驾驶风格聚类与识别研究

为实现驾驶人驾驶风格的准确聚类和有效识别,以NGSIM数据为依据,提取包含换道行为的16 s车辆行驶轨迹,选取可以全方位表征驾驶人驾驶特性的评价指标并借助因子分析法实现指标的降维;在此基础上选用k-means聚类算法对所得样本数据进行聚类分析,把驾驶风格分为谨慎型、普通型和激进型;最后对比了SVM和ANN驾驶风格识别模型。结果显示:车辆行驶速度、加速度和横向速度更能表征驾驶人驾驶风格;SVM模型和ANN模型在降维前后数据中的识别精度都能达到90%以上,而SVM模型的识别精度更高,说明SVM驾驶风格识别模型在小样本上的有效性。     

不同风格驾驶员眼动特性分析——夜间快速路分流区

为提高驾驶员在夜间快速路分流区换道的安全性,以不同风格的驾驶员为研究对象,分析不同风格驾驶员换道时眼动参数的变化规律。首先在前人研究基础上自编夜间快速路驾驶风格量表,对量表进行信度和Pearson相关系数法的效度检验;然后通过主成分分析法对问卷调查法得出的结果进行分析,得出驾驶风格综合得分量化模型,并使用K均值聚类分析法划分驾驶风格;最后基于眼动仪进行实车试验,获取三种风格驾驶员换道的眼动数据。试验结果表明：谨慎型、一般型、激进型驾驶员对于后视镜平均注视次数占比为48%、27%、25%;对左右两侧的平均累计注视时间占比是31%、25%、19%;平均瞳孔面积占比为56.3%、27.6%、16.1%。试验结果可以为提高驾驶员换道的行车安全性研究提供一定的数据支持。     

基于EKF学习方法的BP神经网络汽车换道意图识别模型研究

实时准确地识别驾驶人的换道意图有助于提高车辆行驶的安全性,达到安全辅助驾驶的目的。文中提出了一种基于EKF（extended kalman filter）学习方法的BP神经网络模型,用于识别驾驶人的换道意图,并进行短时行为预测。通过实验采集了20组高速公路实车行驶数据,利用前方车头时距、转向盘转角值、驾驶人头部水平位置数据,以及车道偏离量4类数据样本进行训练得到结果。实验结果表明：本模型较传统的神经网络识别模型具有更短的识别时间,且模型的可信度更高。在车辆换道和直线行驶2种工况下,本模型对换道意图的识别准确率达到了95％。     

基于爬坡换道的驾驶特性分析

道路网中存在着许多坡道路段,在进行驾驶特性分析时,人们通常将注意力放在下坡路段而忽略了爬坡路段的安全性研究。同时,在爬坡过程中,对通行能力影响最大的是货车,针对这一现象,引入交通流元胞自动机模型,利用爬坡路段纵坡度对其进行改进,选择谨慎型与激进型两种驾驶员分析其换道行为的差异性,建立了一种基于爬坡换道的交通流元胞自动机模型,并分析纵坡度对货车行驶速度的影响以及两种驾驶员爬坡换道的特性。仿真结果表明:坡道纵坡度对货车的速度有显著影响,同时两类驾驶员根据道路状况选择主动换道,若主导换道的驾驶员占比较高,就能显著提高道路的通行能力。     

考虑驾驶风格差异的高原公路危险路段识别研究

针对高原环境中驾驶人风格、生理变化与危险路段特征之间的潜在关联，提出一种基于驾驶状态的危险路段识别方法，辨识和分析不同风格驾驶人具有潜在风险的路段，并提出优化方案。首先，通过实车实验采集驾驶人行为及生理指标数据，使用DBSCAN(Density Based Spatial Clustering of Applications with Noise)得出驾驶风格类型，并依据行为特征对驾驶风格进行差异性 分析；其次，采用卷积神经网络、双向长短时记忆神经网络与注意力机制搭建危险状态识别模型，通过GPS(Global Positioning System)点位对应实现危险路段辨识，并基于驾驶风格差异，从驾驶人感知、操纵与生理角度对危险路段进行致因分析；最后，将生理与道路线形作为优化参考，以车速建议为着力点进行多元回归分析，并按照生理舒适域确定车速建议区间。结果表明：驾驶人根据行为特点分为谨慎、稳健和激进型，3类驾驶人在上行和下行途中的危险路段多为具有弯坡特征的组合型路段；海拔提升可加速危险驾驶状态的出现，各类驾驶人在上行时的紧张状态多源于弯坡组合值和转角值的增长，激进型驾驶人在坡度大于6%的直纵坡路段时亦会开始高度紧张；下行时，谨慎与激进型驾驶人在直纵坡坡度大于3%时易出现危险状态，激进型驾驶人在转角值大于80°且弯坡组合值大于50时亦存在驾驶风险。研究成果可满足高原公路人因事故预防的需求，为线形设计与交通管理措施制定提供理论依据。     

考虑驾驶行为异质性的城市快速路合流区仿真模型

为研究城市快速路合流区车辆运行规律，基于车辆自然轨迹数据，提出考虑驾驶行为异质性的合流区元胞自动机仿真模型。模型将合流区分为上游区域、合流区域及下游区域，3个区域由11条路段组成。首先，利用Kalman滤波算法对自然轨迹数据进行降噪处理；然后，计算每辆车驾驶行为特征参数并进行K-means聚类分析，结合聚类效果评价指标Silhouette系数将驾驶行为分为：保守-谨慎型、激进-谨慎型、保守-轻率型及激进-轻率型这4种类型；最后，依据分类结果， 建立考虑加速度、随机慢化概率异质性的跟驰模型和考虑换道安全间距、换道决策的多级异质性换道模型。在各空间占有率的情境下，基于Matlab进行数值仿真，统计同质驾驶行为和异质驾驶 行为条件下，合流区域车道的流量、密度、速度、时空位置及换道频率等参数。仿真结果表明：在空间占有率为10%~20%时，同质交通流相比异质交通流更容易产生局部交通拥堵和交通流失效情境，并且同质交通流量峰值比异质交通量小27.1%；随着空间占有率的增加，同质车辆和异质车辆驾驶频率均呈现增加-稳定-下降的趋势，而异质驾驶行为换道频率的极大值比同质交通流高 20.74%。     

高速场景相邻前车驾驶行为识别及意图预测

相邻前车的驾驶行为会影响后车，因此先进的辅助驾驶系统需具备识别前车驾驶行为的能力. 对高速场景下相邻前车换道行为进行研究，分别提出双层连续隐马尔可夫模型-贝叶斯生成分类器(CHMM-BGC)，以及基于双向长短时记忆网络(Bi-LSTM)的行为识别模型和意图预测模型. 采用自然驾驶数据集对模型的有效性进行测试验证. 实验分析表明：基于Bi-LSTM的行为识别模型相较于双层CHMM-BGC在平均识别率上提升了11.24%，两种行为识别模型均可在相邻前车换道过程的早期阶段识别换道行为；考虑相邻前车与周围环境车辆的交互作用，可使模型具有预测性，两种意图预测模型均可在车辆换道时刻前预测到驾驶人换道意图. 模型仿真计算时间可满足系统的实时性需求，为本车驾驶人预留出反应时间，为预测周围车辆行驶轨迹研究提供支持.     

高速公路改扩建期间强制变道行为驾驶模拟的有效性研究

为了验证驾驶模拟技术应用于高速公路改扩建期间施工路段强制变道行为分析的有效性,开展了实车驾驶和驾驶模拟2种实验.首先,采集车辆的速度和位置信息,计算了强制变道的断面车速v、特征断面间距Δd和特征断面时距Δt等行为指标;然后,分别采用非参数统计方法与回归模型来检验各行为指标的绝对有效性与相对有效性.结果表明:驾驶模拟技术能有效地应用于高速公路改扩建期间强制变道行为分析;变道开始断面的车速、越线点与施工路段起点之间的间距和时距、变道结束点与施工路段起点之间的间距和时距均显示出驾驶人在驾驶模拟环境中具有更激进的驾驶行为.     

危险货物道路运输车辆驾驶人风险倾向性分类研究

为加强危险货物道路运输安全风险源头管控，本文充分挖掘轨迹大数据和动态监控数据等多源异构行车数据，研究危险货物道路运输车辆(危货车)驾驶人风险倾向性分类。基于广泛可用的GPS轨迹数据所蕴含的驾驶行为模式和运行环境特性，引入时变随机波动率的概念，提取5种速度波动性指标，构建表征驾驶风格的属性特征集，加之行为抑制控制力、认知抑制控制力和生理负荷特征，共同组建危货车驾驶人风险倾向属性指标体系；利用Critic赋权法计算各指标客观权重，并基于多准则妥协解排序算法(VIse Kriterijumski Optimizacioni Racun, VIKOR)对危货车驾驶人的属性进行评分；建立基于K-medoids聚类算法的危货车驾驶人风险倾向性分类模型。结果表明：运用分类模型，本文将危货车驾驶人分为4类。其中，驾驶风格激进加行为抑制控制力薄弱型驾驶人面对拥堵路段和恶劣天气时表现出更大的速度波动和更多的车辆控制报警；认知抑制控制力薄弱型驾驶人分心次数更多，愿意将更多的注意力分配给分心对象，且更频繁地在分心对象和前方路况间进行注意力转移；易疲劳型驾驶人表现出更多的疲劳报警和超时驾驶报警，驾驶人承受更大的...     

引入驾驶风格的熵权法多属性换道决策模型

为改善AHP换道模型需要主观赋权的问题，在分析换道决策机理及换道决策属性的基础上，提出引入驾驶风格的熵权法多属性换道决策模型.在不同空间占有率D 下对模型进行仿真，获得不同驾驶风格、多种车道分隔方式下的平均换道动机概率和平均换道成功概率. 分析发现，驾驶风格对平均换道动机概率和平均换道成功概率产生显著影响的空间占有率分别为(0.10, 0.85)和(0.30, 0.85)，其中，激进驾驶风格的概率最大，保守的概率最小. 说明该模型能响应驾驶风格偏好的影响，熵权法在多车道元胞自动机换道决策模型中的适用性较强.     

基于分类车头时距的城市道路大型车影响分析

为量化大型车对城市道路交通运行的影响，提出基于大量车牌识别(License Plate Recognition, LPR)数据研究路段、交叉口左转、交叉口直行这3类车头时距，分析大型车影响的方 法。首先，将LPR数据按采集位置划分，提出差异化数据预处理流程，得到用于考察不同车道条 件下4类过车组合的车头时距集合；然后，以高斯混合模型(Gaussian Mixed Model, GMM)、对数正 态混合模型及高斯/对数正态混合模型这3类共13个子模型分别对上述所有集合建模，以最大期 望算法求解参数；之后，以Kolmogorov-Smirnov检验排除不满足要求的模型，综合赤池信息准则 与最小描述长度准则对剩余模型择优；最后，基于最优模型参数定量评价大型车对不同类型车道 的影响。以某城市区域多个卡口与电子警察设备采集的大量LPR数据验证方法有效性。结果表 明：路段与交叉口、交叉口各功能车道的车头时距不符合同一分布，宜区分建模；3个密度分支的 GMM拟合各类车头时距集合均有最佳表现，其他模型在不同阶段体现出不适应性；各种车道条 件下，大型车对相关过车组合的车头时距均值及标准差均有不同程度的影响，且该影响按照路 段、交叉口左转、交叉口直行的顺序依次递减。拟合结果可供大型车影响评价借鉴。     

基于Stackelberg 博弈理论的自主性车道变换模型

本文提出了一种基于Stackelberg 策略的自主式车道变换模型.车道变换是一种 非常复杂的决策过程,很多因素会影响驾驶员做出变换车道的决策.本文关注自主式车道 变换情况,在自主式车道变换中驾驶员希望通过车道变换来得到更好的驾驶环境,例如 更高的速度或者更大的车头时距等.车道变换是一个决策的过程,在这个过程中驾驶员会 权衡诸多的因素并做出决策.在车道变换过程中目标车辆和在目标车道上的后随车辆会 相互产生影响.另外不同的驾驶员有不同的特点,即便在相同的交通环境下也会做出不同 的决策.我们利用Stackelberg 策略理论对驾驶员的车道变换决策行为进行建模,并利用仿 真对所提出的模型进行验证.     

基于换道概率分布的多车道交织区元胞自动机模型

交织区是快速路系统的重要组成部分，由于车辆频繁换道、相互作用复杂，容易造成交通瓶颈。本文提取城市多车道交织区时间分辨率为0.1 s、空间分辨率为0.1 m·px-1 的高精度车辆轨迹，分析交织区及相邻路段的交通流和车辆行为特性，提出分区元胞自动机模型。在上游和下游换道模型中，建立基于速度差、车辆间距的换道动机规则、间距规则及Logistic换道概率规则。对于交织影响区，建立考虑速度、间距及路径转换需求的换道动机规则，根据安全风险构建换道时机的多步决策规则，提出基于换道频率Gaussian分布模型的换道概率规则，并对主要参数进行灵敏度仿真测试分析，模型具备评估交织区不同换道状态的实际应用潜力。仿真与实测显示，本文 模型流量、速度、密度及换道分布等特性与实际相符，能有效反映车辆在不同位置的换道需求与强度差异性，刻画多车道交织区复杂的换道行为。     

跟驰车流中的反应时间和车头间距研究

为了研究利用驾驶模拟舱研究驾驶行为的效果,考虑道路几何线形、交通设施、环境条件、交通条件等因素,以北京四环道路环境为例搭建模拟场景,在该模拟环境和相应真实道路环境下进行车辆跟驰实验,提取并对比了加减速跟车状态下的反应时间和车头间距数据,从虚拟环境深度线索和仿真车辆行为特性两方面分析了实验结果.研究结果表明,在加速和减速跟驰状态, 在仿真环境中的驾驶人反应时间均略大于真实道路环境,但差别不显著;仿真环境下的车头间距显著大于真实环境;采用驾驶模拟舱研究驾驶行为时,需修正与距离相关的参数才能得到与实际道路环境相符的结果,修正系数的取值范围为1.5~2.0.      

对角匝道设置的交通量条件

为了得到设置对角匝道时须满足的交通量条件,分析了合流区主路外车道的车头时距分布,利用间隙接受理论和分段积分法,建立了对角匝道驶入主路的适应交通量模型。然后考虑驶入对角匝道的右转交通量及其车头时距分布,利用间隙接受理论,建立了驶入对角匝道的左转车流的适应交通量模型,并得到了驶入对角匝道的左右转车流的约束条件。分析结果表明:对角匝道设置的交通量条件与主路交通量、匝道交通量、加速车道长度、合流区外侧车道车头时距的区间分布状况、汇合车辆的临界间隙和随车时距以及驶入对角匝道的左右转交通量有关。     

高速公路隧道临近段车辆换道持续时间生存分析

为研究高速公路隧道临近段车辆换道行为,提高隧道路段行车安全水平,在广东省的3条高速公路隧道临近路段开展自然驾驶试验,采集换道车辆的行车轨迹以及周围行车环境等数据。基于采集到的车辆换道数据,采用生存分析的全参数估计方法,考虑不同驾驶人换道风险感知水平的异质性,构建随机参数加速失效时间(AFT)模型,分析隧道临近段行车环境、车辆运行状态等潜在因素对车辆换道持续时间的影响。研究结果表明：相较于固定参数AFT模型,随机参数AFT模型具有更好的拟合优度;至隧道进口的距离、起始车道前车的车速差、换道方向和至目标车道前车距离会对高速公路隧道临近段车辆换道持续时间产生显著影响;车辆换道位置距离隧 道进口越近,至目标车道前车的距离越近,换道持续时间越短;相较于换道车辆车速大于起始车道前车的情况,换道车辆处于非跟驰状态和车速小于起始车道前车时,换道持续时间分别增加 7%和20%。研究结果可为高速公路隧道临近段交通安全设施改善和微观驾驶行为模型构建提供理论依据和方法指导。     

考虑动态交通流的停车场车辆最优疏散模型

为有效地制定停车场车辆疏散方案,缩短车辆疏散时间,研究了考虑道路网动态交通流特征的停车场车辆最优疏散模型. 首先,根据排队论将停车场每个出口车道的车辆排队抽象成一个M/M/1/1排队系统,分析出口道路交通流车头时距对车辆离开率的影响,从而估算车辆在停车场内的排队时间. 其次,构建道路网节点交通流均衡模型和路段交通流均衡模型模拟车辆的疏散路径选择行为,并估算疏散车辆的行驶时间以及在交叉口的延误时间. 最后,选取一个具有4个出口的停车场进行车辆疏散仿真模拟. 研究结果表明:出口处道路交通流车头时距对停车场车辆排队时间、行驶时间和总疏散时间均有显著影响,并且车辆在道路网中最优路径的选择主要受非疏散交通流影响;该模型能模拟停车场车辆在疏散过程中的动态交通特征及时间消耗,根据出口处道路交通流车头时距动态调整车辆离开率,提升疏散效率.      

基于因子分析法的初驾者驾驶行为研究

在国内外驾驶行为的研究基础上,根据事故案例总结导致事故发生的不良驾驶行为,进行归纳与分类后开展问卷调查.利用因子分析法对无法直接进行调查的驾驶行为分类进行公共因子提取.分析公共因子与初驾者性别、年龄、职业、文化程度等社会经济特征的关联性.考虑到日常驾驶情况、生活态度对驾驶行为的影响,文中引入了生活态度指标以及日常驾驶情况指标,利用单因素方差分析法得到不同类型初驾者在驾驶行为分类上的差异.