超车视距设计中的风险评价

通过计算机仿真软件ARENA模拟双向2车道路段上不同的超车视距长度下的超车行为,并建立风险指标。风险指标主要根据超车动作结束时,超越车与对向车辆问的最短时间距离。共确定了6个风险等级,用于评价不同设计时速下的各种超车视距长度的风险。     

车队认知能力增强的通信区块间隙优化方法

为了在单车超越车队的过程中缩短超车车辆与车队间通信范围，减少车队通信压力，锁定影响车辆入队的关键车队区块，同时通过将待进入关键区块的车队进行间隙优化调整，为驾驶人提供定制化换道入队引导服务，提出了基于驾驶人超车风格特征参数的车队内信息传输关键区块锁定算法，通过分析影响驾驶人换道入队位置范围的关键因素，将驾驶人换道入队过程分为本车道速度调整过程与入队速度调整过程，利用非参数贝叶斯算法获取驾驶人超车换道特征数据并提出基于关键区块所在车队位置序列的车辆间隙优化调整策略。研究结果表明：超车车辆加速度、与前车预计碰撞时间、与车队相对速度是影响驾驶人换道入队范围的关键因素；通过非参数贝叶斯算法将超车车辆运行数据分类获取的驾驶人换道入队驾驶操作基元，可准确提供驾驶人行为特征关键参数；通过将驾驶人换道特征分为48个子类型，可锁定驾驶人换道入队范围且车队关键区块范围随着超车车辆与车队速度差值不同在各个特征类型上呈现不同变化趋势；针对驾驶人入队特征对待进入车队关键区块的车辆间隙进行优化调整，不仅可以为驾驶人提供可接受的驾驶辅助信息，同时减少了车队间隙产生过程中车辆加速度范围，提升了车队运行的舒适性。     

基于多因素的公路弯道停车视距计算模型研究

为了厘清弯道路段相关线形参数对停车视距的影响,在对弯道路段车辆行驶动力学分析的基础上,建立以制动初速度、平曲线半径、弯道超高、弯道纵坡及道路附着系数为自变量的弯道路段车辆制动模型;结合驾驶人和车辆的反应时间,根据运动学原理,构建弯道路段车辆安全停车视距修正模型,通过数值分析,提出弯道路段车辆停车视距计算方法,并将弯道路段车辆停车视距计算结果与《公路路线设计规范》规定值进行对比。结果表明,随着弯道纵坡坡度、超高的增大及弯道半径的减小,停车视距逐渐增加;模型计算值普遍大于规范规定值,特别是在高车速时二者的差别较大。     

基于超车行为的高速公路车辆侧向间距研究

通过驾驶模拟舱系统进行高速公路侧向间距安全性仿真研究,分析小客车在高速公路内侧车道超越大货车这一典型超车行为的车辆运行轨迹特征,在此基础上建立了超车过程中小客车与大货车侧向间距与车辆运行速度之间的关系模型,为高速公路横断面宽度设计提供参考.     

道路虚线与实线间过渡标线长度影响因素分析

针对驾驶人因视距受限导致换道过程中压实线的问题,提出在道路虚线与实线间设置过渡标线的解决方案.基于车辆换道行为特征,定义过渡标线长度.通过驾驶模拟实验,分析车道宽度、车距及车速对过渡标线长度的影响.研究发现,车道宽度对过渡标线长度无显著影响,而车距和车速是影响过渡标线长度的关键变量,且过渡标线长度与车距呈负相关,与车速...     

基于交通流理论的山岭隧道接近段停车视距修正计算

速度是停车视距中最重要的计算参数,而现有停车视距模型的修正计算中较少考虑山岭隧道交通环境对车辆行驶速度的影响。为研究山岭隧道接近段速度流量特性,选取重庆具有代表性的4条山岭隧道开展交通观测现场实验。利用山岭隧道接近段车速和车流量数据,分析车流量和速度的时空特性分布规律与统计学关系,建立山岭隧道接近段车速和流量关系模型的函数表达式,推导基于流量与速度特性的山岭隧道接近段停车视距公式,并与相关标准和规范的取值进行比较,揭示其变化规律。结果表明,山岭隧道接近段车速呈现先减小后增加的变化规律;车流量与车辆行驶速度显著相关,经拟合得到拟合判定系数R2=0.9的速度流量模型;相同速度下,修正后停车视距计算值约为规范计算值的1.07~1.21倍;修正值与规范值的差值随车速增大而增大,修正后的停车视距长度至少可满足70%驾驶员的需求。在相应规范的基础上,考虑交通量对停车视距中速度的影响,提高山岭隧道接近段行车安全水平。      

基于分层强化学习和社会偏好的自主超车决策系统

针对超车过程中主车和被超越车之间的交互行为,引入心理学中的"社会偏好"来描述被超越车辆的纵向行为特征,并通过数据驱动的分类方法,提取社会偏好并将其融合在基于强化学习的自主超车决策系统设计中,通过分析大量真实超车数据中被超越车辆的社会偏好,认为该方法能够根据不同偏好情况产生合理的决策指令.首先,从大量真实超车数据中计算超...     

基于预览视距的山区高速公路线形安全性评价

视觉信息对驾驶员采取正确的驾驶行为至关重要,是高速公路安全行车的基础.从驾驶行为理论和驾驶员的视觉特性出发.提出了预览视距的概念,用于量化驾驶员的视觉信息,构建了预览视距计算模型.以预览视距为切入点.根据多条既有山区高速公路的设计资料、实际运营数据和事故资料,通过理论分析和试验验证,探讨了驾驶行为中的预览视距与高速公路线形安全性之间的关系.提出了基于预览视距变化率的山区高速公路线形安全性评价指标,并通过运行车速修正,建立了山区高速公路线形安全性评价模型与评价标准.     

简易安全车距和高速公路安全视距计算模型

鉴于我国在安全行车间距方面未有明确规定,文中探讨了安全车距,对车辆的碰撞过程作了合理假设,简化了车辆制动过程,建立了安全车距的计算模型。模型中考虑了附着系数在车辆制动滑移过程中的变化,对驾驶员的制动反应时间和制动器作用时间做了合理设置,得出了不同路况、不同车速下的安全车距。最后对模型进行扩展。计算了高速公路在不同限速路段应具有的安全视距,为我国高速公路的设计提供数据参考。仿真结果与国内外数据的良好吻合验证了模型以及参数值设置的合理性。     

公路车速限制与行车安全视距关系研究

通过对新建公路限制车速与行车安全视距值之间的关系研究，对新建公路限制车速采用的行车安全视距值与影响因素进行量化，提供了新建公路限速选用的行车安全视距范围，可供道路工程设计及高等级公路管理人员参考。     

车-车协同下无人驾驶车辆的换道汇入控制方法

多车协同驾驶是智能车路系统领域的研究热点之一,可有效降低道路交通控制管理的复杂程度,减少环境污染的同时保障道路交通安全。基于多车协同驾驶控制结构,提出了一种无人驾驶车辆换道汇入的驾驶模型及策略,系统分析了多车协同运行状态的稳定条件。在综合分析无人驾驶车辆换道汇入的协作准则、安全性评估后,基于高阶多项式方法,结合车辆运行特性,通过引入乘坐舒适性的指标函数,设计得到无人驾驶车辆换道汇入的有效运动轨迹。通过研究汇入车辆与车队中汇入点前、后各车辆的运动关系,详细分析车辆发生碰撞的类型和影响因素,给出避免碰撞的条件准则,从而确保无人驾驶车辆汇入过程中多车行驶的安全性和稳定性。基于车辆运动学建立车辆位置误差模型,结合系统大范围渐进稳定的条件,选取线速度和角速度作为输入,应用李雅普诺夫稳定性理论和Backstepping非线性控制算法,设计了无人驾驶车辆换道汇入后的路径跟踪控制器。仿真试验和实车试验结果表明：所设计的换道汇入路径是可行、安全的,控制器具有良好的跟踪效果,纵向和横向的距离误差在15 cm以内,方向偏差的相对误差在10%以内。研究结果为智能车路系统中的多车状态变迁与协同驾驶研究提供了参考,可服务于未来道路交通安全设计和评价。     

路段上集群智能网联汽车的车队形成机制

智能网联汽车是解决城市交通问题的关键技术之一,对于未来城市智能交通体系建设有着关键作用。集群的智能网联汽车已经具备了涌现的基本条件,设计科学合理的交互规则,可以实现车辆的自组织,分布式涌现控制。以微观仿真软件VISSIM及C2X模块为研究平台,修改驾驶模型参数,在C2X模块中编程实现3条交互规则:速度一致、尽量靠近、避免碰撞,在仿真软件中构建单车道仿真模型,运行仿真实验,统计车辆在路段上不同距离形成车队情况,利用车头时距分布的熵值来衡量车流的有序性。仿真结果表明,车辆在运行至50s后初步形成车队,随着时间的增加,形成的车队越稳定,车流熵值在路段上随距离增加而减小,说明形成车队后更加有序,在路段上呈现出涌现现象。     

队列车辆碰撞严重性及车队排布策略

针对自动驾驶车辆队列发生不可避免碰撞的事故场景,研究以整体碰撞严重性达到最低为目标的车队排布策略.首先根据引发事故的障碍物是否会明显影响领航车运动,将碰撞划分为队内碰撞和队外碰撞.队列几何构型一定时,针对均质化队列发生一维碰撞过程建立理论模型,计入碰撞前车辆对前车紧急制动的感应及自车进行紧急制动的过程,计算并定义时间截...     

Safe Platooning in Automated Highway Systems Part I: Safety Regions Design

This paper addresses the problem of designing safe controllers for vehicle manuevering in Automated Highway Systems (AHS) in which traffic is organized into platoons of closely spaced vehicles. Conditions to achieve safe platooning under normal modes of operation are investigated. The notion of safety is related with the absence of collisions that exceed a given relative velocity threshold. State dependent safety regions for the platoons are designed in such a way that, whenever the state of a platoon is inside these safety regions, it is guaranteed that platoon maneuvering will be safe and follow the behavior prescribed by the finite state machines that control vehicles manuevers. It is shown that it is possible to design control laws that keep the state of the platoons inside these safety regions. The results obtained allow one to decouple the controllers for the regulation of the manuevers and the finite state machines that determine their proper sequence in AHS architectures. The overall complexity of the design and verification of the AHS as an hybrid system is therefore greatly reduced.     

Safe Platooning in Automated Highway Systems Part I: Safety Regions Design

This paper addresses the problem of designing safe controllers for vehicle manuevering in Automated Highway Systems (AHS) in which traffic is organized into platoons of closely spaced vehicles. Conditions to achieve safe platooning under normal modes of operation are investigated. The notion of safety is related with the absence of collisions that exceed a given relative velocity threshold. State dependent safety regions for the platoons are designed in such a way that, whenever the state of a platoon is inside these safety regions, it is guaranteed that platoon maneuvering will be safe and follow the behavior prescribed by the finite state machines that control vehicles manuevers. It is shown that it is possible to design control laws that keep the state of the platoons inside these safety regions. The results obtained allow one to decouple the controllers for the regulation of the manuevers and the finite state machines that determine their proper sequence in AHS architectures. The overall complexity of the design and verification of the AHS as an hybrid system is therefore greatly reduced.     

车路协同下车队避让紧急车辆的换道引导方法

为保证紧急车辆更安全、高效地到达紧急事故现场,基于车路协同系统,提出车队避让紧急车辆的换道引导策略。针对目标车道无车辆、有车辆和有车队3种不同场景,分别提出确保紧急车辆快速通过的协同换道策略。通过协同换道策略引导紧急车辆前方行驶的车队和目标车道的车辆改变速度以调整车辆间距,使其满足换道安全距离,依据换道轨迹规划使车队完成换道,并提出紧急车辆发送紧急避让信号的位置方法,计算当不影响紧急车辆的速度情况下,其发送紧急避让信号时与车队尾车的最短距离。利用SUMO交通仿真软件,实现车路协同环境下3种不同场景车队避让紧急车辆的换道引导,并比较目标车道为车队的场景下,车队换道至目标车队的每个空档中（方式A）和车队换道至目标车队的同一个空档中（方式B）2种不同的换道引导策略。研究结果表明：目标车道有车队的场景下,方式B的协同换道时间更短,发送紧急信号的位置距车队尾车82 m,较方式A的87 m更近,对周围车辆影响更小,因此此场景采用方式B的协同换道策略;在目标车道无车辆、有车辆和有车队3种场景下,紧急车辆分别距车队尾车71,71,82 m时发送紧急避让信号,其可以维持期望速度,验证了最短距离与车辆速度的关系式;与未使用换道引导策略的情况相比,紧急车辆的速度提高,延误减少。     

基于非线性模型预测控制的车辆纵向队列协调控制

本文中针对基于分层控制结构的车辆队列上、下层控制缺少联系的问题,提出了车辆队列跟驰与个体车辆动力学稳定性协调控制的思路,其基本思想是在保证队列中个体车辆安全稳定行驶的同时,尽可能实现队列跟驰控制的目标。基于非线性模型预测控制(nonlinear model predictive control,NMPC)方法设计了车辆队列协调控制方案,设计了包括跟驰间距误差、跟驰速度误差以及车速与车轮圆周速度差3个子目标的优化目标函数,将队列跟驰与车辆动力学稳定性的协调控制转化为约束优化控制问题;基于序列二次规划(sequential quadratic programming,SQP)方法进行求解,得到车辆前、后轴的制动/驱动力矩来实现上层决策输出的期望跟驰加速度。基于由3车辆组成的非线性队列模型对控制方案进行了仿真分析,结果表明,所提出的基于NMPC的车辆队列协调控制策略可以在大范围操纵工况下,在保证车辆安全稳定行驶的基础上实现队列的跟驰控制。     

基于自然驾驶数据的切入场景队列跟驰仿真

车辆切入是常见的驾驶行为，频繁的变道切入行为影响了通行效率与交通安全。因此，揭示切入场景下的驾驶特性对研究交通拥堵和行驶安全机理具有重要意义。在自然驾驶数据的基础上，根据驾驶人的主观风险感知特性，探究驾驶人的切入行为发生条件，并在期望安全裕度（DSM）模型的基础上，标定了切入场景下的相关参数，根据标定结果进行切入场景下的队列跟驰仿真。仿真结果表明:在仿真区间内，队列的长度、行驶速度以及切入车的切入位置不同会影响队列的稳定性以及队列的调整，当队列长度由4辆变为13辆，速度由5 m/s增至20 m/s，切入车的位置由贴近前后车变为前后2辆车中间时，切入行为对队列的稳定性影响变得越小，队列越容易恢复到稳定状态。      

网联车对抗神经网络跟驰模型

针对当前混行交通流场景下网联车对前车速度变化的实时性、安全性和车队稳定性较差的状况,提出一种由生成模型和辨别模型构成的网联车生成式对抗网络车辆跟驰模型(GANVFM).其中,生成模型提取跟驰参数中的前车速度、跟驰车速和相对车距计算生成加速度;辨别模型对生成模型生成的加速度参数进行相似度计算,并通过更新函数加以更新.采用...