，构建改进的移位左转交叉口信号控制参数优化模型，采用穷举法给出其求解算法。从左转交通量、移位左转车道长度、交叉方向右转车辆比重3个方面分析改进方法的适用条件，并借助VISSIM仿真，使用在哈尔滨市交叉口收集的数据验证改进方法的效用。研究结果表明：当移位左转车道长度为100 m左右时，该交通组织方式可以发挥最大效益；改进的移位左转交通组织较改进前交叉口车均延误下降了16.1%，验证了所提改进方法的有效性；当左转交通量小于400 pcu·h^-1，交叉方向右转交通量比重大于25%时，采用改进的移位左转方法，交叉口的通行效率改善更加显著。研究成果可为移位左转车道的设置及信号配时提供依据。     

平面交叉口港湾式左转车道安全设计

在平面交叉口交通事故中,与左转相关的事故占较大比例,而设置港湾式左转车道,可有效改善平交路口的交通安全状况。分析左转车辆对交叉口安全性的影响,确定设置港湾式左转车道的主要因素,并结合国内外研究,从左转车道的长度和宽度等方面对左转车道的设计进行探讨,提出平面交叉口港湾式左转车道的安全设计方法并分析其安全效益。     

人机混驾环境下无信号交叉口自动驾驶汽车左转运动规划研究

为了使自动驾驶汽车在人机混驾环境下能安全、高效地左转通过无信号交叉口，在借鉴人类驾驶人左转时会对周围车辆驾驶意图进行提前预判的基础上，提出了一种基于周围车辆驾驶意图预测的自动驾驶汽车左转运动规划模型。首先将无信号交叉口处周围车辆的驾驶意图分为左转、右转、直行3种类型，利用相关向量机预测周围车辆驾驶意图，以概率形式输出意图预测结果并实时更新，进一步界定自动驾驶汽车与周围车辆的潜在冲突区域并判断是否存在时空冲突；接着，在充分考虑他车速度、航向及车辆到达冲突区域边界距离的基础上建立基于部分可观测马尔可夫决策过程的自动驾驶汽车左转运动规划模型，生成一系列期望加速度；最后，基于Prescan-Simulink联合仿真平台搭建无信号交叉口仿真场景，对所提左转运动规划方法进行仿真验证，将基于博弈论的运动规划方法、基于人工势场理论的运动规划方法与所提出的方法进行比较，并选取行进比例达到1所用的时间和碰撞次数作为评价指标。研究结果表明：基于相关向量机的驾驶意图预测方法可在自动驾驶汽车到达交叉口之前准确预测出他车驾驶意图；基于部分可观测马尔可夫决策过程的左转运动规划方法能够通过速度调整策略实现人机混驾环境下自动驾驶汽车与周围车辆在无信号交叉口处的交互；不同算法对比效果表明，所提左转运动规划方法在自动驾驶汽车与不同数量周围车辆交互的仿真场景下均可有效避免碰撞事故发生并提高自动驾驶汽车左转通过无信号交叉口的效率。     

主线收费站与信号控制交叉口的净距研究

文章基于对主线收费站与信号控制交叉口净距的界定,结合对该净距的需求分析,从交通标志的设置距离、车辆变道过程中不同阶段的行驶距离、信号控制交叉口的安全视距3个方面进行分析研究,建立主线收费站与信号控制交叉口净距的计算模型。结合道路的多种交通状况,确定模型参数,最后得出不同道路速度下的主线收费站与信号控制交叉口净距的参考值。     

交通组成对信号交叉口饱和流率影响研究

信号交叉口处车辆折算系数取值是否合理直接影响到信号交叉口计算通行能力的精确与否。以往的研究认为直行过程、左转过程和右转过程的车辆折算系数相同,忽略了车型和车辆运动之间的联系。针对北京市典型信号交叉口,对不同功能车道的车辆饱和车头时距进行观测。利用车头时距法对不同功能车道的车辆折算系数进行了研究,得出适用于我国现阶段道路交通条件下交通组成对饱和流率影响的修正系数模型。     

面向复杂环形交叉口的共享位移转换道设置方法

为在不影响环形交叉口通行效率下满足进口道左转车辆通行需求，提出了面向复杂环形交叉口左转车辆的共享位移转换道设置方法。首先，根据起点、转换点及终点控制方式不同，将其分为内侧共享位移转换道(方案A)、外侧转换共享位移转换道(方案B)、内外侧转换共享位移转换道(方案C)等三类；然后，利用德尔菲-优序图法剔除非必要指标并建立含5个指标的评价体系并确定权重；其次，以出口道所有车辆通行时间为目标函数建立优化模型，提出了基于Transmodeler仿真建模的起点及转换点参数寻优算法，最终以重庆市两路口环道为例进行效果验证。结果表明：方案C综合得分79.6排名最高，左转车辆通行时间较实施前缩短80.4%,环道、进口道行程车速分别提升5.5%、27.2%,在出口道饱和度低于0.6情况下，共享位移转换道能有效提升环道及进口道通行效率，且对出口道不利影响在可接受范围内，同时Transmodeler仿真模型对环道行程车速MRE(Mean Relative Error, MRE)为4.0%,预测精度达到工程应用要求。     

倒计时信号灯对交叉口交通安全影响研究

针对倒计时装置对信号交叉口交通安全的影响进了研究。采集了9个信号交叉口共计13个进口道的相关数据,以红黄灯时段车辆通过停车线情况及交通冲突数作为替代安全评价指标,对比设置及未设置信号倒计时装置的交叉口进口道数据,量化了信号倒计时装置对城市信号交叉口交通安全的影响。结果表明,在交叉口直行和左转2个方向上,受到信号倒计时装置影响,车辆在交叉口进口道处的冒险通行频次以及交通冲突数均有显著提升,对交叉口交通安全水平存在负面影响,建议在工程应用中谨慎使用信号倒计时装置。      

基于通行能力的借对向车道左转交叉口信号控制模型优化

借道左转是一种在交叉口现有车道设置基本不变的情况下,为了保证更多的左转车辆可以快速通过交叉口而借用对向出口车道进行左转的新型交通组织方式。该交通组识方式适用于当前有专用左转信号相位且左转车流量较大的交叉口。基于苏州市人民路-十梓街交叉口的实际运行困境,在该交叉口进口道进行借对向车道左转的渠化设计和信号控制方案设计,以此来提高交叉口的交通流通行效率。通过分析车流到达情况和车道使用情况,基于传统交叉口通行能力公式,建立借道左转交叉口通行能力模型。接着以左转通行能力最大为目标,以预信号时长、借道左转车道的开口位置为优化变量,建立了交叉口信号控制方案优化模型,并采用迭代算法进行求解。最后通过仿真试验,利用人民路-十梓街交叉口的实际运行数据对所建立的优化控制方案进行验证,证明模型的有效性。结果表明:优化后的借道左转方案可以提高左转机动车通行能力,降低进口道延误,提高交叉口的整体运行效率;对于设置了借道左转车道的两个南北向进口道,左转车道的平均延误分别降低了35%和33%,平均排队长度也有显著下降,且对没有设置借道左转的东西进口道影响较小,说明该借道左转组织方案在左转车流量较大的交叉口适用性良好,具有实践价值和可操作性。     

基于元胞自动机的公交车靠站换道行为研究

为研究非机动车密度对公交车进站的影响,选取福州市区2处典型的直线式公交停靠站点,通过无人机视频获取路段车辆信息;将公交车进站强制换道分为保守型和激进型,在考虑车辆延误损失和风险损失的基础上,量化公交车与非机动车博弈双方的收益,建立保守型强制换道决策模型;考虑相邻车辆最小安全距离,建立公交车激进型强制换道模型,提出一种强...     

互通式立体交叉主线分岔区车辆换道长度研究

针对互通式立体交叉主线分岔区线形、标志标线设计现状，基于车辆在主线分岔区行驶的反应距离、等待距离、变道距离和安全确认距离等最不利情况，建立主线分岔区车辆换道长度计算模型。首先明确主线分岔与常规匝道分流的区别，然后采集目前在运营的某互通式立体交叉主线分岔区车辆轨迹数据，对选择的变道模型进行了验证，最后基于选定的变道模型分别计算了设计速度80 km/h、100 km/h和120 km/h时的主线分岔区车辆换道长度。最终得到不同设计速度下的最小换道长度分别为340 m、450 m和550 m,该研究可为今后我国互通式立体交叉主线分岔区设计优化，以及分流三角区前的标志、标线设置提供参考。     

交叉口移位左转设置方法研究及仿真分析

左转交通流在城市道路交叉口处产生的冲突点最多,合理组织左转交通流能够有效提高交叉口的通行效率.结合交叉口现实情况,提出移位左转放行方法,该方法将左转车道转移至对向车道,实现相对方向直行和左转车辆同时放行,消除交叉口左转产生的交通冲突、减少信号相位数、提高绿信比,从而提高直行车辆乃至整个交叉口的通行效率.针对此方法设计了移位左转交叉口的几何物理模型,进一步提出了一种联动控制算法来判定该方法的适用条件;阐述了该方式下慢行交通组织方法;并通过Vissim微观仿真对满足适用移位左转条件的实例交叉口进行了对比验证.仿真结果表明,设置移位左转后,该实例交叉口主信号总车均延误比现状交叉口主信号总车均延误减小了24.53s,交叉口通行效率得到提高.      

基于REINFORCE算法和神经网络的无人驾驶车辆变道控制

针对无人驾驶车辆变道超车场景，研究基于REINFORCE算法和神经网络技术的无人驾驶车辆变道控制策略。通过车辆动力学模型确定模型的反馈量、控制量和输出限幅要求; 设计神经网络控制器的结构，根据REINFORCE算法设计控制器训练方案; 分析经验池数据数值和方差过大的问题，提出1种经验池数据预处理的方法以改进控制器训练方案; 结合无人驾驶车辆运行场景，分析和研究强化学习过程中产生的奖励分布稀疏问题，并针对该问题提出1种基于对数函数的奖励塑造解决方案; 与PID控制器和LQR控制器进行对比实验验证。实验结果表明，与PID相比，该控制策略有更小的最大误差，变道过程更安全; 与LQR相比，该控制策略性能表现接近，以此证明其用于无人驾驶车辆变道控制任务的可行性。此外，记录在不同平台下该控制策略的执行时间以证明其实时性和在轻量级平台运行的可行性。